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高氯酸盐是一种广泛分布的持久性污染物。由于高氯酸根对生态环境和人类健康构成严重威胁,其污染问题已在全世界范围内引起高度的重视,所以寻找一种降解此类污染物的有效方法成为人们关注的环境问题之一。利用微生物的新陈代谢作用将环境中的高氯酸盐降解为无毒无害的氯化物是最为经济简便的有效方法。
本文在课题组研究的基础上,以从大港污水处理厂分离纯化得到的高氯酸盐降解菌JD22为研究对象,优级净水用椰壳基活性炭为载体,研究固定化高氯酸盐降解菌降解高氯酸根。本论文包括以下主要研究内容和结论:
(1)采用PCR扩增和生物化学方法对Dechlorosomasuillum进行特性分析,检测其功能性基因pcrA及环境中常见阴离子对其生长的影响。试验发现,染色体DNA经特异性引物PCR扩增后克隆测序,经EBI数据库比对后发现,基因片段与已知编码高氯酸根还原酶α亚基的特征性功能基因相似度达98%以上。环境中常见阴离子对其生长的影响顺序为PO43->SO42->NO3->Cl-。
(2)以椰壳基活性炭吸附水中高氯酸根,研究各因素对其吸附效果的影响。试验发现,椰壳基活性炭对ClO4-具有一定的吸附性能,当活性炭投加量为0.4g/L,pH为7,温度为25℃,活性炭对ClO4-的吸附率最佳,达到74.87%。但是随着时间的增加会发生解吸反应。
(3)以Dechlorosomasuillum降解水中高氯酸盐,研究各影响因素对其降解率的影响。试验发现,Dechlorosomasuillum对高氯酸根有较好的降解率,当菌种投加量为25mL/250mL,降解时间5d时,高氯酸根的降解率为53.66%。降解时间、pH、温度、高氯酸根初始浓度及NO3-对Dechlorosomasuillum降解高氯酸根有较大的影响。
(4)以活性炭为载体固定化Dechlorosomasuillum菌降解高氯酸盐,并对其进行各影响因素及重复利用性能的研究。试验发现,固定化高氯酸盐降解菌的降解效果比游离菌的降解效果好,当活性炭投加量为0.6g/L,高氯酸根的降解率为86.04%:培养液中的pH、温度、降解时间、NO3-、对高氯酸根的降解率有较大的影响;固定化高氯酸根降解菌的重复利用性一般,在四次重复利用中,只有第一次性能较好,降解率高于80%,其他的三次试验中,高氯酸根降解率降低到66%左右。