摘要
苯胺及其化合物是广泛应用的化工原料，是一种高生物毒性的工业产品，即使在低浓度下，其相关的废水已经随着人类的生产而在世界范围内大规模流出，会造成严重的污染问题，其中微生物处理环境污染的方法目前备受青睐。面对环境和社会需求，各种苯胺废水处理方法应运而生，包括物理法（以吸附技术为代表）、化学法（以高级氧化法为代表）和生物法（以活性污泥法为代表）。其中，生物法具有二次污染少、运行成本低、灵活适应工业废水水质水量波动的独特优势。因此，寻找一种高效降解苯胺的菌株尤为重要。 本论文对山西师范大学污水处理站曝气池中取得的活性污泥进行驯化，经过初筛、复筛，分离出能高效降解苯胺的菌株，对其进行形态、生理生化以及分子学鉴定，探究和分析了菌株对苯胺的降解特性，以及共代谢物质的添加对菌株降解苯胺的影响，并采用RT-qPCR技术推测了分离菌株对苯胺的降解途径，旨在为分离菌株应用于实际处理苯胺污染提供理论依据和材料。主要研究结果如下： 1.从山西师范大学污水处理站曝气池中取得活性污泥，将其驯化后，分离筛选出1株能高效降解苯胺的菌株SW-1，在1000 mg/L初始浓度下菌株SW-1的苯胺降解率达到了99.995%；通过形态学、生理生化和16S rRNA基因水平等对菌株进行分析，菌株SW-1大小约为0.4~0.6μm × 2.5~3.0μm，杆状，菌落呈乳白色且不透明，革兰氏阴性，鉴定菌株SW-1为湖生代尔夫特菌（Delftia lacustris）。 2.为探究不同苯胺初始浓度对菌株D. lacustris SW-1苯胺降解的影响，分别测定了在苯胺浓度为500 mg/L、1000 mg/L、1500 mg/L、2000 mg/L、2500 mg/L、2800 mg/L、3000 mg/L时，菌株SW-1在无机盐培养基中培养40 h 的苯胺降解曲线，结果表明：在苯胺浓度为500~2800 mg/L时，菌株均能正常降解苯胺，在苯胺浓度为3000 mg/L时，菌株对苯胺的降解率基本为0，在苯胺浓度为500~1000 mg/L时，菌株在32 h 内降解完苯胺。说明高浓度苯胺抑制了苯胺降解，对菌株SW-1有毒害作用，后续实验选择1000 mg/L浓度的苯胺作为研究对象。同时测定了菌株在该浓度的生长曲线及苯胺降解曲线，结果表明：菌株 SW-1的生长与苯胺的降解是同步的，且后续实验选择28 h 作为菌株的培养时间，以便苯胺浓度的检测。 3.为探究菌株 SW-1的苯胺降解性能，分别在不同pH、温度、转速、接菌量条件下研究菌株的苯胺降解性能，根据单因素分析结果，设计了Box-Benhnken实验及响应面分析，结果表明：在苯胺初始浓度为1000 mg/L时，其苯胺降解条件最优组合为 pH=6.0，温度30.6℃，接种量2%，转速165 r/min，在此基础下，菌株SW-1对苯胺的降解率在28 h 时最高可达67.22 ± 2.97%。 4.为菌株 SW-1快速降解苯胺选择合适的共代谢基质，通过添加不同共代谢物质，探究了菌株 SW-1对苯胺降解的影响，结果为当共代谢物质分别为乙酸钠、葡萄糖、叶酸、维生素B1、蔗糖、邻苯二酚时，在苯胺初始浓度为1000 mg/L时，菌株SW-1在28h时对苯胺降解率均有提高，降解率分别为97.36 ± 2.14%、90.53 ± 2.08%、88.77 ± 3.69%、79.33 ± 1.08%、75.67 ± 0.85%、70.74 ± 0.211%，分别比空白组提高了28.02 ± 2.14%、21.10 ± 2.17%、19.43 ± 3.69%、10.0 ± 1.08%、6.29 ± 0.79%、1.40 ± 0.21%，表明当共代谢物质为乙酸钠时，菌株SW-1对苯胺降解效果最好。 5.对菌株SW-1苯胺降解过程中氨氮含量进行动态监测，苯胺浓度降低趋势对应于NH4+-N 含量增加趋势，说明反应液中的NH4+是来源于菌株SW-1对苯胺的降解，明确了菌株对苯胺降解的第一步是将其转化为邻苯二酚，同时释放NH4+。通过RT-qPCR技术检测邻苯二酚降解关键酶基因tadC1、tadC2（编码邻苯二酚2,3-双加氧酶）和catA（编码邻苯二酚1,2-双加氧酶）基因表达量，说明菌株D. lacustris SW-1可以通过间位途径来降解苯胺。 综上所述，从活性污泥筛选分离得到的D. lacustris SW-1通过间位代谢途径降解苯胺并具有良好的降解特性，D. lacustris SW-1具备实际应用于处理苯胺污染的能力，可为处理苯胺污染提供一定的理论参考与材料。
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