利用異化金屬還原菌降解有機(jī)藥物的試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來包括有機(jī)藥物在內(nèi)的藥品和個(gè)人護(hù)理用品(PPCPs)已成為新興的研究熱點(diǎn)。有機(jī)藥物主要通過污水處理廠排放進(jìn)入水體環(huán)境,不能被常規(guī)的二級(jí)污水處理工藝有效去除。少數(shù)城市污水處理廠采用三級(jí)處理或深度處理(如超濾,絮凝,臭氧氧化,高級(jí)氧化或反滲透),但是深度處理成本較高。水體環(huán)境中有機(jī)藥物即使?jié)舛群艿?也會(huì)對(duì)環(huán)境和人類健康造成潛在危害。
　　異化金屬還原菌能以Fe(III)或Mn(IV)作為惟一電子受體氧化有機(jī)物,并且從中獲得能量支持

2、生長;Fe(III)或 Mn(IV)被還原,但不會(huì)被同化為細(xì)胞成分。由于Fe(III)和Mn(IV)的地球化學(xué)豐度比較高,在自然界的厭氧環(huán)境中幾乎都存在異化金屬還原現(xiàn)象。異化金屬還原菌在系統(tǒng)發(fā)育和生理生態(tài)上多種多樣,遍及細(xì)菌和古細(xì)菌,它們能利用Fe(III)或Mn(IV)提供的電子進(jìn)行發(fā)酵或氧化H2、有機(jī)酸和芳香族化合物。在土壤、地下水和水域沉積物中,金屬還原微生物對(duì)有機(jī)物的氧化反應(yīng)及其在污染環(huán)境修復(fù)中的潛在作用日益引起人們的關(guān)注。本論

3、文研究了Geobacter metallireducens和從河流沉積物中富集得到的異化金屬還原菌以鐵錳氧化物作為電子受體時(shí),對(duì)有機(jī)藥物的去除效果。將異化金屬還原反應(yīng)應(yīng)用于水體中有機(jī)藥物的去除,對(duì)水體中有機(jī)藥物的去除以及沉積環(huán)境的原位修復(fù)研究有重要意義。
　　研究了G.metallireducens以檸檬酸鐵作為細(xì)菌的電子受體,以卡馬西平作為唯一碳源時(shí),鐵還原菌對(duì)卡馬西平的處理效果。通過分析,得到以下結(jié)論:
　　(1)由G.

4、metallireducens和檸檬酸鐵組成的反應(yīng)體系對(duì)卡馬西平的去除率為61.8％?？R西平能在厭氧條件下作為G.metallireducens與檸檬酸鐵異化還原反應(yīng)的電子供體被降解,反應(yīng)體系中異化金屬還原菌對(duì)卡馬西平的去除率為30.1％。
　　(2)G.metallireducens還原檸檬酸鐵產(chǎn)生的Fe(II)會(huì)吸附在細(xì)菌和鐵氧化物表面影響鐵還原反應(yīng)的進(jìn)行,吸附在氧化物表面的Fe(II)最終會(huì)與Fe(III)氧化物結(jié)合生成磁

5、鐵礦沉淀,鐵還原過程被終止,導(dǎo)致卡馬西平的降解不能繼續(xù)進(jìn)行。
　　研究了富集異化金屬還原菌以不同形態(tài)鐵錳氧化物作為電子受體,以卡馬西平和雙氯芬酸作為唯一碳源時(shí),細(xì)菌對(duì)有機(jī)藥物的去除效果。選取嘉陵江瓷器口段3個(gè)不同地點(diǎn)的沉積物(1＃、2＃、3＃),分別用合成鐵氧化物懸浮液(A-Fe)、合成錳氧化物懸浮液(A-Mn)、赤鐵礦粉末(C-Fe)、二氧化錳粉末(C-Mn)為電子受體,以江水為碳源和氮源,研究了河流沉積物的異化金屬還原特征,并

6、培養(yǎng)得到富集異化金屬還原菌液,用于有機(jī)藥物的降解試驗(yàn)。選取富集反應(yīng)的1＃ C-Fe、1＃ A-Mn、2＃ C-Fe、2＃ A-Mn4個(gè)反應(yīng)組的上清液,接種至以卡馬西平和雙氯芬酸混合物為唯一碳源的培養(yǎng)基內(nèi)進(jìn)行有機(jī)藥物的降解試驗(yàn)。通過測試分析,得到如下結(jié)論:
　　(1)3種沉積物均能以不同鐵錳氧化物為電子受體進(jìn)行金屬異化還原。富集培養(yǎng)過程中,以A-Mn和C-Mn為電子受體時(shí),溶解性Mn(II)濃度在第2天達(dá)到最大值;以A-Fe和C-F

7、e為電子受體時(shí),溶解性Fe(II)濃度在第4~5天達(dá)到最大值。A-Fe組的溶解性Fe(II)濃度最高,A-Mn的溶解性Mn(II)濃度最高。
　　(2)富集培養(yǎng)過程中OD600呈上升趨勢(shì),到第7天時(shí)不再上升。伴隨著Fe(II)和Mn(II)的積累,反應(yīng)體系中的酸度逐漸被消耗,導(dǎo)致pH值上升。
　　(3)降解試驗(yàn)中富集異化金屬還原細(xì)菌以赤鐵礦為電子受體,能降解卡馬西平和雙氯芬酸。1＃ C-Fe反應(yīng)組對(duì)卡馬西平和雙氯芬酸的去除率