乙烯基類聚合物對(duì)活性污泥中微生物群落演替的影響研究.pdf

1、工業(yè)化學(xué)品的生物降解性評(píng)價(jià)及環(huán)境友好性評(píng)價(jià)是長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)化學(xué)品管理亟待解決的問(wèn)題，而乙烯基類聚合物作為一類重要的皮革化學(xué)品在生物降解性的相關(guān)研究較少。本論文以乙烯基類聚合物鞣劑和涂飾劑為對(duì)象，對(duì)其在好氧生物處理過(guò)程中的降解及其對(duì)活性污泥中的微生物群落結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了研究。研究選取了3種不同結(jié)構(gòu)的乙烯基類聚合物鞣劑，分別為PDM（編號(hào)LY-1）、PDM-AA-AM-HEA（編號(hào)LY-5）以及PDM-AA-AM-HEA與納米ZnO復(fù)合產(chǎn)物(

2、編號(hào)LY-8)，同時(shí)選取了2種乙烯基類涂飾劑，分別為聚丙烯酸酯(LJL-2)以及聚丙烯酸酯與納米ZnO復(fù)合物（LJL-3），設(shè)置了500mg/L和1000mg/L兩個(gè)CODCr濃度梯度，采用好氧活性污泥法在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下進(jìn)行了30d的降解實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中分別通過(guò)化學(xué)品在水中的CODCr濃度、活性污泥的脫氫酶及總蛋白質(zhì)濃度的變化，考查了這些材料的降解性及其對(duì)微生物活性的影響，在此基礎(chǔ)上，使用PCR-DGGE的手段對(duì)于降解過(guò)程中微生物群落結(jié)構(gòu)

3、演替的進(jìn)行了分析。
　　研究結(jié)果表明，3種不同結(jié)構(gòu)的乙烯基類鞣劑中，納米復(fù)合的LY-8較之其前體材料LY-5(PDM-AA-AM-HEA)表現(xiàn)出較好的降解性，LY-5在3個(gè)材料中降解率最低。當(dāng)CODCr濃度為500mg/L時(shí)，LY-1、LY-5和LY-8在30d時(shí)間里CODCr減少率分別為43.5％、34.7％和58.3％，當(dāng)CODCr濃度為1000mg/L時(shí)，CODCr減少率分別為47.6％、-5.1％和54.8％。三種鞣劑在降

4、解過(guò)程中，對(duì)活性污泥中的微生物在不同程度上均有顯著的抑制作用，LY-5組在兩個(gè)濃度梯度下脫氫酶和蛋白質(zhì)濃度均很低，實(shí)驗(yàn)后期活性污泥發(fā)生了解體現(xiàn)象;LY-1對(duì)好氧活性污泥的抑制與受試物濃度有關(guān);LY-8降解過(guò)程中污泥的蛋白質(zhì)和脫氫酶濃度有延遲性的升高。聚丙烯酸酯涂飾劑(LJL-2)及其ZnO復(fù)合涂飾劑(LJL-3)的降解性均好于以上三種鞣劑，實(shí)驗(yàn)前期，LJL-2和LJL-3的CODCr濃度均迅速下降，它們先被活性污泥大量吸附后再發(fā)生生物降

5、解，LJL-2、LJL-3實(shí)驗(yàn)組污泥中蛋白質(zhì)濃度和脫氫酶濃度的變化曲線與葡萄糖基培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中變化曲線基本一致，表現(xiàn)出良好的生物降解性，對(duì)活性污泥中微生物生長(zhǎng)的抑制作用較小。
　　利用PCR-DGGE對(duì)上述化學(xué)品降解過(guò)程中污泥相微生物群落結(jié)構(gòu)變化的研究表明，原始的活性污泥中微生物群落結(jié)構(gòu)豐富，群落分布較為廣泛。以上5種化學(xué)品加入后，活性污泥中擬桿菌門的比例均發(fā)生遞減現(xiàn)象。由于污泥的微生物群落結(jié)構(gòu)中擬桿菌門是絕對(duì)優(yōu)勢(shì)菌群，上述聚合物的加

6、入改變了微生物原有的生長(zhǎng)環(huán)境，表明擬桿菌門對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較弱。相對(duì)于LJL-2和LJL-3，LY系列對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的變化影響更為顯著，LY系列的加入導(dǎo)致微生物群落中的綠菌門發(fā)生消失，LY-1和LY-5中綠菌門的消失均發(fā)生在120h到720h之間，LY-8中則發(fā)生在0h到120h之間。雖然LY-8在LY系列中降解性最好，但是對(duì)綠菌門的抑制作用也最為顯著。研究發(fā)現(xiàn)，在LY系列實(shí)驗(yàn)組中厚壁菌門的比例隨培養(yǎng)期間延長(zhǎng)逐漸增大，由此說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)條

7、件下厚壁菌門在所有菌門中屬于較強(qiáng)耐受性的種群;LJL-2、LJL-3的加入對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響較小，綠菌門、厚壁菌門的比例在降解過(guò)程中無(wú)明顯變化，表明LJL系列物質(zhì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)環(huán)境并沒(méi)有引起大的改變，依舊適合微生物生長(zhǎng)。
　　在乙烯基類聚合物對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)影響研究的基礎(chǔ)上，選取了微生物演替過(guò)程中變形菌門和厚壁菌門中的代表性菌株:克雷伯氏肺炎菌和芽孢桿菌，進(jìn)行純菌株的毒理實(shí)驗(yàn)。五種受試材料添加并未改變培養(yǎng)體系的pH變化，排除了