当前,世界上许多国家存在环境雌激素污染问题,这已引起学者的广泛关注。雌激素可扰乱生物体内天然激素的运输、分泌、合成、结合和代谢,造成生物体生殖、免疫、神经等系统的多种病变,严重威胁人类和动物的安全与健康。污水和畜禽粪便是环境雌激素的主要来源。如何利用功能微生物来高效降解污水和畜禽粪便中雌激素以有效降低环境雌激素污染风险,已成为国内外关注的热点之一。实验室筛选的游离菌株可能会因不适应环境而活性被抑制或与土著微生物竞争中处于劣势。能否采用固定化技术,将雌激素降解菌固定化并应用于污水和畜禽粪便中雌激素的处理?国内外相关研究仍少有报道。雌二醇(E2)是一种常见的天然雌激素,是如今诸多环境雌激素中作用最强的一种,其在污水和畜禽粪便中检出率高。本研究从活性污泥中驯化、分离得到1株能以E2为唯一碳源生长的红球菌菌株(Rhodococcussp.JX-2),研究了该降解菌生长及降解E2的特性;研制了微生物固定化菌剂;优化了固定化菌剂的最适环境条件;探究了固定化菌剂对污水和牛粪中E2的去除效能;探讨了几种常用抗生素对降解菌降解性能的影响。取得主要结果如下:(1)筛选获得的降解菌JX-2能以E2为唯一碳源生长,经对其形态特征、生理生化以及16S rRNA基因序列分析,确定该降解菌为红球菌(Rhodococcussp.)。得出了菌株JX-2在LB液体培养基中最适生长条件为温度30℃、pH值8.0、总含盐量10g.L-1、装液量20mL(150mL锥形瓶)。纯培养条件下菌株JX-2能高效降解E2。菌株降解E2的最适pH值为7.0,最适温度为30℃,最适接种量为5%。E2初始浓度为30mg.L-1、培养温度30℃、摇床转速150r·min-1条件下,5%的接种量处理7d后菌株对E2的降解率高达94%以上。菌株JX-2具有非常强的环境适应能力,在高浓度E2(50 mg.L-1)环境中仍能生长良好并发挥高效降解性能。(2)通过正交试验确定了海藻酸钠包埋菌株JX-2的最佳固定化条件:海藻酸钠质量分数4%,菌悬液与海藻酸钠体积比1:1,CaC12.2H20质量分数5%,4℃条件下交联6 h。研究了环境条件对固定化菌剂去除E2的影响。结果表明,当环境条件比较温和时,固定化菌剂对水溶液中E2的去除率与游离菌差异不明显;但当环境条件比较恶劣时,固定化菌剂的E2去除率明显大于游离菌。固定化菌剂去除E2的最适条件为:pH7.0,温度3℃,接种量5%。当水溶液中E2浓度小于50mg.L-1时,固定化菌剂对E2的去除能力与游离菌无显著差别;但当E2浓度大于50 mg·L-1时,固定化菌剂的E2去除率高于游离菌。在南京市某小型湖泊采集的3个污水样品中,检测到E2浓度分别为55.59、39.78、43.35 ng·L-1;通过固定化菌剂处理7 d后,污水中E2去除率分别为73.5%、64.4%和100%。采集自奶牛场的4个牛粪样品中,检测到E2浓度分别为146.31、148.84、158.70和174.01 μg.kg-1;固定化菌剂处理7 d后,牛粪中E2的去除率均在81%以上。(3)通过药敏试验测得12种抗生素对菌株JX-2的最小抑菌浓度(MIC)。其中,菌株JX-2对青霉素和红霉素的耐药性很低,对氯霉素、土霉素和磺胺嘧啶的耐药性相对较高,对于其它抗生素的耐药性介于两者之间。研究了低浓度抗生素(浓度小于MIC值)和高浓度抗生素(浓度大于MIC值)对菌株生物量及降解性能的影响。在降解性能方面,1 d和3 d时低浓度抗生素导致菌株降解E2的降解率比对照(CK)有所下降,但7 d时菌株已经适应低浓度抗生素胁迫,其E2降解率明显上升,可达到76%～89%。1d、3d、5d和7d内,高浓度抗生素均导致菌株E2降解率低于CK;7 d时菌株对E2的降解率为20%～35%,低于CK降解率(91.3%)。在生物量方面,浓度低于MIC值的抗生素对菌株的生长没有明显的影响;而高浓度抗生素则会抑制菌株JX-2生长。研究了混合抗生素对菌株JX-2降解E2的影响。当抗生素浓度为10.0μg·L-1、100.0 μg·L-1和1.0 mg·L-1时,混合抗生素对纯培养条件下菌株JX-2的降解并无影响,7 d降解率可达90%以上;但当抗生素浓度增大到10.0 mg.L-1时,混合抗生素明显抑制了菌株对E2的降解,7 d时E2降解率仅48.2%。当各抗生素浓度为10.0μg·L-1、100.0 μg·L-1和1.0mg·L-1时,菌株JX-2对污水中E2具有良好的降解效果(降解率>80%)。