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DDT是一种在六七十年代世界范围内广泛应用的有机氯农药,曾在在农业以及公共卫生方面起过积极的作用。但是由于其具有很大的毒性和致癌性,并且脂溶性强,进入人体以后会累积在脂肪中,不容易随着人的新陈代谢而排出体外,所以对于处在整个生态系统食物链顶端的人类来说潜在的危害很大。DDT已经停用将近30年,但是它在环境中难降解,半衰期长,现在在土壤、水体甚至人体内仍有检出,而且有些地区的环境中还有新的DDT输出,因此如何处理这些被DDT污染的土壤成了一个重要的课题。
DDT污染土的治理技术从原理来分主要分为物理法、高温热解法、化学还原脱氯法、化学氧化法、机械化学法、生物法等几类。其中,生物法当中的微生物修复技术具有很好的应用前景,现在已经成为研究的热点。因为经过微生物法修复的土壤既不会破坏土壤原有的肥力和生态环境功能,又不会引起二次污染,而且费用低、效率高。在此背景下,以受到高浓度DDT污染的土壤为菌源,从土壤中分离筛选出4株可以耐受高浓度DDT的微生物,对其进行生理生化鉴定以确定其属种,并初步了解所筛选出的菌株对DDT的降解效率。
筛选出菌株后,对其菌落形态进行了观察,绘制出4种微生物的生长曲线,并且对微生物降解DDT的代谢方式做出了初步的判断。还对微生物进行了革兰氏染色和生理生化鉴定的实验,在显微镜下观察其个体形态。最后,综合上述这些实验和观察的结果,参照《常见细菌系统鉴定手册》,确定了4种微生物的属种。1#菌属于短杆菌属(Brevibacterium),2#菌属于酸单胞菌属(Acidomonas methanolica),3#菌属于克雷伯氏菌属(Klebsiella sp.),4#菌属于拉氏普罗威登斯菌属(Providencia rustigianii)。
为定量准确的描述微生物对DDT的降解效率,有必要找到一个能够稳定而又准确的测试DDT的方法,以往测试DDT的方法有高效液相色谱法和气相色谱法,但都有其缺陷,本研究采用毛细管电泳仪-二极管阵列法测试DDT,通过测试方法研究,得到一套测试土壤DDT的最优条件,该最优条件为:柱温25℃、20mmol/LNa2B4O7+30mmol/LSDS+10mmol/Lβ-环糊精+20%乙腈(pH=8)运行缓冲溶液、检测波长215nm、运行电压30kV、负电压模式、0.5psi压力进样10s条件下,DDT在13.700到13.900min内出峰,迁移时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为1.24%、0.85%。
最后,设计了2组实验来对筛选出的4种微生物降解DDT的效率进行具体的分析。第一组实验是对在有外加碳源存在时4个菌株对DDT的降解效率的研究。配制DDT浓度为150mg/L的含碳源的无机盐培养基,分别定量接种已经准备好的4个菌株的菌悬液,再设置一组不接种微生物的空白对照,37℃、150r/min的条件下培养12个小时,然后将接种细菌和未接种细菌的培养基取出,测定其中DDT的含量,计算出4个菌株对DDT的降解率。第二组实验是对在无外加碳源存在时4个菌株对DDT的降解效率的研究。配制DDT浓度为150mg/L的无碳源的无机盐培养基,定量接种4个菌株制成的菌悬液,然后按照上述的实验设置、培养条件和测定方法测定培养基中DDT的浓度,计算出无外加碳源时4种微生物对DDT的降解率。结果表明,有外加碳源存在时4个菌株对DDT的降解率分别为:65%,43%,24%,12%。在没有外加碳源的情况下,4个菌株对DDT的降解率分别为39.42%、1.43%、0、0.31%。通过两组实验的对比,发现虽然相比于有外加碳源时效率略微下降,但是在无外加碳源时,1#菌仍然可以对DDT有一定的降解,所以1#菌可以可以将DDT作为唯一碳源对之进行降解。其他3个菌株基本上不能对DDT单独进行降解,但是可以以共代谢的方式对DDT进行降解。