（环境工程专业论文）124三氯苯高效降解真菌的筛选与降解特性研究.pdf

摘要 摘要 1 ，2 ，4 三氯苯( 1 ，2 ，4 t c b ) 是氯苯类化合物( c b s ) 中的一种，由于其氯原子具有 较高的电负性，很难发生亲电反应，化学性质较为稳定，且自然界中微生物缺少相应 的降解酶，故能在环境中长期滞留，并易于在生物体内富集，对人体健康和生态环境 构成严重威胁。 目前，通常采用物理法和化学法对c b s 进行处理，但由于其操作条件要求复杂， 处理成本相对较高，在水和废气处理工程的实际应用中受到限制。微生物法利用微生 物经特种驯化和自然变种形成的诱导酶，能将c b s 降解或部分转化，处理费用低，且 不会产生二次污染，逐步成为c b s 治理的主流。 当前对c b s 降解菌的研究多为细菌，真菌研究较少。但细菌在特定环境中耐受能 力较差。而真菌虽然生长速度较细菌慢，但它们的降解能力远大于细菌，并能在低温 和偏酸环境下生存。此外，真菌对疏水性和水溶性差的有机物处理更优于细菌。 本论文从化工厂氯苯生产车间的废水和污泥中分离筛选出具有较强降解 l ，2 ，4 - t c b 能力的真菌，并对其最佳培菌时间、最适降解条件、降解规律动力学以及降 解中间代谢产物等方面进行了研究，为微生物法处理含c b s 废水提供理论依据。本实 验共分离出2 株降解l ，2 ，4 t c b 的真菌，通过光学显微镜初步确定所筛选出的2 株菌分 别为曲霉和木霉，分别命名为c b l 和c b 2 。 实验结果表明：曲霉菌达到对数生长期的时间为3 0 h ；该菌的最适降解条件为：温 度3 0 。c 、p h 值为6 、接种量5 、摇床转速1 2 0 r m i n 。在最佳条件下，菌株2 0 h 后对1 ，2 ，4 t c b 的降解率达8 5 以上( 初始浓度为5 4 8 m g l ) ；该菌可利用l ，2 ，4 t c b 作为唯一的碳源和 能源，2 4 h 后降解率可达8 8 5 ，剩余1 ，2 ，4 一t c b 浓度为3 8 4 m g l ( 初始浓度为5 6 6 m g l ) ； 该菌在实际工业废水中驯化后能在较宽的p h 值范围内( p h = 5 8 ) 2 0 h 后对废水中 1 ，2 ，4 一t c b 的降解率可达8 3 以上，剩余浓度为5 3 9 m g l 以下( 初始浓度为3 9 5 9 m g l ) ； 在1 ，2 ，4 t c b 初始浓度为6 8 5 1 m g l 的实际工业废水中，该菌对l ，2 ，4 - t c b 的降解反应可 近似看作为一级反应，反应速率常数为0 1 3 0 8 h 1 ；该菌在降解过程中产生了对氯苯丙烯 酸，苯酚等代谢中间产物。 关键词：1 , 2 ，4 三氯苯；曲霉菌；工业废水；动力学 广东工业大学硕士学位论文 i i a b s t r a c t a b s t r a c t 1 , 2 ，4 一t c bi so n eo fc h l o r o b e n z e n ec o m p o u n d s d u et op r o p e r t i e so ft h ec h l o r i n ea t o m s s u c ha sh a v i n gh i g h e re l e c t r o n e g a t i v i t y , d i f f i c u l tt oo c c u rt h ee l e c t r o p h i l i cr e a c t i o n , r e l a t i v e l y s t a b l ec h e m i c a lp r o p e r t i e s ，l a c ko ft h e c o r r e s p o n d i n gm i c r o b i a ld e g r a d a t i o ne n z y m e ， c h l o r o b e n z e n ec o m p o u n d sc a l lb es t r a n d e df o ral o n gt i m ea n de a s yi nv i v o e n r i c h m e n t ， p o s i n gas e r i o u st h r e a tt oh u m a nh e a l t ha n de c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a tp r e s e n t ，c b sa r ed i s p o s e do fb yp h y s i c a lm e t h o d sa n dc h e m i c a lm e t h o d sw h i c h a l e a s k e dc o m p l e xo p e r a t i n gc o n d i t i o n sa n dh i g hc o s t s t h e s ew a y sg e n e r a l l yr e s t r i c t e di nt h e p r a c t i c a la p p l i c a t i o no ft h ew a t e ra n dw a s t eg a st r e a t m e n tp r o j e c t t h ei n d u c i b l ee n z y m e f o r m e db ym i c r o b i a lm e t h o dw h i c hm a k eu s eo fm i c r o o r g a n i s ms p e c i a ld o m e s t i c a t i o na n d n a t u r a lv a r i a n tc a nd e g r a d ec b so rp a r t l yc o n v e r tt h e mw i t hl o w p r o c e s s i n gc o s t s ，a n dw o n t p r o d u c es e c o n d a r yp o l l u t i o n , s ot h i sm e t h o dg r a d u a l l yb e c o m et h em a i n s t r e a mo ft h ec b s g o v e r n a n c e t h ec u r r e n tr e s e a r c ho nc b s d e g r a d i n gb a c t e r i ai sf o c u s e do nb a c t e r i ar a t h e rf u n g i h o w e v e r , t h ea b i l i t yo fb a c t e r i a ld e g r a d a t i o no fc b si sl o w a n dl e s st o l e r a n tt ot h e e n v i r o n m e n t w h i l et h ed e g r a d a t i o na b i l i t y o ff u n g ii sm u c hl a r g e rt h a nb a c t e r i aa n dc a n s u r v i v e i nl o wt e m p e r a t u r ea n dp a r t i a la c i d i ce n v i r o n m e n te x c e p tt h a tf u n g a lg r o w t hr a t ei s s l o w e rt h a nb a c t e r i a i na d d i t i o n , c o m p a r e dt ob a c t e r i a , i ti sb e t t e rf o rf u n g it o p r o c e s s h y d r o p h o b i ca n dp o o r l yw a t e r - s o l u b l eo r g a n i c t h i sp a p e ri sa i mt os t u d ym a n ya s p e c t so ft h ef u n g iw h i c hc a nd e g r a d e 1 , 2 ，4 - t c b i s o l a t e df r o mw a s t e w a t e ra n dc h l o r i n a t e db e n z e n e s l u d g ep r o d u c e db yac h e m i c a lp l a n t ， i n c l u d i n gt h eb e s tb a c t e r i ac u l t u r et i m e ，o p t i m a ld e g r a d a t i o nc o n d i t i o n s ，t h ed e g r a d a t i o nr u l e o fa c t u a li n d u s t r i a lw a s t e w a t e r , a n dm e t a b o l i ci n t e r m e d i a t e s ，s oi t p r o v i d e sat h e o r e t i c a l b a s i sf o rt h em i c r o b i a lt r e a t m e n to fw a s t e w a t e ra p p l i c a t i o no fc h l o r i n a t e db e n z e n e t w o s t r a i n t so ff u n g id e g r a d i n g1 , 2 ，4 t c bw e r ei s o l a t e da n di n i t i a l l yi d e n t i f i e dp e n i c i l l i u ma n d t r i c h o d e r m ab yo p t i c a lm i c r o s c o p y t w os t r a i n t so f f u n g iw e r ec a l l e dc b la n dc b 2 t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h eo p t i m u mc u l t u r et i m eo f p e n i c i l l i u mf u n g ii s 3 0h o u r s a n dt h eo p t i m a ld e g r a d a t i o nc o n d i t i o n si s3 0 。c ，p hf o r6 ，5 o ft h ei n o c u l u ms i z e r o t a t i o ns p e e d13 0 r m i n u n d e ro p t i m a lc o n d i t i o n s ，t h er a t eo f d e g r a d i n g1 , 2 ，4 t c bo ft h e f u n g u si so v e r8 5 ( i n i t i a lc o n c e n t r a t i o ni s5 4 8 m e g l ) t h i s f u n g u sc o u l dm a k eu s eo f i i i 广东工业大学硕士学位论文 1 , 2 ，4 - t c ba st h eo n l yc a r b o na n de n e r g ys o u r c ei nt h ed e g r a d a t i o np r o c e s s ，a f t e r2 4 h o u r s ， t h ed e g r a d a t i o nr a t ec o u l dr e a c h8 8 5 ，a n dt h ec o n c e n t r a t i o no ft h er e m a i n i n g1 , 2 ，4 一t c bi s 3 8 4 m g l ( i n i t i a lc o n c e n t r a t i o ni s5 6 6 m g l ) a f t e rt h ef u n g u sw a sd o m e s t i c a t e db yt h e a c t u a li n d u s t r i a lw a s t e w a t e ri nt h ep hr a n g eo f5 - 8 ，t h ed e g r a d a t i o nr a t eo ft h ea c t u a l i n d u s t r i a lw a s t e w a t e rr e a c h e dm o r et h a n8 3 t h ec o n c e n t r a t i o no ft h e r e m a i n i n g 1 , 2 ，4 t c bi sl e s st h a n5 3 9 m g l ( i n i t i a lc o n c e n t r a t i o ni s 3 9 5 9 m g l ) ，w h e ni n i t i a l c o n c e n t r a t i o no f1 , 2 ，4 一t c bi s6 8 51m g li nt h ea c t u a li n d u s t r i a lw a s t ew a t e r ，t h e d e g r a d a t i o nr e a c t i o no f1 , 2 ，4 一t c bb yt h i sf u n g ic o u l db ea p p r o x i m a t e da saf i r s to r d e r r e a c t i o n , a n dt h er e a c t i o nr a t ec o n s t a n ti s0 13 0 8 h 1 ；a n dt h i sf u n g u sp r o d u c e dm e t a b o l i t e si n t h ed e g r a d a t i o np r o c e s ss u c ha s3 一( 4 一c h l o r o p h e n y l ) a c r y l i ca c i d ，h e n o lm e t a b o l i s mp r o d u c t ， e t c k e yw o r d s ：1 , 2 ，4 - t r i c h l o r o b e n z e n e ；a s p e r g i l l u s ；i n d u s t r i a lw a s t e w a t e r ；k i n e t i c s i v c o n t e n t s i i i i i i c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e i a b s t r a c ti ne n g k s h 。i i i c o n t e n t si nc h i n e s e v c o n t e n t si ne n g l i s h v i i c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n 1 1 1 s u m m a r yo f c h l o r o b c n z e n ec o m p o u n d s i 1 1 1s o u r c eo f c h l o r o b c n z e n ec o m p o u n d s i 1 i 2t h eh a r mo f c h l o r o b e n z e n ec o m p o u n d s 1 1 1 3t r e a t m e n tm e t h o d so f c h l o r o b e n z e n ec o m p o u n d s 2 1 2c u r r e n ts i t u a t i o no f c h l o r o b e n z e n ec o m p o u n d s 4 1 2 1d e g r a d a t i o no f c h l o r o b e n z e n ec o m p o u n d sb ym i c r o o r g a n i s m s 5 1 2 2m e c h a n i s mo f c h l o r o b c n z e n ec o m p o u n d sb ym i c r o o r g a n i s m s 6 1 2 3t h er e s e a r c ho f c h l o r o b c n z e n ec o m p o u n d sb ym i c r o o r g a n i s m s 8 1 3t h eb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo f t h i st e x t 1 0 1 4t h ec o n t e n to f t h i sp a p e r 11 c h a p t e r 2 e x p e r i m e n tm a t e r i a la n da n a l y s i sa p p r o a c h 1 2 2 1 s o u r c e so f w a s t e w a t e ra n ds l u d g e 1 2 2 2t h em e d i u ma n de x p e r i m e n tr e a g e n t s 1 2 2 3 e x p e r i m e m a la p p a r a t u s 1 2 2 4 e x p e r i m e m a la p p r o a c h 1 2 2 4 1a n a l y s i sa p p r o a c h 1 3 2 4 2w o r kc o n d i t i o no f g a sc h r o m a t o g r a m 1 3 2 4 3s t a n d a r dc u r v e s 1 4 2 4 。4t h ei s o l a t i o na n dm o r p h o l o g yo f s t r a i n s 1 5 2 4 5t h e p r e p a r a t i o no f s u s p e n s i o na n ds p o r ec o u n t s 15 2 4 6t h ed e t e r m i n a t i o no f g r o w t hc u r v eb yd r yw e i g h t 1 6 2 4 7i n f l u e n c eo f e n v i r o n m e n t a lf a c t o r so nt h ed e g r a d a t i o no f1 , 2 4 t c b 16 2 4 8t h er e s e a r c ho f i n d u s t r i a lw a s t e w a t e rb ys t r a i n s 1 7 2 4 9k i n e t i c so f s t r a i n sb i o d e g r a d a b l e 。18 2 4 1 0t h er e s e a r c ho f m e t a b o l i ei n t e r m e d i a t eb ys t r a i n s 1 8 v i l 广东工业大学硕士学位论文 c h a p t e r 3 e x p e r i m e n ta n a l y s i s 1 9 3 1t h ei s o l a t i o nr e s u l to f s t r a i n s 1 9 3 2r e s u l to f g r o w t hc u r v eo f c b l 2 0 3 3i n f l u e n c eo f e n v i r o n m e n t a lf a c t o r so nt h ed e g r a d a t i o no f1 , 2 ，4 t c b 21 3 3 1i n f l u e n c eo f t e m p e r a t u r ea n dp ho i lt h er e m o v a lr a t e 一2 2 3 3 2i n f l u e n c eo f r o t a t i o n a ls p e e do nt h er e m o v a lr a t e 一2 3 3 3 3i n f l u e n c eo f i n o c u l a t i o no nt h er e m o v a lr a t e 2 5 3 3 4i n f l u e n c eo f e e l l a g eo nt h er e m o v a lr a t e 2 6 3 4t h er e m o v a lr a t eo f c b ls t r a i n st o1 , 2 ，4 - t c ba st h eo n l yc a r b e ns o u r c em e d i u m 2 7 3 5t h er e m o v a lr a t eo f c b ls t r a i n so nt h ew a s t e w a t e r 2 8 3 5 1i n f l u e n c eo f n oe x t e r n a lc a r b o ns o u r c eo nt h er e m o v a lr a t e 2 8 3 5 2i n f l u e n c eo f e x t e r n a lc a r b o na n do r g a n i cn i t r o g e ns o u r c eo nt h er e m o v a lr a t e 2 8 3 5 3i n f l u e n c eo f1 , 2 ，4 t c bc o n c e n t r a t i o no nt h er e m o v a lr a t e 3 0 3 5 4i n f l u e n c eo f i n o r g a n i cs a l t so nt h er e m o v a lr a t e 3 0 3 6d o m e s t i c a t i o no f s t r a i n si nt h ew a s t e w a t e r 3l 3 7 t h ei m p a c to f p ho nt h ed o m e s t i c a t i o no f c b ts t r a i n s 3 2 3 8t h er e s e a r c ho f d e g r a d a t i o ni nt h ew a s t e w a t e rb yc b is t r a i n s 3 3 3 9t h ea n a l y s i so fi n t e r m e d i a t ep r o d u c t so f1 , 2 ，4 一t c bb yc bis t r a i n s 3 8 c o n c l u s i o n sa n d p r o s p e c t 4 1 r e f e r e n c e s 4 3 p u b l i s h e da c a d e m i cp a p e r s 4 9 i n n o v a t i v e n e s sa n n o u n c e m e n t 5 0 a c k n o w l e d g e m e n t 5 1 v 1 1 1 第一章绪论 1 1 氯苯类化合物概况 1 1 1 氯苯类化合物的来源 第一章绪论 随着经济发展和城市化进程不断加快，有害污染物越来越受到关注。作为其中之 一的氯苯类化合物( c h l o r o b e n z c n c s ，c b s ) 及其衍生物种类繁多，主要包括：邻二氯苯、 间二氯苯、对二氯苯、三氯苯、氯甲苯、二氯甲苯和三氯甲苯等【1 1 。 氯苯类化合物因其性质和组成决定了在多项行业中有广泛的应用。其中三氯苯有 三种异构体，分别为l ，2 ，4 _ 三氯苯、l ，2 ，3 - 三氯苯、1 ，3 ，5 三氯苯，而1 ，2 ，4 三氯苯的用途 最为广泛。在纺织工业中用作染料载体；在电力工业中用作冷流体和绝缘的添加剂， 如国外大量用作抗寒变压器油的添加剂和电力电容器浸液、绝缘材料和介电材料的添 加剂；另外可合成多种重要的染料、农药和医药，如农药麦草畏、五氯酚钠、杀螨砜、 五氯酚等，合成偶氮染料、冰染料、盐基性染料和硫化染料等；还可以用作特种工程 塑料的功能性助剂、脱油脂溶剂、润滑油添加剂和白蚁的防治等；更为重要的是1 ，2 ，4 - 三氯苯可以合成多种重要的精细化工中间体 2 1 ，如2 ，5 二氯苯酚等。 环境中氯苯类化合物是普遍存在的，无论是存在于空气1 3 4 1 中、水【5 卅中、污泥 7 - 9 ) 中，还是水生生物体【l o 】内都有不同程度的毒性、生物累积性和持久性，对环境具有潜 在危害。农药、染料、医药、塑料及日用化工产品的生产产业是氯苯类化合物的主要 来源【l l j 。 1 1 2 氯苯类化合物的危害 氯苯类化合物是一类疏水及持久性有机污染物，物化性质稳定，不易分解，具有 强烈气味，对人体的结膜、皮肤和呼吸器官产生刺激，进入人体内易在含脂肪丰富的 组织中蓄积，抑制神经中枢，严重中毒时会损害肝脏和肾脏1 2 】，且大多具有致癌、致 畸、致突变性1 3 1 。当水中浓度5 m 班以上时，生化过程受到抑制，水中嗅觉阈浓度为 o 0 0 5 m g l 。我国制订的地表水卫生标准中，氯苯、二氯苯、三氯苯、四氯苯的最高允 广东工业大学硕士学位论文 许浓度均为0 0 2m g l ，六氯苯是o 0 5m g l 。地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 中也增 加了氯苯类项目，规定了氯苯0 3m g l 、1 , 2 - 氯苯1 0m g l 、l ，4 二氯苯o 3m g l 、三氯 苯o 0 2m g l 、四氯苯0 0 2m g l 、六氯苯o 0 5m g l 的标准限值。 氯苯类化合物对人体的毒作用机理在于，当氯苯类化合物进入机体后，极易在含 脂肪丰富的组织中蓄积，在体内经过微粒体混合功能氧化酶的转化，会产生许多中间 氧化毒性产物；同时也可能在肝脏经细胞色素酶系统氧化代谢生成氯乙酸( t c a ) ； 同时还可经谷胱甘肽s 转移酶系统，与谷胱甘肽结合生成硫醇尿酸。最终会破坏或终 止生理平衡，使组织细胞不能自由的活动，抑制和麻痹神经中枢而逐步死亡。 由于氯苯类化合物具有较强的挥发性、吸附性和亲脂性，易为植物吸收，是污泥 资源化作用的障碍之一，所以研究氯苯类化合物的生物可降解性，提高氯苯类化合物 的生物处理效率，对于污水处理和资源化利用都有促进作用。从充分利用资源和减量 化的角度，还需考虑避免二次污染的发生。此外，氯苯类化合物中l ，2 ，4 t c b 还能通过 环境中的氯代苯类降解而自然产生【1 4 】。因此，研究l ，2 ，4 - t c b 的生物降解对于保护生态 环境和人体健康具有重要的意义。 1 1 3 氯苯类化合物的处理方法 氯苯类化合物通常被认为是人工合成的环境外来化合物，自然界的微生物缺乏与 之相适应的酶系统，具有难生物降解的性能，因此，通常采用的处理方法是化学法和 物理法。其中，化学法主要包括催化氧化法、化学氧化法、光化学氧化法、电化学法 和化学氧化生物氧化相结合等；物理法主要包括超声波降解法和吸附法等。 1 1 3 1 催化氧化法 催化氧化法是广泛应用于处理含难生物降解有机物废水的技术。它是利用化学物 质作催化剂，在一定温度、压力条件下，将难生物降解有机物分解、转化为易生物降 解的低分子有机物或彻底氧化成无机物。国内外学者对此进行了大量的研究，但目前 基本上还处于实验室阶段。k e a n em a 1 5 等人在温度4 7 3 5 7 3 k ，用1 5 ( 质量分数) 的n i s i 0 2 做催化剂，对气化状态的氯苯进行脱氯加氧，形成苯和氯化氢。m u r e mf 【l 6 j 等对一氯苯的水溶液进行了催化脱氢的实验和理论研究，实验是在3 0 。c 、氯的压力在 2 x1 0 5 - - - 6 x1 0 6 p a 下，用p d c 作催化剂的带有混合设备的压力容器中进行的。通过动力 2 第一章绪论 学分析，该反应符合l a n g m u i r - h i n s h e l w o o d 方程，反应速率的控制步骤是表面反应。 s c h u t h cc h r i s t o p h 1 7 1 等用催化方法，在p d a 1 2 0 s 催化剂，h 2 饱和溶液中，在高温和常 压下对氯苯进行降解研究。l i uy a n f l 5 , 1 9 1 等通过比较不同催化剂与氧化锰组合催化氧化 氯苯的效果，得出m n 0 2 f r i 0 2 的活性最高，在温度大约4 0 0 ( 3 时，氯苯可完全氧化，其 中间产物为甲酸盐、乙酸盐和顺丁烯二酸脂。 1 1 3 2 化学氧化法 利用化学氧化法处理氯苯废水时，一般所选用氧化剂是臭氧和过氧化氢。c o t e ss 【2 伽曾用0 3 ( p h = 9 ) 和h 2 0 加3 作氧化剂氧化2 种不同浓度氯苯溶液，用g c i “s 、g c f i d 分析氧化产物，得出2 一氯苯酚和4 - 氯酚是第一氧化副产物。他们还在p h = 7 条件下，用 0 3 氧化和0 3 在以f e 2 + 、f e 3 + 、m d + 作催化剂，催化剂浓度为6 1 0 巧m o i l 时催化氧化处 理氯苯工业废水。 1 1 3 3 光化学氧化法 光化学氧化法通常是利用0 3 和h 2 0 2 等氧化剂在紫外光照射下生成h o ，h o 有 很强的氧化能力，能将水中难降解化合物氧化分解。s a f a r z a d e h - a m i r i ，a l l t 2 i 】等人用u v 可见光、氧化亚铁h 2 0 2 光催化氧化降解水中的氯苯，处理效果高于氧化亚铁1 0 2 或 u v h 2 0 2 过程，特别适用于处理高浓度和中等浓度废水。吕锡武【2 2 1 采用新型紫外微臭 氧工艺处理来自水中常见的邻二氯苯、对二氯苯、l ，2 ，4 三氯苯和六氯苯等6 种优先控 制污染物，处理效果与紫外臭氧法相当。这种方法具有设备简单、成本低的特点，易 于推广。 1 1 3 4 电化学氧化法 电化学氧化法是在电极表面的电氧化作用下或由电场作用而产生的自由基作用下 使有机物氧化。周明华【2 3 】到等人用氟树脂改性的1 3 p b 0 2 电极作为新型阳极，对氯苯等 生物难降解有机物进行了电催化，在0 2 5 a 电流下，处理2 h ，去除率达7 5 1 0 0 。 魏家泰f 2 4 】等人用微电解中和沉淀工艺处理氯苯废水，c o d 。，去除率达8 8 3 ，废水 b o d 5 c o d 。，由0 0 3 提高到0 5 6 。它的原理是利用铸铁屑和焦炭微粒构成的微原电池内 发生的电解反应，形成具有很高化学活性的新生态h 2 和良好絮凝性的新生态f e 2 + ，新生 广东工业大学硕士学位论文 态h 2 可将氯苯等有机物氧化，新生态f e 2 + 经氧化形成f e 3 + ，可有效吸附水中的有机物。 1 1 3 5 化学氧化一生物氧化相结合处理法 为提高生物氧化的处理能力，v o g tc 等【2 5 l 发现，用过氧化氢可以增加水中氧的浓 度，强化好氧生物降解氯苯过程。d i l m e g h a n im 等【2 6 1 分别在好氧和厌氧条件下，用u c 、 u c 0 2 、u c 0 3 和u v 0 3 h 2 0 2 进行了降解氯苯的研究，可将氯苯最终降解为二氧化碳和 水。 1 1 3 6 超声波降解 超声波降解技术是2 0 世纪8 0 年代后期新发展起来的一种难降解有机物高效处理技 术，其原理是用超声波辐射产生强氧化物( 如o h ) ，使难降解有机物完全氧化。k n l u s p e e t e r 等t 2 7 】对氯苯2 2 蚴水溶液，在2 种不同频率的声波2 0 k h z 、9 0 0 k h z 作用下进行降 解实验，通过用离子色谱分析，最终产物有：氯酚、氯萘、单氯和二氯联苯，经比较 用高频低强度的超声波将有机物中的氯转化为氯化物效果很好。h i r o t ak 【2 8 】用电子柬处 理氯苯，用l o k g y 的电子束照射2 0 m g l 氯苯水溶液，可使6 0 的氯苯降解。华彬【2 9 】等 以氯苯模拟废水为考察对象对含氯苯废水的超声降解研究实验结果表明：超声反应时 间小于5 m i n ，氯苯降解率很低；5 - - - 2 0 m i n ，氯苯降解率成线性增大；超过2 0 m i n 后，氯 苯降解率增加速度变慢。 1 1 3 7 吸附法 据报道，用于吸附水中氯苯的吸附剂最常见的是活性炭，被氯苯饱和的活性炭可 用f e n t o n 试剂再生【3 0 1 ，此外，o l i v e i r al u i zc a 川利用活性炭的吸附特性和氧化铁( f 3 0 4 ) 的磁性联合作用形成一种磁性吸附荆，可用它去除水中氯苯等污染物。 1 2 国内外应用生物法处理氯苯类化合物的研究现状 尽管化学和物理处理方法在实际的工程中有一定的应用，具有各自的优点。但这 些方法或由于其处理成本相对较高，或操作条件要求复杂，或会产生二次污染等等， 在水处理和废气处理工程中的实际应用受到限制。虽然氯苯类化合物被视为环境外来 4 第一章绪论 化合物，自然界中微生物缺乏与之相适应的酶系统。但近年来，国内外一些学者研究 发现，环境中的微生物在与氯苯类化合物的长期接触过程中，微生物之间基因簇相互 联结、杂交变异，产生出了具有降解氯苯类化合物能力的基因特性。而且已经从受氯 苯污染的水体、底泥和土壤中分离出了这些微生物，并验证降解质粒的存在和进行了 克隆基因表达【3 2 3 5 1 。微生物法可以很大程度上克服以上方法的缺点且对氯苯类化合物 具有较高的去除率，但目前只能应用于处理低浓度的废水和废气，可承受的处理负荷 相对较小，处理时间较长。 1 2 1 代谢氯苯类化合物的微生物种类 目前，国内外在利用微生物法处理氯苯类化合物方面作了大量的研究工作。 表1 1 降解氯苯类化合物的微生物 t a b 1 - 1d e g r a d a t i o no f c h l o r o b e n z e n e c o m p o u n d sb ym i c r o o r g a n i s m s 氯苯类化合物 微生物种类 一氯苯 = 二l ，。p p 删6 1 3 3 ，：l 二5 b ，：3l - 4 8 2 ) 【4 s l 1 , 2 一二氯苯p s e u d o m o n a s 够( p 5l 发现质粒) f 4 6 l 、b a e r u g i n o s a ( r h o1 ) 1 4 7 1 白腐真菌p h a n e r o c h a e t ec h r y s o s p o r i u m l 4 s l 、 l ，4 一二氯苯p s e u d o m o n a s ( p 5 1 ) | 4 6 1 、x a n t h o b a c t e r f l a v u s ( 1 4 p l ) 1 4 舛、 p a e r u g i n o s a ( r h o1 ) 4 7 1 1 , 3 二氯苯a l c a l i g e n e ss p ( o b b 6 5 ) 1 5 0 1 1 , 2 ，3 ，4 四氯苯p s e u d o m o n a sc h l o r o r a p h i s ( r w 7 1 ) 1 5 1 1 1 , 2 , 4 , 5 - 獬 觑一卿删，蝴茹一似因4 ，”1 球觚氧 五氯苯、六氯苯未名厌氧菌群h 1 1 至今，从环境中分离得到的1 ，2 ，4 - t c b 降解菌有假单孢菌( p s e u d o m o n a ss p p 5 1 ) 啪1 、伯克霍尔德氏菌( b u r k h o l d e li as p p s l 2 和b u r k h o l d e r i as p p s l 4 ) 、红球菌 ( r h o d o c o c c u ss p m s l1 ) 3 8 1 以及施氏假单胞菌( p s e u d o m o n a ss t u t z e r it h s l j ) 3 引、 未名好氧菌群m 1 以及未名厌氧菌群h 。其它氯苯类化合物代谢微生物见表卜l 。 广东工业大学硕士学位论文 1 2 2 微生物对氯苯类化合物的代谢机理研究 近年来国内外学者对氯苯类降解菌的代谢机理进行了较为详细的研究，提出了氯 苯类化合物的生物代谢机理。研究结果表明微生物在好氧和厌氧情况下对氯苯类化合 物代谢机理不同，且不同菌株、不同环境条件下代谢途径也有差别。此外，还提出了 “共代谢降解机制。 1 2 2 1 好氧代谢机制 在好氧情况下，氯苯类化合物的代谢反应基本上遵循先开环再脱氯的机制。首先 在双加氧酶的作用下，在苯环中插入氧原子，形成相应的环状氯代二醇，再在去氢酶 的作用下，拖出两个氢原子转化成相应的氯代邻二酚。研究表明，好氧生物体中不仅 含有双加氧酶，而且还含有可使苯环发生邻位裂解的酶。该酶可催化氯代邻二酚邻位 开环，生成相应的氯代粘康酸，此产物在内酯化过程中脱除氯原子并被氧化成氯代马 来酰基乙酸，最终进入三羧酸循环。氯苯类化合物的氧化脱氯还存在一种较少见的先 脱氯后开环再脱氯的催化反应体系，即在单加氧酶作用下，由羟基取代氯原子，再经 过单加氧酶的进一步作用。形成开