三種霉菌降解苯酚性能研究

彭玲玲

(哈爾濱師范大學)

0 引言

酚類物質是工業(yè)廢水中的常見污染物，以苯酚為代表，因其廣泛的工業(yè)用途，在許多制造業(yè)合成業(yè)被用作原材料.如石油精煉過程，合成纖維染料，加工木材，縮合酚醛樹脂等過程，都會產(chǎn)生含酚廢水［1－2］.苯酚屬于高毒類物質，人體直接接觸高劑量苯酚，將引起急性中毒反應.當水體中僅含有少量5～25 mg/L苯酚時，也會危及水生生物的生存.若長期飲用受到苯酚污染的水源，將出現(xiàn)慢性中毒如頭痛、腹瀉、惡心等癥狀或神經(jīng)官能系統(tǒng)受損.

我國對于工業(yè)污水中酚類物質的排放有著嚴格的規(guī)定:揮發(fā)酚量一級標準為0.5 mg/L.為了達到這一標準，需要在排放前先對廢水進行無害化處理.傳統(tǒng)處理含酚廢水的方法主要有物理法，化學法和生物處理法，由于前兩者成本較高，且極易造成二次污染，不利于廣泛推廣［3］.而生物處理法往往采用微生物對有機污染進行降解，具有成本低，操作易，無二次污染等優(yōu)點被廣泛關注.近幾年來，已經(jīng)有許多具有降解苯酚性能的細菌屬被報道，如鹽單胞菌屬(Halomonas)，乙酸鈣不動桿菌 (Acinetobactercal coaceticus)、假單胞菌(Pseudomonas sp.)等，相對來說較少有關于真菌降解苯酚的特性研究［4－5］.

該實驗的目的是探究實驗室分離并保藏的三株霉菌對于苯酚的降解性能，它們已被分別鑒定為紅綬曲霉SG－h(huán)uang，花斑曲霉SG－h(huán)ei，和酒色青霉SG－qing.比較三株菌株在不同苯酚濃度下，對于苯酚的耐受性和降解能力.通過改變接種量，探索菌株的苯酚降解潛能.

1 材料方法

1.1 試驗材料

紅綬曲霉SG－h(huán)uang，花斑曲霉SG－h(huán)ei，和酒色青霉SG－qing;由實驗室分離并保存.

1.2 培養(yǎng)基

PDA培養(yǎng)基(1 L):馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，瓊脂15 g，pH自然;110℃高壓滅菌20min.

PD培養(yǎng)基(1 L):PDA培養(yǎng)基不加入瓊脂，用于菌類的震蕩培養(yǎng).

察氏培養(yǎng)基(1 L):磷酸氫二鉀1 g，硝酸鈉3 g，硫酸鎂(MgSO4·7H2O)0.5 g，硫酸亞鐵0.01 g，氯化鉀0.5 g，蔗糖30 g，瓊脂17.5 g，蒸餾水1000mL，pH為5.0;苯酚按實驗需要量加入，121℃滅菌20 min.

1.3 一級種子菌的制備

將菌株孢子分別從PDA斜面上沖洗下來，接入PD培養(yǎng)基中培養(yǎng)，28℃，180 r/min，培養(yǎng)2～3 d.

1.4 苯酚含量的測定

苯酚含量的測定方法［6］，采用4－氨基安替比林直接光度法.

1.5 菌株降解苯酚能力測定

將干重為 0.01 g的種子菌分別接入含50 mL察氏培養(yǎng)基的250 mL錐形瓶中，每瓶培養(yǎng)基加入不同量的苯酚溶液，形成含酚濃度為200、500、750、1000、1200 mg/L的培養(yǎng)環(huán)境，28℃，180 r/min，連續(xù)培養(yǎng)7 d，每隔12h取樣離心后測溶液中剩余苯酚含量.

1.6 改變接種量對于菌株生長和苯酚降解能力影響的測定

向苯酚濃度為750 mg/L含50 mL察氏培養(yǎng)基的250 mL錐形瓶中接入不同量的種子菌(0.01 g，0.04 g，0.08 g，0.16 g)，28℃，180 r/min，連續(xù)培養(yǎng)7 d，觀察各菌株的生長情況和酚降解能力.

2 結果與分析

2.1 菌株降解能力測定和耐受性分析

在28℃，180 r/min的條件下，將種子菌接種到含有不同濃度的苯酚察氏培養(yǎng)基中，每隔12 h取樣，測定上清液中苯酚的剩余含量.菌株在含有苯酚的培養(yǎng)基中需要一段短時間的適應期，以適應含有苯酚的生存環(huán)境.隨著苯酚濃度的增加，適應期逐漸增長，完全降解苯酚所需的時間也增多.由圖1可知，當培養(yǎng)基中苯酚濃度為200mg/L時，SG－h(huán)uang降解苯酚速率最快，72 h內(nèi)可降解完成，其次是SG－h(huán)ei需要108 h. SG－qing最慢，完全降解濃度為200 mg/L苯酚需要132 h.總體來說，在含有各個濃度的苯酚培養(yǎng)基條件下，SG－h(huán)uang完全降解所需時間都是最少的;SG－qing完全降解苯酚耗時最長.(如圖2，3，4所示)

當培養(yǎng)基中苯酚濃度為 1000 mg/L或1000 mg/L以上時，三個菌株降解速率均極其緩慢.當培養(yǎng)基中苯酚濃度為1000 mg/L，SG－h(huán)uang對于苯酚可實現(xiàn)緩慢降解，SG－h(huán)ei和SG－qing正常存活，當培養(yǎng)基中苯酚濃度為1200mg/L時，三種菌株菌絲球萎縮變小，停止生長(部分結果未顯示).

圖1

圖2

圖3

圖4

2.2 不同接菌量對于苯酚降解效果影響的評估

在培養(yǎng)基苯酚濃度為750 mg/L的條件下，改變初始接入培養(yǎng)基的種子菌量，連續(xù)培養(yǎng)7 d后，觀察菌株對于苯酚降解的效果，結果如圖.SG－h(huán)uang在苯酚環(huán)境下，增長最快，生物量最大，SG－h(huán)uang能較好的適應環(huán)境，其菌絲體干重隨著初始接種量的增加而增加，但對于苯酚的降解量并沒有隨之增加(如圖5所示).隨著SG－h(huán)ei初始接種量的加大，其降解苯酚量也隨之增多.菌株SG－qing也觀察到了同樣的結果，但是在同樣接種量條件培養(yǎng)7天后，SG－h(huán)ei菌絲體增重大約比SG－qing多30%，降解苯酚的趨勢也更明顯(如圖6，7所示).

圖5

圖6

圖7

3 結論與討論

該研究探討了實驗室從家具廠排污水內(nèi)分離出的三種霉菌對于苯酚的降解能力.在同樣培養(yǎng)條件和初始接菌量的情況下，SG－h(huán)uang耐受苯酚的范圍最大，降解效果最強，SG－h(huán)ei次之.但當SG－qing初始接種量為0.16 g，同樣條件連續(xù)培養(yǎng)7 d，培養(yǎng)基內(nèi)的苯酚含量由700 mg/L降為133 mg/L.一般情況下，降解污染物的菌體越多，降解效率越高.加大SG－h(huán)ei的初始接菌量能大大提升其降酚潛能.SG－h(huán)uang能在苯酚濃度為750 mg/L的培養(yǎng)基內(nèi)最快增殖，但其降解性能卻隨著培養(yǎng)基內(nèi)菌絲體量的迅速增多而減少，這可能是由于SG－h(huán)uang菌絲體繁殖過快，產(chǎn)生了生長抑制，降低了其代謝有機物的速率.各菌株的最佳降酚效果還需進一步優(yōu)化，總體來看，SG－h(huán)uang和SG－h(huán)ei更具有降含酚廢水的潛能，下一步我們將要研究菌株降解現(xiàn)場污水的情況，驗證菌株的現(xiàn)場適應廢水能力.

［1］ Basha K M，Rajendran A，Thangavelu V.Recentadvances in the Biodegradation of Phenol:A review.Asian J Exp Biol Sci，2010，1(2):219－234.

［2］ Weber M，Weber M，Kleine‐ Boymann M.Phenol. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.

［3］ 王莉莉，楊孫楷.我國高濃度含酚廢水的治理技術近況.環(huán)境污染與防治，1995，17(5):29－30.

［4］ 王一惠，向述榮.微生物降解苯酚的研究進展及其工程菌的應用前景［J］.高技術通訊，2001，(12):98－101.

［5］ Loh K C，Chung T S，Ang W S.Immobilized－cell membrane bioreactor for high－strength phenolwastewater.Journal of Environmental engineering，2000，126(1):75－79.

［6］ 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法，4版［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2002.