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单硝基酚是一种重要的环境污染物。按其结构来分,包括三个同分异构体,分别是2-硝基酚,3-硝基酚和4-硝基酚。其中,2-硝基酚和4-硝基酚被美国环境保护署列为优先控制污染物。作为一种化工原料,硝基酚类物质广泛应用于医药、农药和化工产业,并可能因为这些产品的使用而释放到环境,危害人类健康以及生态系统。在这种选择压力下,许多微生物进化出了相应的代谢途径可以彻底分解这些化合物。多株细菌已经被报道可以完全降解单硝基酚,其中有些细菌还可以同时降解两种同分异构体。然而,对于同时降解三种单硝基酚同分异构体,目前没有报道。
本工作利用三株单独可以降解2-硝基酚,3-硝基酚,4-硝基酚的细菌,分别是Alcaligenes sp. strain NyZ215,Cupria vidus necator JMP134,Pseudomonas sp. strain WBC-3,构建成人造菌群,达到在一个体系中同时降解三种硝基酚的目的。总有机碳分析表明:在单独培养的情况下,三种细菌均可以完全矿化三种底物。在摇瓶中,微生物菌群可以在84小时之内完全降解浓度均为0.5mM的三种硝基酚混合物。此外,通过将细菌固定到多孔的聚氨酯泡沫载体,我们将该菌群引入到生物反应器中,成功地进行了实验室水平的小规模降解试验。在为期18天的6次生物反应器循环中,三种硝基酚均可以被稳定持续的降解。2-硝基酚、3-硝基酚、4-硝基酚的累计总降解浓度分别为2.8mM,1.5mM,2.3mM。同时,通过实时定量PCR的方法,我们对微生物的数量进行了间接定量。结果表明,在反应器运行过程当中,微生物的数量基本稳定。本工作为结构类似的混合污染物的生物修复提供了一个新颖的思路。