（环境工程专业论文）复合菌剂及其高效菌株降解btx的性能和机理研究.pdf

浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江 工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的 法律责任。 作者签名：球务卫吾 日期：加扣年士月1 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在 年解密后适用本授权书。 f 2 、不保密彤 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 扬卫易 比即 日期：矽d 年上月弓f 日 日期：侔，月弓f 日 浙江：t = 业大学硕士研究生学位论文 复合菌剂及其高效菌株降解b t x 的性能和机理研究 摘要 前期工作中，将具备高效降解苯系物能力的混合菌种在特定载体 上实施高密度发酵，制成复合微生物菌剂( c m a ) 。本研究分别以复合 微生物菌剂和传统活性污泥启动生物滴滤塔( b t f ) 净化苯、甲苯和邻二 甲苯( b 因，比较两者的挂膜启动速度及对b t x 降解性能，着重研究 菌剂启动反应器的运行性能，从而证明应用该类固体c m a 启动b t f 的可行性和优势。结果表明：菌剂启动的反应器( m a - b t f ) 和活性污泥 启动的反应器( a s b t f ) 分别在第7 天和2 4 天完成挂膜，表明m a b t f 可缩短传统b t f 的启动周期；且m a b t f 内填料表面微生物生长速 度快于活性污泥启动的反应器。进气浓度、空床停留时间( e b r t ) 、进 气负荷、营养液、传质等是b t f 降解b t x 的主要影响因子，当进气 负荷小于6 0 9 m 3 h 时，m a b t f 对b t x 化合物均可实现高效净化， e b r t9 0 s ，6 0 s ，4 5 s ，3 0 s 对应的最大去除负荷分别为5 5 3 ，7 3 6 ，8 1 o ， 9 7 7 咖3 h ，表明用复合微生物菌剂启动生物滴滤塔能实现对b t x 混 合废气的高效降解。 m a b t f 体系中最佳p h 值为6 7 ；体系对b t x 的矿化率为 7 7 5 7 8 4 ，表明减少的b t x 主要是通过生物降解；上下层c 0 2 的生 成量所占的百分比随去除负荷的增大而增大；整个运行过程中滴滤塔 内压降没有发生明显变化，表明该体系可长期稳定运行。体系降解 t 浙江工业大学硕士研究生学位论文 b t x 的过程遵循m i c h a e l i s m e n t e n 动力学模型，对苯、甲苯和邻二甲 苯的单位体积最大降解速率分别为1 4 0 4 ，1 1 5 2 和6 4 8 9 m 3 h ，气 相饱和常数墨分别为1 0 2 l ，o 9 6 8 ，o 6 0 1 9 m 3 。 通过初筛和复筛，从c m a 中选育到b t e x 高效降解菌株b y f 4 。 前期鉴定结果已确定该菌株为染料分枝杆菌坳c d 施c 纪一“，z c 傩所p 比“m 。经检索相关文献，未发现该菌属降解苯系化合物的相关 报道。该菌株可分别降解4 种苯系化合物( b t e x ) ，其对苯和甲苯的 降解浓度和速率均高于乙苯和邻二甲苯，菌株在不同底物下的生长速 率也存在明显差别；其对4 种苯系物的降解优先顺序为苯、甲苯、乙 苯、邻二甲苯。在混合体系中，底物间存在相互抑制作用，菌株降解 速率较单一体系中慢，特别是邻二甲苯的降解受到明显抑制；b t e 在 混合体系中完全降解，碳的再生率达到9 0 5 以上，表明b t e x 主要 被矿化为c 0 2 和转化为新的生物体；但是，当体系中含有邻二甲苯时， 碳的再生率只有7 8 6 8 1 2 ，表明b t e 会抑制o x 的降解和矿化。 菌株降解b t e x 的过程遵循h a l d a n e 动力学模型，对苯、甲苯、 乙苯和邻二甲苯的最大比降解速率分别为o 5 1 8 、o 4 9 1 、o 4 4 3 和o 4 2 2 h - 1 ，菌株最大比生长速率分别为o 3 5 2 、o 2 7 8 、o 1 7 2 和o 1 3 6 h 1 。菌 株降解苯、甲苯、乙苯和邻二甲苯的衰亡系数分别为：o 0 0 3 、o 0 0 3 6 、 o 0 0 4 2 和0 0 0 6 3 h 1 ；产率系数分别为：o 6 6 2 6 、o 5 8 0 1 、o 5 4 1 5 和 o 5 4 1 2 i 吲m g 。菌株在不同底物下的产率系数与菌株的比生长速率结 果一致。该菌株对b t e x 的降解能力要高于文献报道的菌株，具有重 要的研究意义和良好的应用前景。 浙江：【业大学硕： ：研究生学位论文 对菌株b y f 4 中的降解酶基因进行研究，通过设计简并引物做p c r 扩增获得一段长3 5 l b p 的基因片段，经序列同源性分析可能为甲苯双 加氧酶淝1 ) 基因；通过巢式p c r 技术和序列拼接获得一段长1 6 0 9 b p 的基因序列，与菌株勋忍觇弘历d ，z 船s p 甲苯双加氧酶( 幻淝1 ) 基因的同 源性为9 0 ，从而初步确定已从菌株b y f 4 中克隆获得甲苯双加氧酶 犯1 ) 基因；根据所获得的酶基因序列设计反转录p c r 特异性引物， 通过反转录p c r 进一步验证，结果表明该基因在葡萄糖和苯系物为底 物的情况下都能表达，表明其不是苯系物诱导酶；同时进一步验证了 获得的基因为甲苯双加氧酶基因，表明甲苯双加氧酶是b y f - 4 降解 b t e x 的一个关键酶。 关键词：苯系物，复合微生物菌剂，染料分枝杆菌，生物降解，动力 学，甲苯双加氧酶基因 m 浙江：i = 业大学硕 ：研究生学位论文 r e s e a r c h0 np e r f o r m a n c ea n dm e c h a n i s mo f c o m p o s i t em i c r o o r g a n i s ma g e n ta n di t s h i g h e f f i c i e n c ym i c r o b i a ls t rai n sd e g r a d n 呵gb t x a bs t r a c t h lp r e v i o u sw o r k ，as 0 1 i dc o m p o s i t er n j c r o o 玛a n i s ma g e n t ( c m a ) w a ss u c c e s s 如1 1 yp r e p a r e dt h r o u 曲i 1 1 0 c u l a t i n gi m x e dc u l t u r eo nas p e c i f i c c 枷e rv i af e m e n t a t i o np r o c e s sf o rr e m o v a lo fb e i 屹e n e ，t o l u e n e ，a r l d d x y l e n e ( b t x ) c o m p o u l l d s t l l e 耐x e dr n i c r o b i a lc o n s o n i ap r o v e dt ob e e m c i e n ti i ld e c o m p o s 吨b t xc o m p o u i l d sa c c o r d i n gt ot h ef o r e g o i n g i n v e s t i g a t i o n i nt h ep r e s e n tw o r b 吐屺s o l i dc m a a n d 仃a d i t i o n a la c t i v a t e d s l u 姑ew e r ec o m p a r e df o ri n o c u l a t i n gt h eb t f s t w os e t so fb t fw e r e s t a r t e du pi i lp a r a l l e l t h es t a r t u pp e r i o da n dp e r f o m a n c eo fm et w os e t s o f b t f sw e r ei n v e s t i g a t e di l ld e t a i l m o r ei m p o r t a n t l y ，t h ef e a s i b i l i t ya 1 1 d p o t e n t i a lo fu s i n gt h es 0 1 i dc m a a st h em i x e di 1 1 0 c u l ao fb t f sw e r e e v a l u a t e d 缸o u g hi n v e s t i g a t i n gt h el o n g t e 咖p e 响m a n c eo fb t x - f e d b t fi n o c u l a t e dw i t h 也ec m a t h ee x p e d m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h e s t a n u p sw e r ea c c o m p l i s h e dw i t h i n7 d a y sa n d2 4d a y sf o rt h ec m a _ b t f a n da s b t f r e s p e c t i v e l y i na d d i t i o n ，m eg r o w t ho ft h eb i o f i l ma 仕a c h e d o nt h ec 枷e ri nm a b t fw a sf a s t e rt h a nt h a ti na s b t f t h e s er e s u l t s i i l d i c a t e dt h a tt 1 1 es t a r t u pp e r i o n do fc m a b t fc o u l db es h o r t e ng r e a t l y a sc o m p a r e dt oa s b t f t h em a i np a r 觚l e t e r st h a ta 毹c tt h eb t f s 浙江工业大学硕士研究生学位论文 p e 怕m a i l c ei i l c l u d i n g 协1 e tc o n c e n t r a t i o n ，i i l l e tl o a d i n gr a t e ，n 嘶e n t ， e m p t yb e dr e t e n t i o nt i m e ( e b r t ) ，a n dm a s s 仃a n s f e re t c a tl r b e l o w 6 0 o g m 3 h 廿1 eb t fc a nd e g r a d ea 1 1t h et h r e ec o n l p o u n d se 虢c t i v e l y ，f o r e b i u so f9 0 ，6 0 ，4 5a n d3 0s ，r e s p e c t i v e l y t h em a x i m l u ne co ft h eb t f w a s5 5 3 ，7 3 6 ，8 1 o ，a j l d9 7 7 9 o ha t 谳e tb t d xl o a d so f6 0 8 ，9 2 4 ， 12 2 1 ，a n d14 6 4 9 m 3 h ，r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t sp r e s e n t e di i l d i c a t e dt 1 1 a t e f 诧c t i v e 仃e a 仃n e n to fb t d xm i x t u r e sc o u l db eo b t a i l l e di i lt h eb t f s y s t e mi n o c u l a t e dw 油t h ec m a t h eo p t i m l 姗p ho ft h es y s t e mw a s6 7 ；t h ec a r b o nm i l l e r a l i z a t i o n i nt l l eb t x - d e g r a d i l l gb t fi i l o c u l a t e dw i t ht h ec m aw a s7 7 5 - 7 8 4 ， i n d i c a t i n g t h a tt h e s ec o m p o u n d sw e r ee l i m i n a t e dm a i l l l yb ya e r o b i c d e 铲a d a t i o n ；a ni 1 1 c r e a s ei n 吐l ea d 2p r o d u c t i o np e r c e n t a g e so fd i 岱；r e n t s e c t i o n sw a sa c c o m p a i l i e db yi n c r e a s e si nt 1 1 ee c n ov a u r i o u si n c r e a s e si i l p r e s s u r ed r o pw e r eo b s e r v e dm l r i n gt h ew h o l eo p e r a t i o n ，i i l d i c a t i n gt h a t t h eb t fc 觚o b t a i l ll o n g t e ms 切b l eo p e 枷o n t l l eb t x d e g r a d i n g p r o c e s so ft 1 1 es y s t e mf 0 1 1 0 w e dt h em i c h a e l i s - m e n t e nk i n e t i cm o d e l ，m e ，缸x ( s p e c i f i cm a x i m u md e 铲a d a t i o nr a t ep e rv 0 1 u m ) v a l u e sf o rb e n z e n e ， t o l u e n e ，a n do x y l e n ew e r e1 4 0 4 ，o 0 3 2 ，a n do 0 18 9 m - 3 h _ 1 ，r e s p e c t i v e l y a c c o r d i n g l y ，t 1 1 eg a ss 砷珊t i o nc o n s t 枷w e r e1 0 21 ，0 9 6 8 ，a i l do 6 0l g m 3 t h es t r a i nb y f 4c a p a b l eo fd e g r a d i n gb t e xw a si s o l a t e d 舶mc m a b a s e do nt h ep r e v i o u si d e n t m c a t i o nd a t a ，t h i si s o l a t ew a si d e n t i f i e da s v 浙江工业大学硕：l ：研究生学位论文 砂c d 6 口c 绍，玩聊c 甜m e f f c “m ，w h i c hw a san e ws t l a i n a b l et 0 d e 酽a d e b t e ( a si 1 1 d i v i d u a lc o m p o u n d so ram i x t u r ee f f e c t i v e l y - t h i si s o l a t e c o u l dc o m p l e t e l yd e 铲a d eb ，t ，e ，a n dxa si n d i v i d u a lg r o 硼ls u b s 仃a t e b a n dtw e r ep r e f e r r e dt ob ed e g r a d e db yb y f 4a sc o m p a r e dt oea n dx s t u d i e st 0e v a l u a t es u b s t r a t ed e g r a d a t i o np a t t e m si i la np o s s i b l eb t e x c o m b i n a t i o n sr e v e a l e dt h a t ，i i le a c ho ft h e s em i x t u r e s ，bw a sd e g r a d e d f a s t e s t ，f o l l o w e db yt ，ea n dt h e nx c o i n p e t i t i o ni i 山i b i t i o ni n t e r a c t i o n s w e r eo b s e r v e di 1 1m u l t i p l e s u b s 仃a t e 咖d i e s t l l eb i o d e 蓼a d a t i o nr a t eo f e a c hb t e = ki nam i x t l l r ew a sl o w e rt h a nt h a to fs i n g l es u b s 仃a t e e x p e r i m e n t s i tw a sn o t e dt h a to x y l e n ew a si i 山i b i t e db yo t h e rs u b s 仃a t ei n ar n j x n 鹏s e r i o u s l y i i l 姗1 t i p l e s u b s t r a t es n l d i e s ，e a c ho fb t ec o m p o u n d s i 1 1 b i n a r yo rt e m a i yi i l i x t l l r e sw a sc o h l p l e t e l yc o n s 啪e d ，a n dac a r b o n r e c o v e 巧r a t eo fm o r et h a n9 0 5 w a so b t a i n e df o rt h e s ep o s s i b l e c o m b i n a t i o n s ， i n d i c a t i n g a n c o m p o n e n t s o ft h em i x t u r ew e r e s i l i m l 咖e o u s l yd e 铲a d e da n df h r t h e rm i n e r a l i z e do ri n c o 印o r a t e di n t oc e l l s b y m i si s 0 1 a t e h o w e v e r ，c 砷o nr e c o v e 巧 v a l u e si no t h e r m u l t i p l e s u b s t r a t ec o m b i n a t i o n sc o n t a i l l i n go x y l e n ew e r ei l lt h er a n g eo f 7 8 6 81 2 i ts e e m st h a tt h ep r e s e n c eo fa n yo fb t ec o i n p o u n d sl e dt o t h ei n c o m p l e t em e t a b o l i s mo f d x y l e n e 洫am i x t u r e t h ed e 孕a d i n gp r o c e s so ft h es 臼? a i l lb y f 4f 0 1 l o w e dt h eh a l d a n e l 【i n e t i cm o d e l t h em a x i m l 蛐s p e c i f i cd e g r a d a t i o nr a t ef o rd e 铲a d i n g b e n z e n e ，t o l u e n e ，e t h y lb e n z e n e ，a 1 1 do x y l e n ew e r eo 518 ，o 4 91 ，0 4 4 3 浙江工业大学硕士研究生学位论文 a n do 4 2 2 h - 1 ，r e s p e c t i v e l y a c c o r d i n g l y ，t h em a x i m 眦s p e c i f i cg r o w t hr a t e w a so 3 5 2 ，o 2 7 8 ，o 17 2a n do 13 6 h - 1 ，r e s p e c t i v e l y 1 kd e c a yc o d m c i e n t e i e 蓼a d i n gb e n z e n e ，t o l u e n e ，e t h y lb e n z e n e ，a n dd x y l e n ew e r eo 0 0 3 ， 0 0 0 3 6 ，o 0 0 4 2 ，a 1 1 do 0 0 6 3 h - 1 ，r e s p e c t i v e l y ；t h ey i e l dc o e m c i e n tw a s o 6 6 2 6 ，o 5 8 0 1 ，o 5 4 1 5 ，o 5 5 1 2 m g m g ，r e s p e c t i v e l y t h ee x p e r i m e n t a l d a t ao nt h ey i e l dc o e 仃i c i e n to ft h es 仃a i nw a sc o n s i s t e n tw i t ht l l a to fm e s p e c i f i c 铲o w t hr a t e t h eb t e x d e g r a d i n gc 印a c i 够o fm i si s o l a t ew a s l l i 曲e rt h 锄t 1 1 a tp r e v i o u s l yr 印o r t e d t h ee x c e l l e n ta b i l i t ) ro fb y f 4t o d e g r a d ea n d 而n e r a l i z eaw i d e 砌g eo fs u b s 仃a t e sd i s p l a y e di t sp o t e n t i a l u s ei 1 1b i o r e m e d i a t i o na n dw a s t et r e 她e n t t h e d e g r a d i n ge m 巧m l eg e n e s o fm es t r a i l l b y f 4w e r e a l s o i n v e s t i g a t e di i lt h ep r e s e n tw o r kt h r o u g hd e s i g n i n gd e g e n e r a t ep r i m e r s a 351b pg e n e 仔a g 互n e i l t sw e r eo b t a i n e db yp c r t l l ei d e n t i j f i c a t i o na i m l y s i s o fm eg e n e 丘a g m e n t ss h o w sm a ti tm a yb e l et 0 1 u e n ed i o x y g e n a s e ( 幻朗c1 ) g e n e s ；如r t h e n l l o r e ，a16 0 9 b pg e n ef a g m e n t sw e r eo b t a i l l e db y n e s t e dp c ra n ds e q u e n c er e c o 血b i n a n t ，w h i c hw a sh o m o l o g o u st o9 0 w i t h 细a 1o f 跏矗以g 口肌d 咒伽s p t h e r e f o r e ，p r e s 啪a b l ym e 幻吠：1w a s s u c c e s s m l l yc l o n e d 蠡o ms 白阻i nb y f 4 ap a i ro fr r - p c rp r i m e r sw e r e d e s i g l l e da n ds y l l t l l e s 娩e da c c o r d i n gt ot h eh o w ng e n es e q u e n c e si no r d e r t of m h e rv e r i 矽l e 幻d c1 g e n eb yi m p c r t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s s h o wt h a tt h eg e n e sc a nb ee x p r e s s e do nb t e xa sg r o w ms u b s 仃a t e s ， 如n h e rv e r i 母i n gt h eo b t a i n e dg e n e sw e r et o l u e n ed i o x y n a s eg e n e s t h e s e v 浙江工业大学硕士研究生学位论文 r e s u n si n d i c a t e dt h a tt h et 0 1 u e n ed i o x y n a s ew a s p o s s i b l yo n eo ft h ek e y e n z ) ，1 n e sd u r i n gt h ed e g r a d a t i o no fb t e xb ys 廿a i nb y f 4 k e y w o i 己d s ：b t e x ，c o m p l e xm i c r o o 曙a n i s ma g e n t ，必弦d 6 口c 幼百“m c 伽，z e 比“m ，b i o d e 铲a d a t i o n ，l ( i n e t i c ，t o l u e n ed i o x y i l a s eg e n e s 浙江工业大学硕：t = 研究生学位论文 目录 第一章绪论l 1 1b t x 的危害1 1 1 1b t x 的性质1 1 1 2b t x 的污染现状2 1 1 3b t x 对人类和生态环境的危害3 1 2b 1 x 的污染治理技术研究进展5 1 2 1 物理法5 1 2 2 化学法6 1 2 3 生物降解技术7 1 3 复合微生物菌剂的研究进展1 0 1 4p c r 及相关技术在环境工程生物处理研究中的应用。1 2 1 4 1 反转录p c r 技术。1 2 1 4 2 巢式p c r 技术1 3 1 4 3b t x 的降解途径13 1 5 课题研究意义和内容。15 1 5 1 课题研究意义1 5 1 5 2 课题研究内容1 6 1 5 3 课题创新之处17 1 5 4 课题来源17 第二章材料与分析方法18 2 1 实验材料。1 8 2 1 1 实验药品1 8 2 1 2 实验仪器2 0 2 1 - 3 活性污泥2 0 2 1 4 菌剂形态及组成2 0 2 1 5 培养基及循环营养液组成2 l i ) ( 浙江工业大学硕士研究生学位论文 2 1 6 实验装置2 l 2 2 滴滤塔参数与填料特性2 2 2 2 1 生物滴滤塔的基本参数2 2 2 2 2 填料的特性2 3 2 3 分析监测项目与方法2 3 2 3 1 工艺参数的测定2 3 2 3 2 复合微生物菌剂的制备方法2 4 2 3 3 微生物相观察2 5 2 3 4 菌株降解不同浓度b t x 的序批实验2 5 2 3 5 菌株b y f 4 甲苯双加氧酶基因( 幻d c l ) 序列扩增、测定及同源性分析2 5 第三章复合菌剂启动生物滴滤塔的性能研究。3 0 3 1 菌剂启动反应器的运行性能3 1 3 1 1 启动阶段去除率3 1 3 1 2 启动阶段生物相3 2 3 2 稳定运行阶段3 4 3 2 1 停留时间的影响3 4 3 2 2 进气负荷的影响3 8 3 2 3 进气浓度的影响4 1 3 2 4p h 的影响4 2 3 2 5c 0 2 生成量分析4 2 3 2 6 压降4 6 3 2 7 动力学分析4 7 3 3 本章小结4 8 第四章复合菌剂中高效菌株b y f 4 降解b t x 的性能研究5 0 4 1 菌株b y f _ 4 对苯系物降解特性5 0 4 1 1b y f 4 对单一苯系物的降解特性。5 0 4 1 2 菌株对混合苯系物的降解模式5 2 4 2 菌株b 4 降解苯系物的碳平衡分析5 6 4 3 本章小结。5 8 x 浙江工业大学硕t 研究生学位论文 第五章菌株b y f _ 4 降解苯系物的动力学研究5 9 5 1 菌株b y f _ 4 降解单一苯系物的动力学5 9 5 2 菌株b y f 一4 的衰亡系数和产率系数6 3 5 2 1 衰亡系数6 3 5 2 2 产率系数6 5 5 3 本章小结6 7 第六章 彳y ( 泐8 4 c 陋r 亿mb y f 4 甲苯双加氧酶基因的克隆6 8 6 1 丁| d dc 1 部分基因片段的克隆。6 8 6 2 丁r 0 dc 1 全长基因片段克隆7 0 6 3 聊c 1 基因的表达7 3 6 4 本章小结7 5 第七章结论和建议7 6 7 1 结论7 6 7 2 建议7 9 参考文献8 0 致谢9 4 攻读学位期问发表的学术论文目录9 5 ) 【i 浙江：1 ：业大学硕士研究生学位论文 英文缩写英文全称 b t x b t e x m l s s m l 、，s s s c f u d n a p c r b t f c m a 符号说明 b e n z e n e ，t o l u e n e ，x y l e n e 中文全称 三苯类化合物 b e n z e n e ，t o l u e n e ，e t l l y l b e n z e n e ，x y l e m苯系化合物 m i x e d “q u i ds u s p e n d e ds 0 1 i d 混合液悬浮固体 m i x e dl i q m dv 0 l a t i l es u s p e n d e ds o l i d 混合液挥发性悬浮同体 s l u d g ev o l 啪ei n d e x污泥体积指数 c o l o n y f o 池删t 菌落形成单位 d e o x 徊b o n u c l e i ca c i d脱氧核糖核酸 p o l y m e m s ec h i l lr e a c t i o n b i o t r i c k l i n gf i l t e r 聚合酶链反应 生物滴滤塔 复合微生物菌剂 浙江工业大学硕士研究生学位论文 1 1b t x 的危害 1 1 1b t x 的性质 第一章绪论 三苯类化合物( b 1 x ) 是具有芳香味的挥发性液体，微溶或不溶于水，而易溶于 各种有机溶剂，如乙醇、乙醚、汽油和丙酮等。苯及其同系物统称为芳香烃，在 结构上都具有苯环，有刺激性。芳香烃中毒一般由于吸入其蒸气所致。高浓度的 芳香烃蒸气主要对中枢神经系统具有麻醉作用，急性毒性与其分子结构之间无明 显关系，慢性毒性也是对中枢神经系统有毒作用，少数可致造血系统的损害。三 苯化合物的毒性见表1 1 ，其中苯的毒性最强，见表1 2 。 表1 1 三苯化合物( b t x ) 的毒性【1 l t a b l e 1 1t h et o x i c 竹o fb t x 浙江工业大学硕士研究生学位论文 表l - 2 苯吸入对人体的危害1 j 7 r a b i e 1 2h a 珊t oh u m a nb o d i e so fi n h a u n gb e n z e n e 1 1 2b 的污染现状 b t e x 为苯及其衍生物的统称，是挥发性有机化合物( v o c s ) 中主要组成成分 之一【2 】。它通常包括苯、甲苯、乙苯、邻、间、对位的二甲苯。苯系物是工业生产 中重要的溶剂和化工原料，也是汽油的主要组成成分。目前，苯、甲苯、乙苯、 邻二甲苯等苯系物正以每年百万吨的数量被制造出来，这些化合物广泛地用于燃 料和工业溶剂，而且它们和多环芳香化合物、氯代联苯是生产医药、农药、塑料 聚合物、炸药和其它日用品的最初原料【3 】。苯系物特别是纯苯的生产和使用量逐年 增加，我国纯苯年均生产和消费能力正分别以9 8 2 和7 的速率递增，预计到2 0 n 年纯苯的生产量和消费量将分别达到5 1 5 “2 0 万吨和5 1 7 万吨【4 j 。b t e x 等苯系物 在生产、利用过程中会不可避免地泄漏到环境中，造成严重的环境污染。 大气中的苯系物主要来源于化工原料加工和使用过程、燃料的燃烧及汽车尾 气的排放等【5 ，6 】。特别是汽车尾气的排放，随着机动车的飞速发展，机动车排气污 染对大气环境的影响越发严重，以杭州为例，2 0 0 0 年6 月杭州市环境空气中6 种 苯系物的浓度平均达3 0 7 8 1 9 6 5 4 p g o ，苯系物污染较为严重，杭州市空气中的 苯系物总量约是澳门的1 8 3 倍，远远高于国外的监测结果【1 7 恻；此外室内现代装修 和居室装潢引起的室内环境污染 1 0 j ，引发头痛、头晕、恶心甚至中毒死亡的报导 时有发生，室内装饰材料释放出的挥发性有机物( v o c s ) ，主要是苯、甲苯、二 甲苯等，对室内空气中b t e x 总浓度的贡献很高，已引起人们的重视。 苯系物不仅对大气环境造成了严重污染，对水体污染也很严重。苯系物不仅 对大气环境造成了严重污染，对水体污染也很严重。美国1 9 7 7 年公布的水中1 2 9 2 浙江工业大学硕士研究生学位论文 优先污染物苯系物占3 种【1 1 1 ，1 9 8 9 年中国水环境优先控制污染物黑名单中包括6 种苯系物( 苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯) 。苯系物的工业污染 源主要是石油、化工、炼焦产生的废水。同时，在油漆、染料、塑料、合成橡胶、 合成树脂、合成纤维、合成药物及农药、医药有机化工等行业的废水中也含有较 高含量的苯系物。在我国工业污染源调查的1 7 个重点行业中，苯系物在1 5 个行 业中都作为产品或原料使用【1 2 1 ，因此，在这些企业排放的废水中常常含有苯系物， 对接纳水体构成一定威胁。对我国长江、松花江、珠江、太湖、沱江等1 4 条河流、 湖泊的水质进行监测，苯系物的检出率为1 4 3 ( 异丙苯) 7 1 4 ( 甲苯和乙苯) 【1 3 】。 工业“三苯”主要包括苯、甲苯和二甲苯，乙苯的工业用量较少【1 4 】。在废气、废 水及土壤等环境介质中，苯、甲苯和二甲苯较乙苯更容易被检出【1 5 】。此外，二甲 苯的三种同分异构体中，邻二甲苯最难生物降解，且在工业中较常应用【1 6 】。因此， 本研究选取苯、甲苯和邻二甲苯为模型污染物。 1 1 3b t x 对人类和生态环境的危害 b t x 对人类和生态环境的危害已发展成社会热点问题，备受关注【4 】。 ( 1 ) b t x 对大气环境的污染 v o c s 是继颗粒物和二氧化硫之后，又一大类空气污染物【1 7 】。它的危害主要表 现在以下几个方面：大气中的苯，甲苯等有害物质对机体有致癌作用，且当大气 中几种毒性物质共存时，由于毒性的相加与协同作用，所产生的危害更大【1 8 】；多 数的挥发性有机物易燃易爆，在阳光的照射下，会与大气中的氮氧化合物、碳氢 化合物发生光化学反应，生成光化学烟雾，刺激人们的眼睛和呼吸系统，危害人 们的身体健康，且危害植物的生长。部分v o c s 的光化学反应性见表1 3 【1 9 】。正是 由于v o c s 的上述危害，世界各国都通过立法不断限制v o c s 的排放量。我国1 9 9 7 年颁布并实施的大气污染物综合排放标准中，限定了3 3 种污染物的排放限值， 其中就包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物【2 0 1 。 3 浙江工业大学硕士研究生学位论文 表1 - 3 部分v o c s 的光化学反应性分类 t a b i e 1 - 3p h o t o c h e m i c a lm a c 廿v 时o f v o c s ( 2 ) b t x 对水体环境的污染 b t x 有机废水的危害主要表现在：它可以在水面形成一层薄油膜，妨碍空气 中的氧进入水体，使水体缺氧，引起水中生物的死亡，破坏水中生态平衡，而油 类的氧化作用又将加速水体恶化，使水质变坏变臭，导致对水体的污染，危害人 体健康【2 1 1 。油中一些低沸点芳香烃化合物对水中生物有直接毒害作用，而b 通 过非正常途径进入环境中后，随着自然界的物质迁移，通过食物链最终进入人体， 进而导致三致( 致癌、致畸、致突变) 等问题【2 2 1 。 ( 3 ) b t