几种降酚菌的降酚效果比较

几种降酚菌的降酚效果比较

摘要：从土壤中分离出五株能够降解苯酚的菌株，通过研究其对苯酚的降解作用，结果表明，在相同条件下，五种菌株降解速率依次为无色杆菌>罗斯特杆菌>红串球菌>苍白杆菌>纤维微球菌；中性偏碱性的环境（pH值7.0～9.O）有利于纤维微球菌的生长和对苯酚的降解。其余四种菌种适合在pH值为6.0～8.O 范围内生长和降解苯酚。对于200 mg/L的苯酚浓度，单独使用无色杆菌与使用含有无色杆菌与纤维微球菌的混合菌相比，菌株生长更慢，降解速度减慢；对于600 mg/L的苯酚浓度，额外加入纤维微球菌对苯酚的降解几乎不起作用。

关键词：苯酚；生物降解；无色杆菌；红串球菌；苍白杆菌；罗斯特杆菌；纤维微球菌

苯酚在工业上的用途广泛，是重要的化工原料和中间体，被广泛应用于酚醛树脂、炼油、焦碳、染料、纺织、杀虫剂、农药和医药的生产中，并成为这些工业废水中的主要污染物，含酚废水是可生物降解性极差的废水，对动植物和环境等危害严重。酚可使蛋白质凝固，水溶液中的酚可被皮肤吸收而引起中毒，含酚废水可使水中的生物死亡。目前对苯酚污染的处理方法主要有微生物降解、萃取、活性炭吸附、化学氧化等。利用微生物降解苯酚是一种既经济且不会产生二次污染的方法，在应用中发挥着日益重要的作用。

到目前为止，已经有许多苯酚降解菌株得到了分离和研究。目前已分离鉴定的微生物包括根瘤菌（Rhizobium）、藻类（ALga）、酵母菌（Saccharomy-cete）、醋酸钙不动杆菌（Acinetobater calcoacetic-Us）、假单胞菌（Pseudomonas）、真养产碱菌（ALcaLigenes eutrophu.s）、反硝化菌（Denitrif-ying bacteria）等苯酚降解菌，最常见的酚降解菌是假单胞菌（Pseudomonas）和不动杆菌（Acineto-bacter），它们对酚的最大降解浓度一般在1200mg/L以下。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种

本实验以元大都公园土壤为菌种来源，在以苯酚为唯一碳源的无机盐培养基内连续几轮传代培养后，逐步分离出五株降酚菌，经革兰氏染色及16S rDNA基因检测技术鉴定，分别为无色杆菌、罗斯特杆菌、红串球菌、苍白杆菌、纤维微球菌。

1.1.2 苯酚废水

自制苯酚废水：苯酚溶于无机盐培养液中。无机盐培养液（g/L）：（NH4）ZS042，MgS04·7H2OO.2，NaH2P04 0.5，K2HP04 0.5，NaCl 0.2，CaC12 0.02。

1.2 方法

1.2.1 苯酚的测定

参照中华人民共和国国家环境保护标准HJ 503-2009，采用4-氨基安替比林分光光度法。

1.2.2 苯酚降解实验

1.2.2.1 不同菌株适应的pH值比较

在5.O、6.0、7.0、8.O、9.O五个pH值条件下研究pH值对菌株生长和苯酚降解的影响。比较5种菌株适宜的不同pH值范围。其中无色杆菌、红串球菌、苍白杆菌、罗斯特杆菌选择的苯酚处理浓度是200mg/L（几种降酚菌被筛选出来，反复驯化后发现，无色杆菌、红串球菌、苍白杆菌、罗斯特杆菌在200mg/L的苯酚废水中，生长及降酚速度较快，纤维微球菌在50mg/L的苯酚废水中生长和降酚速度较快。因此选择的是最适宜它们生长和降酚效果较好的浓度），纤维微球菌的苯酚处理浓度是50mg/L。30℃，150 r/min条件下震荡培养，隔一定时间取样分析培养瓶中苯酚浓度和OD值。

1.2.2.2 不同菌株降酚能力比较

5种菌株的种子培养液按体积比1：20的比例分别接种于含酚浓度为200mg/L的无机盐培养基中，在pH=7，30℃，150 r/min条件下震荡培养，隔一定时间取样分析培养瓶中苯酚浓度和OD值。

1.2.2.3 混合菌株的降解作用

在200mg/L、600mg/L苯酚浓度下比较无色杆菌和纤维微球菌混合菌与单独使用无色杆菌对苯酚的降解作用，其中无色杆菌加菌量为2mL，无色杆菌和纤维微球菌混合菌中两种菌各2mL，混合均匀。pH=7，30℃，150 r/min条件下震荡培养，隔一定时间取样分析培养瓶中苯酚浓度和OD值。

2 结果与讨论

2.1 不同菌株适应的pH值范围比较

对于无色杆菌来说，在前1611，细菌进入新环境，处于短暂适应的迟缓期，pH值对菌株生长及降解影响较小。pH值为5.O及9.0时，酶蛋白变性而失活，细菌几乎不生长，苯酚无降解。菌株能在pH值为6～8范围内生长并降解苯酚，并且pH值在7.0时比在8.0时降解速率更快，表明中性环境更有利于无色杆菌对苯酚的降解。在pH值为6.O时，苯酚在降解率约达75%之后，随着时间的延长，浓度趋于平衡，表明弱酸性环境不利于菌株对苯酚的消耗。因此，最适pH

值为7.O。

对于苍白杆菌来说，菌株在经历一个对新环境的适应期后，细菌浓度先减小后增大。pH值对菌株的生长影响波动不大，对降酚效果影响明显。菌株在较宽的pH值范围内（5.O～9.0）均能生长，在pH=9.0时生长较慢，几乎没有降酚效果。在不同的pH值下，苍白杆菌的降酚效果不同，依次为（pH=7.O）>（pH=8.0）>（pH=6.O）>（pH=5.O）>（pH=9.O），其中pH值7.0～8.0降解效果较好。

对于红串球菌来说，pH值对菌株的生长及降酚效果影响明显。与苍白杆菌类似，菌株在一个较宽的pH值范围内（5.0～9.O）均能生长，但在pH=9.O时生长及降解都较慢。在不同的pH值下，苍白杆菌的生长及降酚效果依次为（pH=7.O）>（pH=6.O）>（pH=8.0）>（pH=5.O）>（pH一9.O），且在pH值6.0—8.0范围内，降解速度较好。对于纤维微球菌来说，中性偏碱性环境更有利于其生长和降解苯酚。在pH值7.0～9.0时，纤维微球菌降解苯酚性能良好，在偏酸性环境下（pH值为5.O，6.O），菌株生长及降解性能都较差。纤维微球菌是一种嗜碱性菌，最适生长pH值范围偏碱性。

对于罗斯特杆菌来说，罗斯特杆菌能在pH值6.0～9.0的环境下较好地生长和降解苯酚，在pH值5.O，10.0的环境下，几乎不能生长。在pH值8.O，9.0的条件下对数期细菌增殖的速率远远低于pH值为6.O，7.0。以pH值6.0为最佳降解酸度值。

2.2 不同菌株降酚能力比较

从图6可以看出，在降解200 mg/L的苯酚时，不同的菌种表现出了不同的降解能力。总的看来，在200mg/L的苯酚浓度条件下，无色杆菌是几株优势菌种中降酚速度最快的。从OD-t曲线来看，无色杆菌、罗斯特杆菌、红串球菌在经过一个过渡期后便能很好地适应环境，降解苯酚，对数期明显。而对于苍白杆菌和纤维微球菌，由于这两种菌耐酚性及降酚性较差，细菌的生长曲线并没有表现出明显的对数期，苯酚降解速度较慢。

酶的活性除了与温度、pH值、金属离子、紫外线等外界条件有关，还与具体的菌种有关。不同的菌的酶的种类、数量有差异，酶活力亦不同，对生长所起的作用可能不同。酶活力愈高，酶催化反应速度愈大，这几种菌降解苯酚的速率依次为无色杆菌>罗斯特杆菌>红串球菌>苍白杆菌>纤维微球菌，且前三者处理速度远远大于后两者。

2.3 混合菌株的降解作用

通过对无色杆菌与纤维微球菌混合菌和单独的无色杆菌对苯酚的降解效果，研究混合菌对苯酚的降解作用，结果如图7所示。从图7可以看出，对于200mg/L 的苯酚浓度，含有无色杆菌与纤维微球菌的混合菌与单独无色杆菌相比，生长更慢，单独无色杆菌15h可以完全降解苯酚，而无色杆菌与纤维微球菌的混合菌则需要24h才能完全降解苯酚，额外加入纤维微球菌非但不能加快苯酚的降解，反