三甲胺高效降解菌Arthrobacter sp. TMA-1的分离鉴定及其降解特性研究

论文摘要

本研究从医药废水处理池的活性污泥中分离得到一株能以三甲胺（TMA）为唯一碳、氮源生长的菌株。经形态观察、生理生化实验及16S rDNA基因序列分析,将此菌株初步鉴定为节杆菌属（Arthrobacter sp.）,命名为TMA-1。菌株TMA-1的最适生长温度为30℃；pH值在6.0～9.0范围内时,菌株都能生长,pH值7.0时最好；大通气量对其生长有利,但是对菌株生长影响不大；NaCl浓度对菌株生长影响很大,NaCl浓度在5g/L时长势最好；在供试抗生素中,菌株对50ppm的氨苄青霉素、链霉素、庆大霉素、利福平、卡那霉素均有抗性,而对四环素没有抗性；对庆大霉素和利福平比较敏感,当浓度升高时,菌株在培养基中不能生长。菌株可以利用大多数有机碳源；在氮源利用方面,能利用氨态氮、硝态氮和有机氮,而对亚硝态氮的利用率较低；能以三甲胺、二甲胺和甲胺为唯一碳氮源生长,但不能利用三乙胺。菌株TMA-1降解三甲胺的研究结果表明,当接种量为1%时,菌株在三甲胺浓度为100mg/L的无机盐液体培养基中培养72h内完全降解三甲胺,在降解过程中,同时释放了约70%的理论氨氮；菌株降解三甲胺的最适pH值为7.0,最适温度为30℃；三甲胺浓度越低,降解较快,随着三甲胺浓度的提高,降解逐渐缓慢。在测定的几种金属离子中,其中Zn2+, Pb2+, Cu2+对降解几乎没有影响；Cd2+, Co2+都会在不同程度上抑制菌株对三甲胺的降解。几种测定的无机盐离子中,随着氯离子浓度的增加,菌株对三甲胺的降解率先增大再减小,低浓度的氯离子对降解更加有利；NH4+浓度越高,对降解反应的阻碍越大；而S042-在0-12mM/L范围内,TMA-1对三甲胺的降解率均在80%以上,但是随着浓度再增大,菌株对三甲胺的降解率急剧下降。本实验通过测定三甲胺降解过程中三甲胺单加氧酶,二甲胺单加氧酶,甲胺单加氧酶的活性,推测出该菌株对三甲胺的降解途径为单加氧酶降解途径。采用海藻酸钠包埋法固定高效降解菌,结果表明当海藻酸钠浓度为3g/L,CaCl2浓度为3g/L,胶联时间为10h,包菌量为1.5g/L时,制得的固定化小球机械强度最好,对三甲胺的降解效果也最好。通过测定重复利用固定化小球对三甲胺降解效果的测定,得出固定化降解菌在合适的重复使用次数内有较高的稳定性和反应活性,可用于固定化微生物反应器的构建。为研究三甲胺降解菌在废水处理应用中的效果,本实验采用简易装置在运行3个周期后,三甲胺的降解率加快,到第四个周期时,降解效率达到87.8%,出水COD相应减小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 三甲胺的理化性质及用途
• 1.1.2 三甲胺的毒性和危害
• 1.1.3 三甲胺废气的处理现状
• 1.2 三甲胺生物降解的研究进展
• 1.3 本研究的目的和内容
• 1.3.1 研究目的和意义
• 1.3.2 研究内容
• 参考文献
• 第二章 文献综述
• 2.1 环境污染与微生物降解
• 2.1.1 环境污染及处理现状
• 2.1.2 环境污染的微生物降解
• 参考文献
• 第三章 一株三甲胺降解菌的分离与鉴定
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 培养基、试剂及仪器
• 3.1.2 三甲胺的分析方法
• 3.1.3 三甲胺降解菌株的富集与分离
• 3.1.4 菌体生长量及生长曲线的测定
• 3.1.5 TMA-1降解菌液的制备
• 3.1.6 降解菌株TMA-1的培养特征及生理生化鉴定
• 3.1.7 降解菌株TMA-1的16S rDNA序列的PCR扩增及序列测定
• 3.1.8 降解菌系统发育地位的确定与系统发育关系的研究
• 3.1.9 环境条件对降解菌株TMA-1生长的影响
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 活性污泥中三甲胺降解菌株的分离纯化
• 3.2.2 菌株TMA-1的培养、形态特征、生理生化特征及其鉴定
• 3.2.3 16S rDNA基因的扩增、聚类分析及菌株的初步鉴定
• 3.2.4 菌株生长曲线的测定
• 3.2.5 环境条件对降解菌株TMA-1生长的影响
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 三甲胺降解菌TMA-1降解性能及其降解途径的研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 培养基与试剂
• 4.1.2 主要仪器
• 4.1.3 分析方法
• 4.1.4 TMA-1利用三甲胺的生长降解曲线
• 4.1.5 环境条件对TMA-1降解三甲胺的影响
• 4.1.6 金属离子及无机离子对TMA-1降解三甲胺的影响
• 4.1.7 三甲胺降解酶的酶活测定
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 TMA-1利用三甲胺的生长降解曲线
• 4.2.2 环境条件对TMA-1降解三甲胺的影响
• 4.2.3 金属离子及无机盐离子对TMA-1降解三甲胺的影响
• 4.2.4 三甲胺降解酶的酶活测定
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 菌株固定化及其废水小试研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 菌种、培养基及试剂
• 5.1.2 测定项目及方法
• 5.1.3 菌株TMA-1的固定
• 5.1.4 海藻酸钠包埋条件对降解性能的影响
• 5.1.5 固定化菌株的重复利用研究
• 5.1.6 固定化TMA-1菌株降解三甲胺废水小试
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 海藻酸钠包埋条件对降解性能的影响
• 5.2.2 固定化菌株的重复利用性研究
• 5.2.3 固定化TMA-1降解三甲胺废水小试
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 结论
• 6.2 创新与不足
• 致谢