2,4,6-三氯酚在盐城湿地土壤中的吸附与生物降解初步研究

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2,4,6-三氯酚是造纸废水中的有机污染物之一,具有毒性强、难生物降解等特点。由于盐城湿地部分区域长期作为人工湿地处理造纸废水,可能会造成2,4,6-三氯酚在湿地土壤中积累,危害湿地生态环境。因此本文选取盐城人工湿地土壤作为研究对象,研究2,4,6-三氯酚在其中的吸附迁移规律及土壤降解特征,又从该土壤中分离出一种优势降解菌,初步考察了其降解特性,并将该菌株接种到湿地土壤中,分析其对土壤中2,4,6-三氯酚的降解效果,以期为湿地的污染修复及环境保护提供理论基础。  采用吸附实验研究了2,4,6-三氯酚在该土壤中的动力学和热力学吸附特征,并考察了溶液中不同pH及离子强度处理对土壤吸附2,4,6-三氯酚的影响。结果表明,在液土比为10∶1溶液pH为3-9时,吸附系数Kd随pH的升高而降低,由8.01 L/g降到1.57 L/g;当离子强度(CaCl2溶液)为0、0.01和0.1 mol/L时,该土壤对10 mg/L2,4,6-三氯酚的吸附量则分别为20.64、26.62和39.57 mg/kg。与拟一级动力学模型和拟二级动力学模型相比,双室一级动力学模型能较好地模拟湿地土壤对2,4,6-三氯酚的动态吸附过程。在15、25和35℃温度下Freundlich方程能较好地拟合2,4,6-三氯酚的吸附等温线,吸附系数Kf随温度的升高而升高,依次为5.91、7.35和11.14(mg/kg)·(mg/L)-n,表明该吸附过程为自发的吸热反应。此外,通过淋溶实验可知,当淋溶液pH为4.0、6.5和9.0时,2,4,6-三氯酚的淋出率分别为10.27%、12.91%和16.58%,2,4,6-三氯酚淋溶性较强,易对地下水造成污染。  本文在室内环境研究了2,4,6-三氯酚在湿地土壤中的主要影响因素及生物降解特征。结果表明,在25℃和35℃温度下,2,4,6-三氯酚的半衰期分别为98.88和57.52天,可见,35℃的环境更有利于2,4,6-三氯酚的降解,培养40天后,其降解率达到40.61%;当土壤中2,4,6-三氯酚的添加浓度为10 mg/kg,其降解半衰期为33.34天,这比50 mg/kg2,4,6-三氯酚的半衰期(98.88天)明显缩短,高浓度2,4,6-三氯酚对微生物毒害较大,严重抑制微生物降解作用。2,4,6-三氯酚在灭菌和未灭菌土壤中降解半衰期分别为258.64和98.88天,由此可知,微生物在2,4,6-三氯酚降解过程中起重要作用。  本文从湿地土壤中筛选出一种优势降解菌,利用16S rRNA序列分析法鉴定其为锤形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis WTXJ1-4),并通过微生物摇瓶实验研究了底物初始浓度、温度、pH值等因素对该菌株降解2,4,6-三氯酚的影响。2,4,6-三氯酚浓度在50-600 mg/L范围内,该菌株对其降解率随浓度升高而下降;同时,该菌株降解性能受环境温度及pH影响较大,偏离最佳生长条件,其对2,4,6-三氯酚的降解效果显著下降,最适生长温度在35℃C左右,并且在中性条件下降解性能最佳。结果表明,该菌株接种到湿地土壤中能促进2,4,6-三氯酚的降解。
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