《阿特拉津降解菌Arthrobacter ureafaciens ZXY-2降解特性及對人工濕地強(qiáng)化機(jī)制研究.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、博士學(xué)位論文阿特拉津降解菌ArthrobacterureafaciensZXY-2降解特性及對人工濕地強(qiáng)化機(jī)制研究RESEARCHONCHARACTERISATIONOFATRAZINE-DEGRADINGSTRAINARTHROBACTERUREAFACIENSZXY-2ANDBIOAUGMENTATIONOFCONSTRUCTEDWETLAND趙昕悅哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年7月國內(nèi)圖書分類號：X703學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：628.16密級：公開工學(xué)博士學(xué)位論文阿特拉津降解菌ArthrobacterureafaciensZ

2、XY-2降解特性及對人工濕地強(qiáng)化機(jī)制研究博士研究生：趙昕悅導(dǎo)師：馬放教授副導(dǎo)師：楊基先教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：環(huán)境科學(xué)與工程所在單位：環(huán)境學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:X703U.D.C:628.16DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONCHARACTERISATIONOFATRAZINE-DEGRADINGSTRAINARTHROBACTERUREAFACIENSZXY-2ANDBIOAUGMENTATI

3、ONOFCONSTRUCTEDWETLANDCandidate：XinyueZhaoSupervisor：Prof.FangMaAssociateSupervisor:Prof.JixianYangAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：EnvironmentalScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofEnvironmentDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：

4、HarbinInstituteofTechnology摘要摘要農(nóng)藥因長期和廣泛施用已成為重要的農(nóng)業(yè)污染源，其中阿特拉津是全球應(yīng)用范圍最廣泛的農(nóng)藥之一。近年來，阿特拉津已造成了地表水、土壤等嚴(yán)重污染，其濃度已遠(yuǎn)超于《中國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）的要求，因此，阿特拉津已被列入中國環(huán)保部高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品名錄。相對于物理、化學(xué)技術(shù)而言，生物法降解阿特拉津被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)有效的治理阿特拉津污染的方法。本研究致力于篩選高效阿特拉津降解菌株并對其基因組進(jìn)行全面解析，并以其作為生物強(qiáng)化菌株，構(gòu)建模擬人工濕地系統(tǒng)強(qiáng)化處理阿特拉津污

5、水，為未來人工濕地處理含阿特拉津的農(nóng)田徑流等農(nóng)藥廢水提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。本研究從長期施用阿特拉津的東北某農(nóng)藥廠土壤中篩選出一株高效降解菌ZXY-2。經(jīng)形態(tài)特征、生理生化特征、BIOLOG分析及16SrRNA基因分子鑒定，菌株屬于Arthrobacterureafaciens種屬。通過Plackette-Burman設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從15因素（溫度，pH，搖床轉(zhuǎn)速，接菌量，葡萄糖，蔗糖，檸檬酸鈉，硝酸鉀，氯化銨，異丙胺，磷酸二氫鉀，磷酸氫二鈉，硫酸亞鐵，硫酸鎂以及初始阿特拉津濃度）中篩選出影響菌株ZXY-2生長與降解的主效應(yīng)因素，分別為接菌量

6、、磷酸氫二鈉濃度、初始阿特拉津濃度、溫度、pH及蔗糖濃度。再通過響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化菌株ZXY-2的生長降解條件，其優(yōu)化條件為：蔗糖2.212g/L，Na2HPO4·12H2O6g/L，pH9，溫度34.04℃，接菌量10%（v/v），初始阿特拉津濃度50mg/L。在此優(yōu)化條件下，菌株降解阿特拉津的降解效率可達(dá)12.73mg·L-1·h-1。此外，采用生命周期評價(jià)及生命成本分析方法定量評估Plackett-Burman設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所得優(yōu)化條件的環(huán)境影響及經(jīng)濟(jì)成本。與原始培養(yǎng)條件相比，優(yōu)化條件下能夠減少總環(huán)境影響50%，并減少

7、經(jīng)濟(jì)成本24.5%。研究菌株ZXY-2的降解特性，考察菌株的生長降解動力學(xué)、菌株的降解途徑以及降解基因的功能表達(dá)。Haldane模型能夠較好地?cái)M合菌株ZXY-2以阿特拉津?yàn)榈孜锏纳L動力學(xué)性能，動力學(xué)參數(shù)分別為μ-1max=0.6363h，Ks=23.81mg/L，Ki=52.76mg/L。在阿特拉津濃度為0mg/L-40mg/L范圍內(nèi)，阿特拉津的生物降解過程可用一級降解動力學(xué)模型擬合；在阿特拉津濃度為50mg/L-120mg/L范圍內(nèi)，阿特拉津的生物降解過程可用零級降解動力學(xué)模型擬合。菌株ZXY-2通過水解途徑將阿特拉津分別降解為羥基阿

8、特拉津、脫乙基阿特拉津和脫異丙基阿特拉津，其中脫異丙基阿特拉津?yàn)榫杲到饨K產(chǎn)物。菌株存在三個(gè)阿特拉津降解基因，分別為trzN、atzB及atzC，三個(gè)基因表達(dá)量與阿特拉津降解率之間正相關(guān)，其基