【摘 要】
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挥发性有机物（Volatile Organic Compounds,VOCs）会造成环境污染,严重危害人体健康。生物滴滤法（Biotrickling filter,BTF）因处理条件温和、无二次污染等优点受到关注,近年来成为处理VOCs的重要方法之一。BTF处理VOCs的性能取决于污染物的传质和微生物的降解能力,因此从传质和微生物活性角度提高BTF的降解能力是很有必要的。本课题以间二氯苯为目标污染
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挥发性有机物（Volatile Organic Compounds,VOCs）会造成环境污染,严重危害人体健康。生物滴滤法（Biotrickling filter,BTF）因处理条件温和、无二次污染等优点受到关注,近年来成为处理VOCs的重要方法之一。BTF处理VOCs的性能取决于污染物的传质和微生物的降解能力,因此从传质和微生物活性角度提高BTF的降解能力是很有必要的。本课题以间二氯苯为目标污染物,以鼠李糖脂（Rhamnolipid,RL）耦合稀土元素La3+/Nd3+构建强化体系,研究了强化体系的降解能力,并测定间二氯苯的传质性能以及BTF内的微生物群落组成,进一步分析强化机理。主要研究结果如下:（1）构建RL耦合La3+/Nd3+降解间二氯苯强化体系结果表明,在小试摇瓶中RL最佳浓度范围为110-150 mg/L,La3+和Nd3+浓度分别为3 mg/L、5 mg/L,适宜p H范围为6-7。在BTF实验中优化RL及La3+/Nd3+浓度,分别为110 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L。空白组、RL耦合La3+、RL耦合Nd3+对间二氯苯的去除率（Removal efficiency,RE）分别为63.15%、80.27%、81.58%。RE随着空床停留时间（Empty bed residence time,EBRT）延长而提升,空白组的降解能力依赖长EBRT,而强化体系对短EBRT也能实现较好的降解效果。此外,高进气负荷会降低间二氯苯的去除率。在不同运行条件下,强化体系的降解性能比空白组更好。（2）RL降低了强化体系中菌株营养液的接触角、亨利常数和表面张力,RL耦合La3+/Nd3+强化体系的溶解氧含量比空白组分别高2.99 mg/L、3.01 mg/L。扫描电镜结果表明在强化体系中细胞表面存在细小的微孔结构,空白组、RL耦合La3+/Nd3+强化体系的营养液电导率分别为25.16 ms/cm、29.87 ms/cm、31.26 ms/cm,推测La3+/Nd3+提高了细胞膜的通透性以及胞内外的物质交换通量。此外,RL提高了微生物密度。强化体系提高了微生物多糖、蛋白质、邻苯二酚2,3双加氧酶和氯苯双加氧酶的含量,这表明RL及La3+/Nd3+提高了菌株的活性。（3）高通量测序结果表明,三组BTF的微生物多样性具有显著差异。物种组成结果表明门水平上Actinobacteria在RL耦合La3+/Nd3+体系中的丰度比空白组分别增加25.75%、36.92%。属水平上Microbacterium在空白组、RL耦合La3+/Nd3+体系中的丰度分别为1.54%、25.92%、35.48%。Microbacterium对氯苯类物质具有较高的降解能力,RL及La3+/Nd3+促进了Microbacterium的富集,提高了BTF对间二氯苯的降解能力。基因结果表明,强化体系增强了间二氯苯的芳环上羟基化过程,并提高了间二氯苯中间产物的开环速率。本课题构建了鼠李糖脂耦合La3+/Nd3+生物降解间二氯苯的强化体系并进行机制分析,丰富了生物表面活性剂耦合稀土元素强化生物降解VOCs的研究,为强化BTF降解VOCs提供理论和技术的参考。
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