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厌氧序批式生物反应器去除三氯乙烷过程及菌群毒性效应

作　者: 李璐
导　师: 张卫
学　校: 华东理工大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 三氯乙烷 厌氧微生物降解 DGGE 酶活性
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 53次
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内容摘要


三氯乙烷(Trichloroethane, TCA)曾经广泛用作工业清洗剂,由于过度使用和储存不当,造成严重的土壤和地下水污染。基于逐步还原性脱氯的厌氧生物修复方法能够彻底清除TCA污染,本文主要研究厌氧生物脱氯过程机理和微生物群落毒性效应,重点分析降解过程中微生物酶活性变化和群落结构演替规律。结果表明在TCA的降解反应中,硫酸盐和硝酸盐还原条件下TCA降解效率较高,均达到80%以上；产甲烷及TCA与苯共代谢条件下TCA降解效率居中,均处于70%-80%之间；TCA与甲苯共代谢条件下TCA降解效率最低,低于70%。酶活性分析表明,产甲烷和硝酸盐还原条件的厌氧序批式生物反应器中酶的活性变化较小,但随着TCA浓度的增大乳酸脱氢酶和碱性磷酸酶的活性明显降低。PCR-DGGE指纹图谱分析表明,反应器中的微生物群落结构发生了明显改变。Clostridium sp. DhR-2/LM-G01, Bacterial clone DCE25和Bacterial cloneDPHB06三个菌株在产甲烷体系中丰度明显增加,推测它们可能是反应体系中主要的功能菌群,在厌氧条件下能够有效地降解TCA。综合考虑TCA降解过程、酶活性变化和功能菌群富集程度,本研究认为产甲烷条件的厌氧序批式生物反应器的微生物菌群对TCA的耐受性最高,有可能适于用开发TCA的厌氧降解实用技术。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 前言  10-24
  1.1 研究背景  10
    1.1.1 课题来源  10
  1.2 氯代烃的性质与危害  10-11
  1.3 氯代烃污染现状  11-13
  1.4 物化方法去除氯代烃  13-15
    1.4.1 抽出吹脱法  13-14
    1.4.2 表面活性剂改性岩矿材料治理技术  14
    1.4.3 格栅治理技术  14-15
    1.4.4 活性炭处理法  15
    1.4.5 铁屑腐蚀电池原位修复技术  15
    1.4.6 超声波法处理有机氯代烃  15
  1.5 生物降解  15-20
    1.5.1 微生物降解氯代烃  15-16
    1.5.2 氯代烃的厌氧生物降解  16-17
    1.5.3 氯代烃的好氧生物降解  17-18
    1.5.4 氯代烃的原位生物降解  18-19
    1.5.5 氯代烃的异位生物降解  19-20
    1.5.6 降解菌群的分子分析方法  20
  1.6 序批式活性污泥法  20-21
    1.6.1 序批式活性污泥法原理  20-21
    1.6.2 厌氧序批式生物反应器的应用  21
    1.6.3 有毒物质对序批式生物反应器运行的影响  21
  1.7 研究目的及意义  21-22
    1.7.1 研究目的  21
    1.7.2 研究意义  21-22
    1.7.3 实际应用价值  22
  1.8 研究内容  22-23
  1.9 技术路线图  23-24
第2章 实验材料与分析方法  24-33
  2.1 实验器材与试剂  24-28
    2.1.1 实验试剂  24-25
    2.1.2 试剂配制及保存  25-27
    2.1.3 培养基的配置  27-28
  2.2 主要实验装置及仪器  28-30
    2.2.1 生物降解实验装置  28-29
    2.2.2 实验仪器  29
    2.2.3 主要装置图  29-30
  2.3 三氯乙烷的分析方法  30-33
    2.3.1 气相色谱条件  30-31
    2.3.2 分析方法  31-33
第3章 厌氧体系构建  33-40
  3.1 研究背景  33
  3.2 材料方法  33-38
    3.2.1 样品采集  33-34
    3.2.2 场地样品生物量测定  34
    3.2.3 TCA厌氧菌种的富集  34-38
  3.3 结果与讨论  38-39
    3.3.1 厌氧处理过程改进  38
    3.3.2 厌氧微生物培养  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 不同条件下TCA厌氧降解特性  40-46
  4.1 材料方法  40
  4.2 结果与讨论  40-45
    4.2.1 产甲烷条件下TCA降解特性  40-41
    4.2.2 硝酸盐还原条件  41-42
    4.2.3 硫酸盐还原条件  42-43
    4.2.4 TCA与苯共代谢条件  43
    4.2.5 TCA与甲苯共代谢条件  43-44
    4.2.6 不同体系降解效率比较  44-45
  4.3 本章小结  45-46
第5章 TCA厌氧降解菌群变化分析  46-60
  5.1 材料方法  46-53
    5.1.1 菌种来源  46
    5.1.2 基因组DNA的提取及纯化  46-47
    5.1.3 PCR扩增  47-49
    5.1.4 DGGE分析  49-50
    5.1.5 特征条带克隆  50-53
    5.1.6 系统发育分析  53
  5.2 结果与讨论  53-58
    5.2.1 菌群DNA提取  53
    5.2.2 16S RRNA基因的PCR扩增  53-54
    5.2.3 菌群16S RRNA基因V3-V5区扩增片段的DGGE指纹图谱  54-55
    5.2.4 克隆鉴定  55-56
    5.2.5 数据库比对分析  56-57
    5.2.6 系统发育分析  57-58
  5.3 本章小结  58-60
第6章 TCA对厌氧降解菌群关键酶活性影响  60-68
  6.1 材料方法  60-65
    6.1.1 乳酸脱氢酶的测定  60-62
    6.1.2 碱性磷酸酶的测定  62-63
    6.1.3 蛋白酶的测定材料  63-65
  6.2 结果与讨论  65-67
    6.2.1 乳酸脱氢酶活性分析  65-66
    6.2.2 碱性磷酸酶活性分析  66
    6.2.3 蛋白酶活性分析  66-67
  6.3 本章小结  67-68
第7章 结论与展望  68-69
  7.1 结论  68
  7.2 展望  68-69
参考文献  69-75
致谢  75-76
硕士期间已发表相关研究论文及专利  76

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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