三种霉菌降解苯酚性能研究

彭玲玲

(哈尔滨师范大学)

0 引言

酚类物质是工业废水中的常见污染物，以苯酚为代表，因其广泛的工业用途，在许多制造业合成业被用作原材料.如石油精炼过程，合成纤维染料，加工木材，缩合酚醛树脂等过程，都会产生含酚废水［1－2］.苯酚属于高毒类物质，人体直接接触高剂量苯酚，将引起急性中毒反应.当水体中仅含有少量5～25 mg/L苯酚时，也会危及水生生物的生存.若长期饮用受到苯酚污染的水源，将出现慢性中毒如头痛、腹泻、恶心等症状或神经官能系统受损.

我国对于工业污水中酚类物质的排放有着严格的规定:挥发酚量一级标准为0.5 mg/L.为了达到这一标准，需要在排放前先对废水进行无害化处理.传统处理含酚废水的方法主要有物理法，化学法和生物处理法，由于前两者成本较高，且极易造成二次污染，不利于广泛推广［3］.而生物处理法往往采用微生物对有机污染进行降解，具有成本低，操作易，无二次污染等优点被广泛关注.近几年来，已经有许多具有降解苯酚性能的细菌属被报道，如盐单胞菌属(Halomonas)，乙酸钙不动杆菌 (Acinetobactercal coaceticus)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)等，相对来说较少有关于真菌降解苯酚的特性研究［4－5］.

该实验的目的是探究实验室分离并保藏的三株霉菌对于苯酚的降解性能，它们已被分别鉴定为红绶曲霉SG－huang，花斑曲霉SG－hei，和酒色青霉SG－qing.比较三株菌株在不同苯酚浓度下，对于苯酚的耐受性和降解能力.通过改变接种量，探索菌株的苯酚降解潜能.

1 材料方法

1.1 试验材料

红绶曲霉SG－huang，花斑曲霉SG－hei，和酒色青霉SG－qing;由实验室分离并保存.

1.2 培养基

PDA培养基(1 L):马铃薯200 g，葡萄糖20 g，琼脂15 g，pH自然;110℃高压灭菌20min.

PD培养基(1 L):PDA培养基不加入琼脂，用于菌类的震荡培养.

察氏培养基(1 L):磷酸氢二钾1 g，硝酸钠3 g，硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.5 g，硫酸亚铁0.01 g，氯化钾0.5 g，蔗糖30 g，琼脂17.5 g，蒸馏水1000mL，pH为5.0;苯酚按实验需要量加入，121℃灭菌20 min.

1.3 一级种子菌的制备

将菌株孢子分别从PDA斜面上冲洗下来，接入PD培养基中培养，28℃，180 r/min，培养2～3 d.

1.4 苯酚含量的测定

苯酚含量的测定方法［6］，采用4－氨基安替比林直接光度法.

1.5 菌株降解苯酚能力测定

将干重为 0.01 g的种子菌分别接入含50 mL察氏培养基的250 mL锥形瓶中，每瓶培养基加入不同量的苯酚溶液，形成含酚浓度为200、500、750、1000、1200 mg/L的培养环境，28℃，180 r/min，连续培养7 d，每隔12h取样离心后测溶液中剩余苯酚含量.

1.6 改变接种量对于菌株生长和苯酚降解能力影响的测定

向苯酚浓度为750 mg/L含50 mL察氏培养基的250 mL锥形瓶中接入不同量的种子菌(0.01 g，0.04 g，0.08 g，0.16 g)，28℃，180 r/min，连续培养7 d，观察各菌株的生长情况和酚降解能力.

2 结果与分析

2.1 菌株降解能力测定和耐受性分析

在28℃，180 r/min的条件下，将种子菌接种到含有不同浓度的苯酚察氏培养基中，每隔12 h取样，测定上清液中苯酚的剩余含量.菌株在含有苯酚的培养基中需要一段短时间的适应期，以适应含有苯酚的生存环境.随着苯酚浓度的增加，适应期逐渐增长，完全降解苯酚所需的时间也增多.由图1可知，当培养基中苯酚浓度为200mg/L时，SG－huang降解苯酚速率最快，72 h内可降解完成，其次是SG－hei需要108 h. SG－qing最慢，完全降解浓度为200 mg/L苯酚需要132 h.总体来说，在含有各个浓度的苯酚培养基条件下，SG－huang完全降解所需时间都是最少的;SG－qing完全降解苯酚耗时最长.(如图2，3，4所示)

当培养基中苯酚浓度为 1000 mg/L或1000 mg/L以上时，三个菌株降解速率均极其缓慢.当培养基中苯酚浓度为1000 mg/L，SG－huang对于苯酚可实现缓慢降解，SG－hei和SG－qing正常存活，当培养基中苯酚浓度为1200mg/L时，三种菌株菌丝球萎缩变小，停止生长(部分结果未显示).

图1

图2

图3

图4

2.2 不同接菌量对于苯酚降解效果影响的评估

在培养基苯酚浓度为750 mg/L的条件下，改变初始接入培养基的种子菌量，连续培养7 d后，观察菌株对于苯酚降解的效果，结果如图.SG－huang在苯酚环境下，增长最快，生物量最大，SG－huang能较好的适应环境，其菌丝体干重随着初始接种量的增加而增加，但对于苯酚的降解量并没有随之增加(如图5所示).随着SG－hei初始接种量的加大，其降解苯酚量也随之增多.菌株SG－qing也观察到了同样的结果，但是在同样接种量条件培养7天后，SG－hei菌丝体增重大约比SG－qing多30%，降解苯酚的趋势也更明显(如图6，7所示).

图5

图6

图7

3 结论与讨论

该研究探讨了实验室从家具厂排污水内分离出的三种霉菌对于苯酚的降解能力.在同样培养条件和初始接菌量的情况下，SG－huang耐受苯酚的范围最大，降解效果最强，SG－hei次之.但当SG－qing初始接种量为0.16 g，同样条件连续培养7 d，培养基内的苯酚含量由700 mg/L降为133 mg/L.一般情况下，降解污染物的菌体越多，降解效率越高.加大SG－hei的初始接菌量能大大提升其降酚潜能.SG－huang能在苯酚浓度为750 mg/L的培养基内最快增殖，但其降解性能却随着培养基内菌丝体量的迅速增多而减少，这可能是由于SG－huang菌丝体繁殖过快，产生了生长抑制，降低了其代谢有机物的速率.各菌株的最佳降酚效果还需进一步优化，总体来看，SG－huang和SG－hei更具有降含酚废水的潜能，下一步我们将要研究菌株降解现场污水的情况，验证菌株的现场适应废水能力.

［1］ Basha K M，Rajendran A，Thangavelu V.Recentadvances in the Biodegradation of Phenol:A review.Asian J Exp Biol Sci，2010，1(2):219－234.

［2］ Weber M，Weber M，Kleine‐ Boymann M.Phenol. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.

［3］ 王莉莉，杨孙楷.我国高浓度含酚废水的治理技术近况.环境污染与防治，1995，17(5):29－30.

［4］ 王一惠，向述荣.微生物降解苯酚的研究进展及其工程菌的应用前景［J］.高技术通讯，2001，(12):98－101.

［5］ Loh K C，Chung T S，Ang W S.Immobilized－cell membrane bioreactor for high－strength phenolwastewater.Journal of Environmental engineering，2000，126(1):75－79.

［6］ 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法，4版［M］.北京:中国环境科学出版社，2002.