海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌对养殖海水COD的降解.doc

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1、海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌对养殖海水COD的降解摘要：直接用纯种菌体在适当条件下培养得到菌体，消除了生物菌体混入杂菌的影响。通过正交试验得出海藻酸钠固定化鞘氨醇单细胞小球对降解的最佳条件；讨论了时间、温度、值、降解剂用量、摇床摇速几个单因素对海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球降解的影响；通过比较可以得出在降解的过程中，微生物只有借助某一载体才能表现出其最佳降解活性，微生物包埋法具有操作简单，效果明显，污染少，成本低等优点。关键词：降解；海藻酸钠；固定化；鞘氨醇单胞菌；中图分类号：文献标识码：文章编号：0439114（11）101975-05Study on the COD Degradation

2、of Cultured Seawater in Liangyungang by Sodium Alginate Immobilized Sphingom onas ， ， ， ， （a ； bCollege ， ， ， Jiangsu， ）： immobilized degradation ， ， ， ， value， degradation reagent dosage degradation ， ， ， ， ， ： ； ； ； ； 连云港近海海域污水、废渣、废油和化学物质源源不断地流入大海以及海水养殖业的发展使得海水水质恶化，赤潮等海水变质现象的发生让社会认识到海水修复技术的重要性。海水修

3、复技术有物理修复法、化学修复法和生物修复法等。化学修复法由于投加化学试剂，因此费用高且易产生二次污染。物理修复法易于操作，处理效果明显，但往往治标不治本。微生物固定化修复技术的主要特点是对完整的微生物细胞进行固定，可避免人为破坏生物酶的活性和生化反应的稳定性，可提高单位体积水体内微生物细胞密度，并可加快细胞的流动速率，能有效地解决污染环境修复问题。固定化后的微生物能长期保持活性，固定化颗粒可重复使用，节省投资，固定化细胞颗粒的微环境有利于屏蔽土著菌、噬菌体和毒性物质对微生物体的恶性竞争、吞噬和毒害，使其在复杂环境中和激烈的操作条件下可稳定地发挥高效性能。将固定化细胞颗粒直接投加到其中，操作简单

4、，不产生二次污染，节省投资，简化流程。而有关海水养殖环境生物修复技术的研究，国内外刚刚起步，微生物修复是当前污染环境生物修复的主要形式。于伟君等研究表明光合细菌能降低虾池水中有害物质、氨氮的含量，对改善虾池生态环境有明显的效果。莫照兰等在实验室条件下筛选到对虾池富营养有机物具有较高降解性能的细菌，包括弧属、假单胞属、发光杆菌属等，试验结果表明这些细菌对消化虾池残饵、粪便的处理效果很明显。研究从海洋底泥中筛选出的鞘氨醇单胞菌菌株使用海藻酸钠固定后对污染的养殖海水进行生物修复，对海水中的进行降解，通过单因素试验和正交试验得出的最佳降解条件和各单因素对降解影响的大小，可为污染海水的生物修复提供理论依

5、据和实践参考。材料与方法主要仪器与试剂型可见分光光度计尤尼柯（上海）仪器有限公司；飞鸽系列离心机（上海安亭科学仪器厂）；型无菌操作台（苏州净化设备有限公司）；S型实验室计（上海树立仪器仪表有限公司）；生化培养箱（上海雷磁仪器厂）；型全温振荡器（上海实验仪器总厂）；立式压力蒸汽灭菌器（哈尔滨东联电子技术有限公司）。氯化钙溶液： ，称取 氯化钙溶于水中，移入 容量瓶内，稀释至标线，摇匀。海藻酸钠固定化鞘氨醇单细胞小球的制备试验以连云港赣榆县某养殖场海水为样品，此海水样的初始浓度为0 。）配制（质量体积分数）海藻酸钠鞘氨醇单胞菌混合液（ 海藻酸钠加入 培养好的菌液）。）用注射器吸取海藻酸钠鞘氨醇单胞

6、菌混合液，慢慢加入溶液中，老化 。）倾去溶液，用去离子水洗涤海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球至少次（以洗涤液中不含为准）。试验方法正交试验设计试验设计有温度、小球质量、值、时间个因素，分别记为、，每个因素设个水平，采用因素水平的正交表将试验分为个处理组，其中 、 、 、 ； 、 、 、 ； 值、 值、 值、 值； 、 、 、 ，每处理次重复。海水样品为10 mL。 单因素试验分别考察了温度、小球质量、值、时间、摇床转速对海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球降解的影响。比较试验考察了鞘氨醇单胞菌包埋与否对降解的影响。试验步骤用所取海水水样调节不同值，加入降解剂海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球，至上述因素中

7、不同温度的摇床中，振荡因素中的不同时间，待振荡时间结束，过滤，测降解后海水中的。结果与分析正交试验结果与分析由测得的降解后海水的值计算出降解剂的降解量和降解率，其数据见表。由表可以看出，降解量中极差最大的是，其次是、，说明值对降解量的影响最大；再得出降解率中的极差大小与降解量的顺序一致，也是，说明值对降解率的影响最大。吸附率的方差分析如表。由表可知，因素、对吸附率的影响极显著，结合表各因素对吸附率影响的主次顺序为，则最优方案为，即在值为，振荡 ，小球质量为 时吸附效果最佳。吸附量的方差分析如表。由表可知，因素、对吸附量的影响极显著，结合表各因素对吸附量影响的主次顺序，则最优方案为，即在值为，振

8、荡 ，小球质量 时吸附效果最佳。 单因素试验结果分析时间、温度与降解量之间的关系试验中时间试验拟定静置与振荡两种情况，取个 锥形瓶向其中加 海水，再向其中加入 降解剂，在水浴中不同时间测，其结果见图。从图中看出，两种情况下以振荡时降解效果最佳，主要是由于振荡时整个溶液内还原性物质是均匀分布的，降解速度均匀；静置时小球降解还原性物质是呈局部状态的，速度时快时慢。开始时降解速度较快，接下来降解速度相对变慢，到最后还出现降解量下降的现象。这主要是由于起初小球内部积累的还原性物质浓度较低，随时间变化，小球内部还原性物质的浓度增大，使降解速率减小，当降解量达到最大后，小球内部的还原性物质被解析出来，降解

9、量出现下降的现象。由图可以看出，在相同的时间内，温度越高，降解量就越大，这主要是由于降解反应是一个吸热过程，温度越高，越有利于降解的进行。但是超过一定温度后，降解效果变差，主要是由于微生物的活性是在一定温度下表现出来的，超过或低于此温度酶的活性降低，小球的降解率性能下降，降解效果达不到最佳。降解剂量、值对降解性能的影响由图可以看出，增加降解剂的量可以提高降解性能，但加入过多也会降低降解性能。原因是由于降解剂的解析作用；另一方面是由于降解体系中溶质与溶剂相互作用，从而使降解性能下降。从图中可以看出，当值为左右时降解效果较佳。随着值的增大，降解性能呈现下降的趋势，这可能是由于在较强酸的条件下，的浓

10、度较大，结合了细菌表面的负电荷，使降解剂表面的负电荷减少，从而使其降解还原性物质的能力减小，因此其降解性能也差。另外，微生物只有在最佳值下，其体内的酶活性最大，值或高或低都会影响酶的活性，因此不在最佳值下时，酶的活性降低，降解性能也会下降，。摇床转速、不同生长时期细菌对降解性能的影响由图看出，随转速增加，降解量和降解率先增加后减少，因为改变转速影响溶氧和水中微生物的接触情况。低转速会导致供氧不足，限制微生物对还原性物质的去除，使水与微生物不能充分接触；提高转速会导致微生物之间的摩擦增加，造成微生物磨损，不易降解还原性物质。由图可知，培养 的微生物做成的小球的降解量与降解率最大。这是由于培养 的

11、微生物正处于活性最强的对数期，而选用的其他培养时间的微生物处于微生物生长繁殖的其他个时期，其活性不如对数期，因此，选用培养 的微生物做成小球的降解量与降解率比选用其他培养时间的大。由此可见，对降解起主要作用的还是微生物，海藻酸钠作为一种天然高分子物质具有生物降解性和生物相容性，由于其结构中含有降解性官能团，其对降解起一定的作用。微生物降解的机理可能分为两个阶段：第一阶段与代谢无关，为生物降解过程，在此过程中，水样中的还原性物质可能通过配位、螯合、离子交换、物理降解及微沉淀等作用中的一种或几种复合至细胞表面。在此阶段中微生物的作用较快；第二阶段为生物累积过程，在此阶段中还原性物质被运送至细胞内。

12、生物累积过程和细胞代谢直接相关，。综上所述，在、 降解剂、值为7左右、振荡时间9 、摇床转速 时，效果较佳。达到国家规定海水质量标准中的二类海水水质标准，符合养殖海水标准（清洁海水 ，较清洁海水 ，轻微污染海水 ，中度污染海水 ）。结论通过海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌对海水降解的试验，在摇床转速、温度、值、降解剂质量因素中，值对海水降解的影响最大。其中，温度是一个较主要的因素。由于降解反应是一个化学过程，所以降解量和降解率会随着温度的升高而增大；值同样也是一个影响因素，试验中降解量和降解率随着值的升高先升后降，一般值为7左右，降解效果较佳；培养24 h的微生物做成的小球降解效果最好。处理后的海水达到国家规定海水质量标准中的二类海水水质标准，符合养殖海水标准。中国wwW.LW第 10 页 共 10 页