低温下固定化微生物降解水体中阿特拉津的效果

３ 结果与讨论
３．１ 低温降解阿特拉津菌株的筛选 从上述４种菌源中分离出４株对阿特托津有显
著降解效果的菌株：Ｗ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｎ８，分别取相同菌 量的４种菌及其混合菌（１：１：１。１），进行降解效 果实验，其对阿特拉津４ ｄ的降解效果如图１所示。
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色谱仪。检测器为紫外可见检测器，色谱柱为Ｃ１８ 柱（２５０ ｍｍ×４６ ｍｍ，１０肚ｍ）；流动相为乙腈：水 （非缓冲体系）＝４０：６０，流速１ ｍＬ／ｍｉｎ；柱温 ３０℃；检测波长２１８ ｒｉｍ。 ２．２ 固定化载体的选择
选取活性炭、炉渣和沸石颗粒作载体进行菌体 固定化实验。分别将５ ｇ粒径为ｌ ｍｍ的３种固定 化材料（活性炭、炉渣和沸石）加入１００ ｍＬ菌量为 ２．０６×１０９个／Ｌ（４种菌Ｗ２、Ｉ，１、Ｌ２、Ｎ８按１：１：１ 。ｌ混合）的液体培养基（所取阿特拉津水溶液中加 入葡萄糖５ ｇ／Ｌ，ＮＨ。Ｃ１ ０．２ ｇ／Ｉ。，缓冲液５ ｍＬ／Ｌ） 中于１０℃、１ １０ ｒ／ｍｉｎ振荡培养，每隔１ ｄ取溶液观 察菌数，对比固定化效果。 ２．３ 最佳载体粒径的选择
摘要：针对低浓度阿特拉津对地表水、地下水的污染，于低温（１０℃）条件下（考虑其在地下水或寒冷地
区地表水污染中的应用）。筛选的高效降解阿特拉津的优势茵株——４株茵Ｗ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｎ８的混合茵（１；
１；ｌ：１），采用吸附固定技术对其进行固定，选取最佳微生物固体栽体——活性炭，并筛选出其最佳固定
化条件：活性炭粒径为０．５～１ ｍｍ、ｐＨ一８。在此条件下．对固定化与悬浮态茵体处理阿特拉津的效果进
ｅｔｅｒｓ
３．４ 最佳固定化ｐＨ值的确定 在５、６、７、８、９五个不同的ｐＨ值条件下，活性
炭对菌体的固定化效果如图４所示。
枷
Ｆｉｇ．２
图２ 不同载体固定化效果对比 Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｉｎｇ ｃａｒｒｉｅｒ
图２表明，分别以活性炭、沸石、煤渣作为不同 载体，在初始菌体数为２．０６×１０９个／Ｌ的液体培养 基中，经１ ｄ的固定。菌液中剩余菌体数（Ｎ）分别为 ９．４１×１０８个／Ｌ，１３．５６×１０８个／Ｉ。和１６．１７×１０８个／ Ｌ；６ ｄ后，菌液中剩余菌体数分别为４．５×１０７个／Ｌ， ３．３４×１０８个／Ｌ和２．４８×１０８个／Ｌ。可见，活性炭
本研究针对低浓度阿特拉津对地表水、地下水 的污染，于低温（１０℃）条件下（考虑其在地下水或 寒冷地区地表水污染中的应用），筛选高效降解阿特 拉津的优势菌株，采用吸附同定技术对其进行固定， 选取最佳微生物固体载体，并筛选出最佳固定化条 件（载体最佳粒径，最佳ｐＨ值）；利用所得最佳条 件，对固定化及悬浮态菌体降解阿特拉津性能进行 对比研究。
ＬＩＵ Ｈｏｎ９１“，ＺＨＡＮＧ Ｌａｎ—ｙｉｎ９１，ＬＩＵ Ｎａｌ，ＬＩＵ Ｐｅｎ９１ １．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄＲｅ．＊ｏｕｒｃｅｓ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２６·Ｃｈｉｎａ ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏ＿，＋Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｊｉｌｉｎ Ｃｉｔｙ，Ｊｉｌｉｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ １３２０２２，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｂｙ ａｔｒａｚｉｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｌＯＷ ｔｅｍ— ｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ａｔｒａｚｉｎｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｉｘｅｄ ｓｔｒａｉｎｓ，Ｗ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｎ８（１：１：１：１）．Ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｗａｓ’ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ ｃａｒｒｉｅｒ ｏｆ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｉｍｍｏｂｉｔｉｓｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ；ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ０．５—１ ｍｍ，ｐＨ一８．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｅｘｐｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ａｔｒａｚｉｎｅ ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｂｙ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ａｎｄ ｉｍｍｏｂｉ－ ｌｉｚｅｄ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ ｍｉ— ｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｒｅａｃｈｅｄ ａｓ ｈｉｇｈ ａｓ ９９．９ １％ｉｎ ６ ｄａｙｓ．
ｆ源自文库ｄ 七
§Ｖ ≥
由图１可见，混合菌株对阿特拉津的降解率在 ４ ｄ高达９９．１６％。因此选取混合菌作为实验所用
菌。 ３．２ 最佳固定化载体的选择
分别以活性炭、煤渣、沸石作为不同载体，对混 合菌进行固定化实验，其结果如图２所示。
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Ｆｉｇ．３
图３ 不同粒径固定化效果对比 Ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｉａｍ－
一混菌—－一Ｌｌ—★一Ｌ２—◆一Ｎ８—羞卜Ｗ２
图１ Ｆｉｇ．１
低温降解阿特技津菌株降解效果对比 Ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｂａｃｔｅｒｉａ
对混合菌的固定化效果更为显著。这是因为固定化 效果在一定程度上受载体类型、表面化学特性、载体 形状及其比表面积、粗糙度等的影响［９］。活性炭具 有发达的孔隙，比表面积大，吸附能力极强，菌体容 易被吸附在其位点上，因而对混合菌的固定化效果 较好。 ３．３ 固定化载体最佳粒径的确定
１６３．ｔｏｍ
通讯联系人：张兰荚（１９４７－－），女，北京人．教授。博士生导师，主要从事生物修复方面的研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｌｙ＠ｊｌｕ．
ｅｄｕ．ｃａ。
万方数据
１０２８
吉林大学学报（地球科学版）
第３８卷
的研究报道‘卜引，主要集中在降解阿特拉津微生物筛 灭菌的生理盐水淋洗２次，再加１０ ｍＬ灭菌生理盐
第３８卷 第６期 ２００８年１ １月
吉林大学学报（地球科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊ ｉｔｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖ０１．３８ Ｎｏ．６ Ｎｏｖ．２００８
低温下固定化微生物降解水体中阿特拉津的效果
刘 虹１’２，张兰英１，刘 娜１，刘 鹏
１．吉林大学环境与资源学院，长春１３００２６ ２．吉林化工学院环境与生物工程学院·吉林省吉林市１３２０２２
将５ ｇ粒径为０．５～１ ｍｍ的活性炭，加入到 １００ ｍＬ菌量为２．０６×１０９个／Ｉ。（４种菌Ｗ２、Ｌ１、Ｌ２、
－使用前１～２ ｄ，将菌种由保存菌种管移种于已 Ｎ８按１：１：ｌ：ｌ混合）的液体培养基，调节ｐＨ值
灭菌的培养基中。在ｌＯ℃恒温箱中培养１～２ ｄ，取 分别为５、６、７、８、９，于１０℃，１ １０ ｒ／ｍｉｎ振荡培养，
样品的制备及分析用针筒抽取降解液，通过 水系微孔滤膜（Ｏ．２０弘ｍ）过滤，以备分析。阿特拉 津浓度的测定采用Ａｇｉ｜ｅｎｔ公司１１００型高效液相
１ 材料与仪器设备
１．１ 主要仪器设备 安捷伦高效液相色谱仪（美国）、ＬＲＨ一２５０Ａ
生化培养箱（广东）、手提式压力蒸汽灭菌器（上海）、 ＬＤ４—２Ａ医用离心机（北京）、１０１一ＩＡ型数显示电 热恒温箱（上海）、ＣＨ２１型光学显微镜（日本奥林巴 斯）、电镜、Ｑｚｘ—Ｃ超净工作台（安徽）等。． １．２ 实验试剂与材料
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｂｏｄｙ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｂｙ ａｔｒａｚｉｎｅ；ｌｏｗｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｉｍｍｏｂｉｌｉｓａｔｉｏｎ；ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ
阿特拉津又名莠去津（ａｔｒａｚｉｎｅ），是一种人工合 成的化学除草荆，其化学名称为２一氯一４一乙氨基一６ 一异丙氨基一１，３，５一三嗪，系均三氮笨类农药，分子 式为Ｃ。Ｈ，。ＣＩＮ。［¨，在世界范围内应用极其广泛脚。
由图３可以看出，粒径分别为０．１＿０．５ ｍｍ、 ０．５～１ ｍｍ和１～２ ＩＴｌｍ的活性炭，在初始菌体个数 为２．０６×１０９个／Ｌ的液体培养基中，经１ ｄ的固定， 菌液中剩余菌体个数分别为１．５４×１０９个／Ｌ， １．４１×１０９个／Ｌ和１．７０×１０９个／Ｌ；第６天固定效果 趋于稳定，菌液中剩余菌体个数分别为９．０７×１０７ 个／Ｌ，２．４×１０７个／Ｌ和９．９４×１０７个／Ｌ。因而，选 用粒径为０．５～１ ｍｍ的活性炭。
由于土壤中残留的阿特拉津通过地表径流、淋溶、干 沉降和湿沉降等途径进入地表水和地下水，对地表 水和地下水造成一定污染引，造成了难以修复的环 境危害。近几年来，国内开始了阿特拉津生物修复
收稿日期：２００８—０３—０１ 基金项目：国家“９７３”项目（２００４ＣＢ４１８５０５）；国家自然科学基金项目（４０７０２０３９） 作者简介：刘虹（１９８０－－），女，宁夏圊原人，博士研究生，助教，主要从事生物修复方面的研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｏ＿ｚｈａｏ—ｌｈ＠
将粒径分别为０．１＂－－０．５ ｍｍ、０．５～１ ｍｍ和１ ～２ ｍｍ的活性炭５ ｇ加入到１００ ｍＬ菌量为２．０６ ×１０９个／Ｌ（４种菌Ｗ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｎ８按１；１：１：１ 混合）的液体培养基。于１０℃、１１０ ｒ／ｍｉｎ振荡培养， 每隔１ ｄ察荫数。对比固定化效果。 ２．４ 最佳固定化ｐＨ值的确定
选及降解特性方面。然而，悬浮态微生物用于阿特 水，快速混合，使菌种成混悬体，立即使用。，
拉津对地表水、地下水的生物修复尚存一定缺陷， ２
如：单位体积内优势菌浓度低、启动慢、菌体易流失、
实验方法
抗毒性侵害能力差、对激烈的水力条件变化敏感 ２．１ 高效降解阿特拉津菌株的筛选
等∞＿］。因而，对于阿特拉津浓度较低、水力条件变 化不显著的（缓流或静止）受污染地表水、地下水，微 生物固定化修复技术具有特殊的技术优势和应用前 景。
实验所用菌株 吉林市农药厂排污口的污泥及 废水；裴家垃圾场渗滤液；实验室购买菌株；实验 室经驯化的菌株。分别将以上４种菌株接种于新鲜 阿特拉津液体培养基中（培养基接种前均高压蒸汽 灭菌）。１０℃富集培养，以稀释或划线培养获得单 菌落，分别命名为Ｗ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｎ８。所得４种单菌 及４种菌的混合菌（１：１；１：１）取相同菌量，接种 于阿特拉津液体培养基中振荡培养，每隔ｌ ｄ测定 其阿特拉津的残余浓度。
行时比。实验结果表明。固定化混合茵的降解率在６ ｄ内即迭到了９９．９ｌ％。
关键词：阿特拉牵污染水体；低温降解；微生物；田定化
中图分类号：Ｘ７０５
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７１—５８８８（２００８）０６—１０２７一０５
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｔｒａｚｉｎｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｗａｔｅｒｂｏｄｙ ｂｙ Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ ｉｎ Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
出离心２０ ｍｉｎ（２ ０００ ｒ／ｍｉｎ），倾去上部液体，用已 于４ ｄ、６ ｄ察菌数，以确定最佳固定化ｐＨ值。
万方数据
’ 第６期
刘虹。等：低温下固定化微生物降解水体中阿特拉津的效果
２．５ 游离态、固定化菌体降解阿特拉津对比实验 将游离态菌体于最佳生长条件、固定化菌体于
最佳固定条件下，分别加入至１００ ｍｌ。液体培养基， 每隔一定时间测定其阿特拉津的残余浓度。
试剂 阿特拉津（吉林市农药厂，纯度＞９２％）， 乙腈（色谱纯），甲醇（分析纯），蔗糖（分析纯），牛肉 膏（分析纯），蛋白胨（分析纯），琼脂（分析纯），浓硫 酸（分析纯），葡萄糖（分析纯）。
材料活性炭、炉渣、沸石。 活性炭预处理 实验固定化所用活性炭为粒 状，活性炭用蒸馏水冲洗４ ｈ以防止碳黑及其他杂 质的干扰．烘干、密封。 １．３ 阿特拉津溶液的制备 （１）阿特拉津模拟溶液：１００ ｍＬ地下水，阿特拉 津根据实验设计添加０．５ ｍＬ。 （２）阿特拉津固体培养基及微最元素制备见参 考文献［５。８］。 （３）菌体悬浊液的制备。