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联苯菊酯降解菌株的筛选及其特性研究

作　者: 宋旸
导　师: 陶玉贵
学　校: 安徽工程大学
专　业: 微生物学
关键词: 联苯菊酯 胶束毛细管电泳(MEKC) 筛选 降解条件 优化 动力学模型 应用
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


联苯菊酯(Bifenthrin)是目前使用最为广泛的拟除虫菊酯农药之一,其给环境带来了严重的污染,引起了人们的广泛关注。微生物在降解农药残留中具有重要的作用,并且具有成本低、效率高、无二次污染、生态恢复性好等优点,一直是近年来的研究热点。本文建立了联苯菊酯的胶束毛细管电泳测定方法,筛选得到一株联苯菊酯高效降解菌株,对其降解特性和初步应用进行了研究。利用胶束毛细管电泳建立了联苯菊酯分析的新方法,并应用于土壤中联苯菊酯含量的测定。最佳电泳条件为：检测波长210nm,缓冲液组成为70mmol/L硼酸,含20mmol/Lβ-CD和70mmol/L SDS,pH8.0,分离电压23kV。该方法的线性范围为15.625-500mg/L,线性相关系数为0.9966,检出限为0.176mg/L,回收率97.2%-101.2%,RSD<3%。通过富集驯化培养,从农药厂排污口筛选出一株联苯菊酯高效降解菌株,对其进行鉴定,并进行了降解特性的研究。经AMS-VITEK32全自动微生物分析系统鉴定,所筛选菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。该菌能耐受较高浓度的联苯菊酯,生长曲线和降解能力呈正比例关系。其降解联苯菊酯的最适条件为：pH7,培养温度30℃,联苯菊酯初浓度200mg/L,摇床转速150r/min,接种量10%,添加100mg/L的葡萄糖,最佳降解时间为72小时。利用Design-Expert软件对菌株降解联苯菊酯的条件进行了响应面优化,并通过假设和验证,建立其降解联苯菊酯的动力学模型。响应面优化得到的最优降解条件为：接种量13.42%,培养温度31.81℃,联苯菊酯初浓度226.94mg/L,初始pH值7,摇床转速150r/min,添加葡萄糖量100mg/L,降解时间72h,在此条件下菌株对联苯菊酯的降解率可达72.83%。菌株对联苯菊酯的降解动力模型为：C=C0e-0.0172t,该模型是一级反应模型,联苯菊酯初始浓度为200mg/L时,降解联苯菊酯速率在36h达到最大,降解一半所需时间t1/2=40.3h。在实验室条件下,模拟土壤环境,考察了菌株对联苯菊酯的降解作用。结果显示,用菌量与降解效果呈正相关,菌剂量超过30m1后,降解效果相差不大；菌株在投入土壤后的3天内,对联苯菊酯的降解效果明显,之后降解较少；对含不同浓度联苯菊酯的土壤降解实验表明菌对不同浓度的农药,降解效果有一定差异,对30mg/kg以下浓度,降解效果较好。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第1章 绪论  13-24
  1.1 拟除虫菊酯类农药  13-16
    1.1.1 联苯菊酯简介  13-14
    1.1.2 拟除虫菊酯类农药及其应用现状  14
    1.1.3 拟除虫菊酯类农药的残留现状  14-15
    1.1.4 拟除虫菊酯类农药残留的危害  15-16
  1.2 拟除虫菊酯类农药检测方法的研究进展  16-20
    1.2.1 分光光度法  16-17
    1.2.2 胶束毛细管电泳法  17
    1.2.3 高效薄层色谱法  17
    1.2.4 气相色谱法  17-18
    1.2.5 高效液相色谱  18-19
    1.2.6 联用技术  19
    1.2.7 免疫吸附分析法  19-20
  1.3 拟除虫菊酯类农药的降解研究进展  20-23
    1.3.1 拟除虫菊酯类农药的光化学降解  20-21
    1.3.2 拟除虫菊酯类农药的微生物降解  21-22
    1.3.3 拟除虫菊酯类农药的酶解  22-23
  1.4 本课题研究的主要内容及意义  23-24
第2章 胶束毛细管电泳法测定联苯菊酯  24-33
  2.1 实验材料  24-25
    2.1.1 主要仪器与设备  24-25
    2.1.2 主要试剂  25
  2.2 实验方法  25-26
    2.2.1 标准品、样品溶液的制备  25-26
    2.2.2 电泳条件  26
  2.3 结果与讨论  26-32
    2.3.1 电泳条件的优化  26-30
      2.3.1.1 检测波长的选择  26
      2.3.1.2 运行缓冲液种类的选择  26
      2.3.1.3 缓冲液浓度的选择  26-27
      2.3.1.4 缓冲液pH的选择  27-28
      2.3.1.5 β-环糊精对分离检测的影响  28
      2.3.1.6 SDS浓度的选择  28-29
      2.3.1.7 分离电压的选择  29-30
    2.3.2 本方法的评价  30-31
      2.3.2.1 线性关系与检测限  30
      2.3.2.2 精密度  30
      2.3.2.3 回收率  30-31
    2.3.3 样品的测定  31-32
  2.4 小结  32-33
第3章 联苯菊酯降解菌株的筛选、鉴定及降解特性  33-46
  3.1 实验材料  33-35
    3.1.1 菌株来源  33
    3.1.2 主要试剂  33
    3.1.3 培养基  33-34
    3.1.4 主要仪器设备  34-35
  3.2 实验方法  35-38
    3.2.1 降解菌株菌株的驯化分离  35
      3.2.1.1 降解菌株的驯化培养  35
      3.2.1.2 降解菌株的分离纯化  35
    3.2.3 菌株的分类鉴定  35-36
    3.2.4 降解菌株的降解性能研究  36-37
      3.2.4.1 菌株耐联苯菊酯能力的测定  36
      3.2.4.2 各种培养条件对菌株降解联苯菊酯能力的影响  36-37
      3.2.4.3 联苯菊酯降解曲线和菌株的生长曲线绘制  37
    3.2.5 分析方法  37-38
      3.2.5.1 联苯菊酯含量测定方法  37-38
      3.2.5.2 降解菌浓度测定方法  38
      3.2.5.3 联苯菊酯降解率的计算方法  38
  3.3 结果与讨论  38-44
    3.3.1 菌株的富集与分离  38
    3.3.2 菌株的鉴定  38-39
    3.3.3 菌株耐联苯菊酯能力的测定  39-40
    3.3.4 各种培养条件对菌株降解联苯菊酯能力的影响  40-44
      3.3.4.1 初始pH值对菌株降解能力的影响  40-41
      3.3.4.2 培养温度对菌株降解能力的影响  41
      3.3.4.3 联苯菊酯初浓度对菌株降解能力的影响  41-42
      3.3.4.4 摇床转速对菌株降解能力的影响  42
      3.3.4.5 接种量对菌株降解能力的影响  42-43
      3.3.4.6 添加外加碳源对菌株降解能力的影响  43-44
    3.3.5 联苯菊酯降解曲线和菌株的生长曲线绘制  44
  3.4 小结  44-46
第4章 TS-1降解联苯菊酯条件的优化及动力学模型的建立  46-57
  4.1 实验材料  46
    4.1.1 菌株来源  46
    4.1.2 主要试剂  46
    4.1.3 培养基  46
    4.1.4 主要仪器设备  46
  4.2 实验方法  46-48
    4.2.1 培养方法  46-47
      4.2.1.1 种子液培养方法  46-47
      4.2.1.2 降解培养方法  47
    4.2.2 分析方法  47
      4.2.2.1 联苯菊酯含量测定方法  47
      4.2.2.2 联苯菊酯降解率的计算方法  47
      4.2.2.3 联苯菊醋降解速率的计算方法  47
    4.2.3 实验设计  47-48
      4.2.3.1 Plackett-Burman实验  47-48
      4.2.3.2 最陡爬坡实验  48
      4.2.3.3 Box-Behnken实验  48
      4.2.3.4 联苯菊酯降解动力学模型的构建  48
  4.3 结果与讨论  48-55
    4.3.1 Plackett-Burman实验  48-50
    4.3.2 最陡爬坡实验  50
    4.3.3 Box-Behnken实验及响应面分析  50-54
    4.3.4 优化结果验证  54
    4.3.5 联苯菊酯降解动力学模型的构建  54-55
  4.4 小结  55-57
第5章 TS-1菌株降解联苯菊酯的应用研究  57-61
  5.1 实验材料  57-58
    5.1.1 菌株来源  57
    5.1.2 土壤来源  57
    5.1.3 主要试剂  57-58
    5.1.4 培养基  58
    5.1.5 主要仪器设备  58
  5.2 实验方法  58-59
    5.2.1 菌剂的制备  58
    5.2.2 联苯菊酯的提取和测定  58
    5.2.3 模拟土壤联苯菊酯降解实验  58-59
      5.2.3.1 不同用菌量对土壤中联苯菊酯降解的效果  58
      5.2.3.2 不同用菌时间土壤中联苯菊酯的降解效果  58
      5.2.3.3 不同农药浓度土壤中联苯菊酯的降解效果  58-59
  5.3 结果与讨论  59-60
    5.3.1 不同用菌量对土壤中联苯菊酯降解的效果  59
    5.3.2 不同用菌时间土壤中联苯菊酯的降解效果  59-60
    5.3.3 不同农药浓度土壤中联苯菊酯的降解效果  60
  5.4 小结  60-61
第6章 结论与展望  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-73
攻读学位期间发表的学术论文目录  73-74
致谢  74

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境微生物学
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