DEHP高效降解菌的选育及其降解性能的研究开题报告

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1. 研究目的与意义

邻苯二甲酸酯又称酞酸酯，在工业中一般用酞酸酐与相应的醇通过费歇尔酯化反应获得。邻苯二甲酸酯的用途极其广泛，80%以上的邻苯二甲酸酯用作增塑剂，用来提高一些塑料制品的弹性和柔韧性，除了作为增塑剂外，paes还广泛应用于油漆、粘合剂、驱虫剂、化妆品、香料和润滑剂的生产原料，其中dehp作为全球用量最大的pae类增塑剂，广泛应用于儿童玩具、牙刷和服装的生产上。该类物质属于环境类激素，在大气、水体、土壤、生物体乃至人体等自然和人类环境中普遍存在。邻苯二甲酸酯通过多种途径污染水体，直接途径为该类化合物工业废水的排放，dehp这类难降解有机污染物已侵入到我们赖以生存的环境，同时可通过各种途径进入人体，对我们造成不同程度的侵害。找到可行性高、效果好的方法控制和降低 dehp 在环境中的含量及危害是当前的研究热点。dehp可以被缓慢水解和光解，但微生物降解一直被认为是其从自然环境中消除的主要途径。国内外对于酞酸酯废水的生物降解研究很多，特别是针对作为增塑剂而大量使用的dehp涉及较多，国内侧重于降解菌株的筛选及其降解动力学模型的研究，而国外则主要研究降解菌应用于污水处理系统、堆肥以及实际土壤污泥修复中的降解情况。目前，对邻苯二甲酸酯类有机污染物的生物降解处理仍有待于筛选高效专性或兼性的邻苯二甲酸酯降解菌。要在特殊环境条件下筛选出对dehp具有高效降解特性的菌株，实现对dehp更彻底的降解。分离出的dehp好氧降解菌不仅可以应用于含有dehp废水的生物降解处理，而且对生物强化技术应用于其他难降解有机污染物也具有一定的参考价值。

能够有效处理酞酸酯废水，使水资源无害化、资源化，对于人类健康和保护环境角度来说是很重要的。利用微生物对dehp进行生物降解经济、安全，对于dehp等邻苯二甲酸酯类化合物导致的环境污染问题在修复过程中具有重大意义。同时也会为酞酸酯其他污染控制方面提供新思路。

在好氧条件下筛选分离得到dehp降解菌并研究其降解性能，展开这项研究对专性降解菌株的培养以及丰富dehp生物降解菌的种类都具有一定的意义。

2. 国内外研究现状分析

我国对邻苯二甲酸酯生物降解的研究开始较晚，最早的报道出现在 1986 年，从土壤中分离出 2 株降解邻苯二甲酸二正丁酯的菌株，随后对 dehp 生物降解研究逐渐增多，且多集中于从特殊环境（活性污泥、土壤）中筛选对 dehp 具有降解性的菌株，并研究其降解途径及动力学。

影响邻苯二甲酸酯生物降解的因素有以下三类，第一类是微生物相关的因素，如微生物的种类；第二类是与基质paes相关的因素，如paes的物理化学性质、paes的初浓度等；各种环境因子也会对生物降解过程产生影响，如温度、ph值、振荡速度、无机盐浓度、环境温度等。

夏凤毅^[23]研究证实了在好氧条件下邻苯二甲酸酯的生物降解速率随邻苯二甲酸酯类化合物烷基链长度的增长而减小，而在厌氧条件下除高分子量的邻苯二甲酸酯属于不可厌氧生物降解外，烷基链越长，受试化合物的厌氧生物转化率越低。

3. 研究的基本内容与计划

通过培养高效降解菌，探索最佳生长条件以及影响降解性能的因素，推测其降解途径。

确定菌种来源，可直接取污水或取酞酸酯废水的底泥，在恒温条件下富集培养，以一定周期进行自然驯化并定期提高dehp浓度。自然驯化就是在自然遗传性突变的基础上通过不断提高活性污泥驯化液中待降解物的浓度，使得优良菌种得以生存，且耐受和降解污染物的能力得以不断提高。用平板稀释涂布分离法在固体富集培养基上进行菌种的分离。再次进行高浓度梯度驯化后得到对dehp降解效果最好的菌株，驯化时逐渐增大dehp浓度，可结合活性污泥曝气方法，观察各菌株生长状态，对高浓度dehp耐受降解性最好的菌株即高效dehp降解菌。细菌的生长量以光吸收值od₆₀₀表示,通过降解率和残留率评价dehp的降解情况。

在实验过程中，对于菌株的培养与保存主要用到液体培养基和固体培养基。液体培养基为dehp无机盐营养培养基，用于菌株的生长驯化。成分有：kh₂po₄；nacl;nh₄cl;mgso₄ 7h₂o;dehp;超纯水；微量元素；调整ph为7。

4. 研究创新点

探索温度、ph、振荡速率、培养时间等因素对降解性能的影响，要采用正交试验法对实验结果进行分析，进行微生物降解研究实验用的是初始性生物降解试验方法，测定各个条件下降解后的dehp含量用的是气相-质谱联用法。在得到最佳生长条件的基础上，进一步研究初始dehp浓度的不同、是否外加碳源（如葡萄糖、苯酚、乙酸钠等）等条件的改变对dehp降解菌降解性能的影响。

鉴于邻苯二甲酸酯类有机污染物的疏水性，他们在水体中的溶解、存在形式和迁移转化无疑会受到水环境中广泛存在的具有重要界面作用的表面活性剂的极大影响。因此研究水中表面活性剂对邻苯二甲酸酯的生物降解作用，不仅对进一步改进paes的生物降解技术，而且对水环境中有毒有机污染物的转归和安全性评价具有重要的意义。不同的表面活性剂对dehp的生物降解影响不同。

本实验还进行在相同条件下dehp高效降解菌对dehp、dbp、dep等单一基质污染物以及混合酞酸酯废水的降解效果的研究。