污水处理厂接种物的多样性及对化学品生物降解的影响

林春骏,周林军,刘济宁,杨　倩,石利利①

(1.南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏 南京　210044;2.环境保护部南京环境科学研究所,江苏 南京　210042)



污水处理厂接种物的多样性及对化学品生物降解的影响

林春骏1,2,周林军2,刘济宁2,杨倩2,石利利1,2①

(1.南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏 南京210044;2.环境保护部南京环境科学研究所,江苏 南京210042)

摘要：生物降解是化学品在环境中的主要去除途径,接种物来源和特性是快速生物降解性测试结果产生差异的重要因素。从广州和贵阳市6家生活污水处理厂采集活性污泥和二级出水，分别培养得到64和52株细菌，共有菌属为气单胞菌(Aeromonas)、芽孢杆菌(Bacillus)和肠杆菌(Enterobacter)。变性梯度凝胶电泳结果显示，广州市3家污水处理厂活性污泥和二级出水条带数量分别为53~58和38~43条；而贵阳市3家污水处理厂分别为29~42和30~42条。6种来源的接种物对易降解的萘甲酸和难降解的4-硝基苄氯生物降解测试结果较一致，接种物来源差异对中等降解性的联苯生物降解结果影响显著，其接种物多样性与生物降解性呈正相关关系。

关键词：活性污泥；接种物；化学品；生物降解；生物多样性

持续地暴露在有毒化学品中,即使浓度极低,也可能对生态系统及人类健康产生潜在风险[1-2]。目前各国在新化学物质登记时都要求提交生物降解性数据,以评估化学品在环境中的降解性或持久性[3]。化学品的生物降解性测试主要依据世界经济合作与发展组织(OECD)化学品测试导则301快速生物降解性测试方法[4]。在快速生物降解性测试方法中影响因素复杂多样,如方法适用性、受试物浓度、接种物来源和种类及测试条件等,其中接种物的影响尤为重要。301方法有6种,其中301F方法(呼吸计量法)[5]和301D方法(密闭瓶法)[6]的接种物分别要求采用国内主要生活污水处理厂的好氧活性污泥或二级出水。

活性污泥和二级出水是一类非常复杂的微生物体系,包含了众多微生物菌属,这些微生物通过生长代谢和共代谢、自养和异氧、光能和化能、好氧和厌氧等一系列生化活动影响化学品的生物降解[7]。由于我国不同区域的生活污水处理厂工艺、运行工况、接种物不尽相同,不同地区的接种物对化学品的快速生物降解性影响较大。

笔者选择广州和贵阳市6家生活污水处理厂的活性污泥和二级出水为研究对象,通过分析接种物构成,研究其对不同特性化学品降解性的影响,分析化学品快速生物降解性测试结果产生差异的原因,阐明化学品生物降解过程中微生物的作用机理,为规范化学品生物降解性测试提供指导。

1材料与方法

1.1试验材料

联苯(分析纯,北京百灵威科技有限公司)、4-硝基苄氯(分析纯,北京百灵威科技有限公司)、磷酸氢二钾(分析纯,南京化学试剂有限公司)、二水合磷酸氢二钠(分析纯,南京化学试剂有限公司)、氯化铵(分析纯,南京化学试剂有限公司)、无水氯化钙(分析纯,南京化学试剂有限公司)、七水合硫酸镁(分析纯,南京化学试剂有限公司)、六水合氯化铁(分析纯,南京化学试剂有限公司)、十二水合磷酸氢二钠(分析纯,南京化学试剂有限公司)、UltraClean TM Soil DNA Isolation试剂盒(美国Mo BIO Lab)、Taq DNA 聚合酶(美国REGEN BIOTEC公司)。

1.2主要仪器设备

Mini-Q超纯水机(美国Miliipore公司)、分析天平(AG135,美国Mettler Toledo公司)、OM3100A生物降解系统(日本大仓)、Research Plus 单道可调量程移液器(德国Eppendorf公司)、变性梯度凝胶电泳仪(美国Bio-Rad公司)、溶解氧测定仪(HQ30d,美国哈希)。

1.3研究方法

1.3.1接种物采集

分别采集广州市(DTS、LD、LR)和贵阳市(XH、BY1、BY2)共6家市政污水处理厂的活性污泥和二级出水。活性污泥采自曝气池末端,二级出水取自相应污水处理厂二沉池出口。所有样品用灭菌玻璃瓶盛装并于4 ℃条件下保存运回实验室。一部分样品用于化学品快速降解性试验,一部分样品保存在-20 ℃用于DNA提取。同时参照HJ 505—2009 《水质五日生化需氧量(BOD5)的测定稀释与接种法》、GB/T 11901—1989 《水质悬浮物的测定重量法》和GB/T 5750.12—2006《生活饮用水检验规范》测定活性污泥和二级出水固体悬浮物浓度、菌落总数和BOD5。

1.3.2生物降解性测定

活性污泥取回后用自来水冲洗,再用试验培养基清洗3次。取少量污泥离心、烘干后测定干污泥含量。然后按照干污泥含量,用试验培养基配制成ρ为4 g·L-1的接种物悬浮液备用。二级出水用粗滤纸过滤,弃去前200 mL滤液,取剩余滤液作为接种物。采用301D密闭瓶法试验和301F呼吸计量法试验进行化学品生物降解性测试来确定所选化学品的生物降解能力。联苯、萘甲酸、2,4-二氯苯和4-硝基卞氯4种化学品性质及添加浓度见表1。

表14种化学品性质及添加浓度

Table 1Properties and concentrations of the four chemicals added

化学品微生物抑制EC50/(mg·L-1)理论需氧量ThOD1)/(mg·mg-1)ρ(301D添加量)/(mg·L-1)ρ(301F添加量)/(mg·L-1)联苯>10003.01230萘甲酸6542.233102,4-二氯苯49.71.183104-硝基苄氯29.41.21550

1)以 O2计。

301D试验中,二级出水接种物添加浓度为1 mL·L-1。在黑暗、恒温〔(20±1) ℃〕下培养,测定溶解氧并计算BOD5,最后用BOD5值除以理论耗氧量计算生物降解率。

301F试验中,接种物悬浮液添加浓度为30 mg·L-1,用BOD呼吸计量仪(OM3100,日本大仓)恒温下连续搅拌28 d,用与301D相似的方法计算生物降解率。当生物降解耗氧量达到理论需氧量(ThOD)的60%时,即认为该化学品能够快速生物降解[4]。

1.4DNA提取及PCR扩增和变性梯度凝胶电泳

-20 ℃条件下保存的接种物样品解冻后离心,沉淀部分使用UltraClean TM Soil DNA Isolation试剂盒提取DNA,然后用w为1%的琼脂糖凝胶电泳检测。DNA的PCR扩增体系均为50 μL体系:10×PCR 缓冲液5 μL,MgCl23.5 μL(20 mmol·L-1),dNTP 2 μL(10 mmol·L-1),上下游引物518R(5′-A￣T￣T￣A￣C￣C￣G￣C￣G￣G￣C￣T￣G￣C￣T￣G￣G-3′)和338F(5-C￣G￣C￣C￣C￣G￣C￣C￣G￣C￣G￣C￣G￣C￣G￣G￣C￣G￣G￣G￣C￣G￣G￣G￣G￣C￣G￣G￣G￣G￣G￣C￣A￣C￣G￣G￣G￣G￣G￣G￣G￣A￣C￣T￣C￣C￣T￣A￣C￣G￣G￣G￣A￣G￣G￣C￣A￣G￣C-3′)各1 μL(10 μmol·L-1),Taq DNA 聚合酶0.3 μL(1.5 U),DNA模板1 μL(15 ng),无菌超纯水36 μL。PCR产物用w为1%的琼脂糖凝胶检测。变性梯度凝胶电泳(DGGE)采用CBS-DGGE 电泳系统(美国CBS Scientific公司),聚丙烯酰胺凝胶浓度为8%,变性梯度从35%至65%(100%的变性剂溶液含7 mol·L-1的尿素和40%甲酰胺)。电泳缓冲液为1×TAE,PCR 产物上样量为500 ng,60 ℃,100 V 电泳12 h,EB 染色20 min,UVP 凝胶影像分析系统拍照。DGGE指纹图谱采用GelcomparⅡ软件分析。其中,聚类分析使用非加权组平均法(UPGMA)。用于计算群落生物多样性的指标有:(1) 香农(Shannon)指数:H=-Σ(ni/N) ln (ni/N)。式中，ni为单一条带峰面积;N 为所有峰的总面积。(2) 条带数量S。

2结果与分析

2.1接种物基本性质

6家污水处理厂活性污泥和二级出水理化性质指标和微生物学指标见表2。ρ(固体悬浮物)为1.9～5.0 mg·L-1,介于OECD导则范围(2～5 mg·L-1);二级出水中为8.7～18 mg·L-1,也达到GB/T 3838—2002《地表水环境质量标准》中1级B标准。6家污水处理厂BOD5去除率都大于85%。

6家污水处理厂活性污泥菌落数(以CFU计)为105～107mL-1,二级出水菌落数为104mL-1,活性污泥菌落数高于二级出水1～2个数量级。OECD快速生物降解性测试方法要求301F和301D试验中细胞数(以CFU计)分别达到106~108和104~106mL-1,该研究301F试验介质中污泥添加浓度为0.03 g·L-1,301D试验介质中二级出水添加浓度为1 mL·L-1。除了贵阳BY1厂活性污泥细胞数未达到方法要求之外,其他污水处理厂试验介质中细胞数均达到OECD化学品生物降解测试导则要求。

表2活性污泥和二级出水基本性质及微生物指标

Table 2Properties and microbiological indices of active sludge and secondary effluent

城市污水处理厂代号二级出水活性污泥BOD5去除率/%ρ(固体悬浮物)/(mg·L-1)菌落数1)/mL-1微生物种类香农指数ρ(固体悬浮物)/(g·L-1)菌落数1)/mL-1微生物种类香农指数广州DTS93.4111.1×104113.392.73.2×106113.71LD95.4161.3×10493.321.92.6×106123.76LR86.99.42.0×104113.455.02.2×10693.81贵阳BY189.78.72.8×10483.221.91.1×105133.48BY296.8131.4×10463.292.84.4×107103.19XH92.1181.9×10473.473.62.2×10693.40

1)以CFU计。

2.2可培养微生物菌落分析

6家污水处理厂活性污泥中培养得到64株细菌,二级出水中培养得到52株细菌。各污水处理厂活性污泥比二级出水多0～3株,广州3家活性污泥菌株数与贵阳持平,但是二级出水比贵阳多10株,显示出一定的差异。

使用系统发育树方法将6种不同来源的活性污泥和二级出水中微生物归类为8个菌属(表3)。

表3可培养微生物菌属

Table 3Genera of culturable bacteria

城市污水处理厂气单胞菌芽孢杆菌肠杆菌不动杆菌假单胞菌金黄杆菌微杆菌泛菌代号(Aeromonas)(Bacillus)(Enterobacter)(Acinetobacter)(Pseudomonas)(Chryseobacterium)(Exiguobacterium)(Pantoea)广州DTS△○△○○○△○LD△○△○△○○△○○△LR△○△○△○○贵阳BY1△○△○△○△△○△BY2△○△○○△XH△○△○△○○△△○

△指活性污泥中培养得到;○指二级出水中培养得到。

气单胞菌(Aeromonas)、芽孢杆菌(Bacillus)和肠杆菌(Enterobacter)是接种物中普遍存在的菌属,这3种菌属几乎同时存在于所有的活性污泥和二级出水中,该结果与南京市4家污水处理厂分离得到的常见菌株相同[8]。

鉴定得到的所属菌种及对化学品降解的生物学意义如下:

气单胞菌(Aeromonas)包括嗜水气单胞菌(Aeromonashydrophila)、中间气单胞菌(Aeromonasmedia)、豚鼠气单胞菌(Aeromonascaviae)和点状产气单胞菌(Aeromonaspunctata)。需氧或兼性厌氧,化能异养,发酵葡萄糖产酸,可降解纤维素类物质(羧甲基纤维素钠)为单糖。

芽孢杆菌(Bacillus)包括枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)、蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)、弯曲芽孢杆菌(Bacillusflexus)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)、甲基营养型芽孢杆菌(Bacillusmethylotrophicus)和同温层芽孢杆菌(Bacillusstratosphericus)。需氧或兼性厌氧,一些芽抱杆菌具有反硝化能力,可用于生物脱氮,还可用于农药、氯苯类稳定剂的降解,求甲基化及半纤维素分解[9]。

肠杆菌(Enterobacter)包括大肠杆菌(Escherichiacoli)、变形杆菌(Proteussp.)、产碱普罗威登斯菌(Providenciaalcalifaciens)、粘质沙雷氏菌(Serratiamarcescens)、弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacterfreundii)和克雷伯氏菌(Klebsiella)。兼性厌氧,有呼吸和发酵2种类型的代谢,化能有机营养,有的能发酵和产气。

不动杆菌(Acinetobacter)主要为琼氏不动杆菌(Acinetobacterjunii)。专性好氧,不发酵糖类，不还原硝酸盐。不动杆菌是除磷的优势良种,有些种可降解氯苯类稳定剂。

假单胞菌(Pseudomonas)主要为恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)。能以多种有机物为碳源和能源,利用有机氮和无机氮为氮源,严格有氧呼吸代谢,假单胞菌在环境治理过程中应用较广泛。

金黄杆菌(Chryseobacterium)可降解纤维素[10]以及苯并芘等多环芳烃[11],对烃类等物质具有广泛的利用能力[12]。

微杆菌(Exiguobacterium)是兼性厌氧菌,具有氧化酶活性和硝酸盐还原能力,可分解有机污染物(偶氮染料、农药、石油等),转化重金属[13]。

泛菌(Pantoea)兼性厌氧,可还原硝酸盐，发酵D乳糖和麦芽糖等[14]。

总体而言,可培养微生物以好氧或者兼性厌氧为主,这些接种物对于碳、氮磷的去除都具有非常重要的意义。

2.3微生物多样性分析

图1为活性污泥和二级出水的DGGE图谱,同一来源接种物产生的2块凝胶板中的条带非常相似,平行性较高。不同来源接种物中接种物种类非常丰富,可以看出活性污泥中接种物种类多于二级出水。广州市3家污水处理厂活性污泥凝胶板中污泥条带亮度较均匀,没有特别明显的优势种群,说明接种物群落结构比较合理。贵阳市3家污水处理厂活性污泥凝胶板中污泥条带位置非常接近,表明微生物种群相似度较接近。

图1不同来源接种物16S rDNA V3片段PCR产物的DGGE图谱

Fig.1DGGE profiles of V3 fragments of 16S rDNA gene of the inocula different in source

香农指数是衡量微生物多样性的重要指标。广州DTS、LD和LR污水处理厂活性污泥香农指数为3.71～3.81,二级出水为3.32～3.45,贵阳市BY1、BY2和XH污水处理厂活性污泥为3.19～3.48,二级出水为3.22～3.47,广州市高于贵阳市,其中贵阳市BY2污水处理厂最低。总体而言，6家污水处理厂香农指数都高于JUANG等[15]对好氧颗粒污泥膜反应器的研究结果(香农指数为2.77～2.89)。

由图2可知,广州市3家污水处理厂活性污泥条带数为53～58条,二级出水为38～43条;贵阳市3家污水处理厂活性污泥条带数为29～42条,二级出水为30～42条,广州市污水处理厂接种物微生物多样性明显高于贵阳市。

图2DGGE图谱凝胶条带数

Fig.2Numbers of bands in DGGE profiles

2.4化学品生物降解性

301D和301F试验测定的4种化学品的生物降解曲线见图3。在301D试验中,只有广州DTS厂生物降解率超过60%,其余皆未达到60%,6个污水处理厂生物降解率从高到低依次为DTS、LD、LR、XH、BY2、BY1,广州市3家污水处理厂二级出水作为接种物时的生物降解率皆高于贵阳市。301F试验中。BY1、LR、DTS、LD厂生物降解率达60%,XH、BY2厂分别为42%和30%。301F试验通过概率高于301D,主要是由于301F试验中微生物浓度比301D中微生物浓度高约2个数量级。BLOK等[16]研究结果也表明,301F试验对化学品的降解率通过水平(60%)的概率大于301D试验。萘甲酸在不同来源接种物中都发生降解。对于易降解化学品,接种物的差异对结果影响不大。另一方面,对于易降解化学品,不论采用301D方法还是301F方法,其测试结果都较一致。

图中虚线为快速生物降解通过水平。

在所有二级出水中2,4-二氯苯酚降解率都达到60%。而在301F试验中,降解率达到60%的只有LR、BY1和DTS厂。2,4-二氯苯酚对其余3种接种物产生了抑制,使得氧消耗量低于接种物空白对照,从而得到表观的负降解率,其实质是2,4-二氯苯酚未发生降解。通过301F降解曲线可以看出,在降解初期，2,4-二氯苯酚对所有接种物都产生抑制,大约5 d后,LR、BY1和DTS厂这3种接种物中微生物适应并开始加速降解2,4-二氯苯酚,而直至试验结束,BY2、XH和LD厂的接种物也未适应2,4-二氯苯酚。2,4-二氯苯酚对微生物有毒性,活性污泥呼吸抑制浓度ρ(EC50)为49.7 mg·L-1,301D和301F试验添加浓度ρ分别为3和10 mg·L-1,约为EC50的1/15和1/5,结合降解曲线可以得出,试验浓度ρ为EC50的1/15时,对微生物无影响,而在ρ为EC50的1/5时微生物受到化学品抑制的可能性仍极大。

301D试验中,广州DTS、LD和LR厂4-硝基苄氯降解率分别为9.0%、38%和30%,在贵阳BY1、BY2和XH厂的降解率分别为-6.3%、-2.6%和2.0%,且在试验期间观察到对贵阳接种物有轻微抑制作用。在301F试验中,由于ρ(4-硝基苄氯)(50 mg·L-1)高于ρ(EC50)(29.4 mg·L-1),因此试验期间所有来源的活性污泥都受到抑制,未发生降解。

图4为6家污水处理厂接种物对4种化学品生物降解性结果。对于无毒、易降解的化学品(萘甲酸),各种接种物(包括二级出水和活性污泥)皆能使其降解,且降解结果较一致。对于难降解的化学品(4-硝基苄氯),无论是广州还是贵阳市的二级出水和活性污泥都无法使其降解,降解结果也较一致。对于无毒、中等降解性化学品(联苯),各地区接种物降解结果差异较大,301D试验降解率为21%～66%,301F试验降解率为31%～100%。各地区接种物中微生物群落的不同导致微生物利用化学品能力差别较大。

图46家污水处理厂接种物对4种化学品的生物降解率

Fig.4Biodegradation rates of the 4 chemicals inoculated with inocula isolated from 6 different sewage treatment plants

3讨论

3.1化学品性质对生物降解结果差异的影响

在欧盟呼吸计量方法第2次校准比对试验中[17],25个参加的GLP实验室使用当地的接种物对12个化学品进行生物降解性结果比对,结果表明4-硝基苯酚等5个化学品中大约只有2/3的实验室达到通过水平,主要原因为接种物来源不同。NYHOLM[18]进一步研究了4-硝基苯酚生物降解性结果差异性较大的原因,认为与这类化学品的毒性和降解途径等有关。由于4-硝基苯酚降解性适中,28 d降解率达60%的快速生物降解性判别标准可能会产生较大的结果差异,此时可使用10 d观察期的标准进行判断。对于有毒化学品(2,4-二氯苯酚和4-硝基苄氯),301D方法因为浓度设置较低,试验结果较合理,能客观地反映其生物降解性。而301F方法由于精度的原因,化学品受试浓度较高,无法正确测试这类化学品的生物降解性。

3.2接种物多样性对生物降解结果差异的影响

接种物来源对化学品生物降解结果具有较大影响。无论是以活性污泥为接种物的301F试验,还是以二级出水为接种物的301D试验,广州市3家污水处理厂接种物对联苯的生物降解性都高于贵阳市,接种物生物学指标显示广州市3家接种物微生物多样性比贵阳市丰富,因此可以认为微生物多样性有利于化学品的生物降解。这种差异一方面可能是由于污水处理厂本身的工艺原因,广州市3家污水处理厂皆为A2/O工艺,而贵阳市3家污水处理厂皆为SBR工艺。广州属于亚热带季风气候,常年气温较高,年平均温度约为22 ℃。而贵阳属于亚热带湿润性季风气候,常年气温较低,年平均温度约为16 ℃。广州潮热的环境更利于微生物生长。ANTONIO等[19]在烃类物质污染的沉积物生物修复试验中研究表明,温度是影响微生物丰度、生物多样性和降解的主要原因,在有氧条件下,35 ℃时微生物多样性及均匀性相比于20 ℃时显著增加,烃类物质的生物效率与微生物多样性及均匀性呈正相关。

ANNA等[20]研究表明营养成分的增加能提高微生物多样性。根据2008年《第一次全国污染源普查城镇生活源产排污系数手册》,结合行政区域和地理环境因素、城市经济水平、气候特点和生活习惯等将全国生活污水、生活垃圾的产生和排放系数划分为不同的区域,广州、贵阳分属于2区1类和4区2类,2区1类所列居民生活污水中产排污系数,包括人均COD、BOD5、氨氮、总氮、总磷，都明显高于4区2类,即广州市生活污水能提供微生物生长所需的更多能量,这也可能是广州市微生物多样性丰富的原因。

化学品在环境中的降解影响因素很多,降解过程也非常复杂。化学品分子结构在由大到小的降解过程中会涉及氧化酶、还原酶、裂合酶、转移酶、异构酶、水解酶和合成酶等一系列酶或辅酶的相互作用,这些都需要多种微生物共同参与、协同降解化学品。JOHNSON等[21]认为,理论上污水处理厂中微生物菌落的多样性能包含更多的对生态系统功能有利的菌株,其对10个污水处理厂的菌落与微量污染物的生物转化研究表明,微生物多样性能够促进微量污染物的生物转化。

微生物之间存在诸多相互作用,包括共生、互利共栖、互养共栖、协同共栖、偏离共栖、互生等，都有助于化学品的降解。YANAGITA等[22]研究表明环境中存在2种类型的微生物:贫营养微生物和富营养微生物。高浓度化学品在环境中先由富营养微生物降解,待化学品浓度较低后,再由贫营养微生物降解。总体而言,生物多样性能使多种微生物协同降解化学品。

3.3接种物驯化程度对生物降解结果差异的影响

广州市DTS和LR厂的接种物对有毒化学品(2,4-二氯苯酚)具有一定的降解能力。可能是因为广州市化工行业发达,微生物不断地受到生活污水中各类化学品的驯化,对有毒化学品适应能力较强,甚至于生长了一些化学品降解优势种群。HOREL等[23]研究也表明,用烃类化学品驯化的微生物,对柴油的生物降解性显著提升,停滞期也从12～26 d缩短至5～8 d。

如果化学品能快速生物降解,表明其在环境中可被迅速并彻底地降解,因此快速生物降解性测试是一种筛选水平的测试,其主要用于化学品风险评估目的,测试条件较苛刻,要求接种物不经过化学品驯化,尤其是受试化学品的驯化。从这种角度来说,广州市污水处理厂的接种物并不十分适合用于快速生物降解性测试,更适合用于固有生物降解性测试。

4结论

采集了广州、贵阳市共6家污水处理厂活性污泥和二级出水,使用变性梯度凝胶电泳等方法研究微生物种类及生物多样性指标,同时作为快速生物降解测试接种物,比较了接种物生物多样性及来源等因素对4种不同性质化学品快速生物降解性的影响,结果表明:

(1)从污泥中培养得到64株细菌,二级出水中培养得到52株细菌,所有微生物归类为8个菌属,其中气单胞菌(Aeromonas)、芽孢杆菌(Bacillus)和肠杆菌(Enterobacter)是接种物中普遍存在的菌属。

(2)广州市3家污水处理厂活性污泥条带数为53～58条,二级出水为38～43条,贵阳市3家污水处理厂活性污泥条带数为29～42条,二级出水为30～42条,香农指数也表明广州市污水处理厂接种物微生物多样性明显多于贵阳市。

(3)对于无毒、易降解的化学品(萘甲酸),各接种物降解结果较一致。对于难降解的化学品(4-硝基苄氯),所有来源接种物都无法使其降解。对于无毒、中等降解性化学品(联苯),各地区接种物降解结果差异较大。生物降解性与微生物多样性呈现正相关关系。对于有毒化学品(2,4-二氯苯酚和4-硝基苄氯),301D方法因为浓度设置较低,试验结果较合理,能客观反映其生物降解性。

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(责任编辑： 陈昕)

Diversification of Inocula and Its Effect on Biodegradation of Chemicals in Sewage Treatment Plant.

LINChun-jun1,2，ZHOULin-jun2，LIUJi-ning2，YANGQian2，SHILi-li1,2

(1.School of Environmental Science and Engineering, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China;2.Nanjing Institute of Environmental Sciences， Ministry of Environmental Protection, Nanjing 210042, China)

Abstract:Biodegradation is a major means to eliminate chemicals in environment. Sources and bio-characteristics of inocula are the major factors affecting biodegradability of chemicals. Activated sludge and secondary effluent was collected from 6 sewage treatment plants in Guangzhou and Guiyang City and cultivated for isolation of biodegrading bacteria. A total of 64 and 52 strains of bacteria were isolated from the sludge and effluent collected in Guangzhou and Guiyang City, respectively, Aeromonas, Bacillus, and Enterobacter were common strains included in the two groups. Polymerase chain reaction analysis shows that 53-58 and 38-43 bands were detected in the sludge and effluent, respectively, collected from the three sewage treatment plants in Guangzhou City, and 29-42 and 30-42 bands in the sludge and effluent, respectively, collected from the three sewage treatment plants in Guiyang City. They were used as inocula for biodegradation of chemicals. Test of the inocula from 6 different sources biodegrading readily degradable naphthoic acid and hardly degradable 4-nitro benzyl chloride show that they were more or less the same in degrading effect, but they varied in effect of degrading moderately degradable biphenyl and 2,4-dichlorophenol,which displayed inhibitory effects on the inocula. All the findings show that biodegradation of the pollutants is positively related to diversity of the inocula.

Key words:activated sludge;inoculum;chemicals;biodegradation;biodiversity

作者简介：林春骏(1990—),男,江苏南京人,硕士生,主要从事化学品生态效应测试方面的研究。E-mail: lincj@aliyun.com

通信作者①E-mail: sll@nies.org

基金项目：国家高技术研究发展计划(2013AA060A308);环保公益性行业科研专项(2013467028);中央级公益性科研院所基本科研业务专项

收稿日期：2015-03-25

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.01.017

中图分类号：X703

文献标志码：A

文章编号：1673-4831(2016)01-0102-08