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环保领域

众邦EM复合菌对水体苯胺、N和P生物修复的研究报告

来源：原创日期：2015/4/15 11:22:00人气：

苯胺是人类日常经营活动中广泛应用的化工原料，主要用于印染、塑料、农药和医药工业等，它是水体中需要优先控制的污染物，是严重污染环境和危害人体健康的有害物质，可导致溶血性贫血，中毒性肝炎和癌症(如膀胱癌等)。

苯胺废水处理方法的有很多，常用的主要有吸附、催化降解、植物修复，微生物处理等。植物修复废水成本低，无次生污染，适合于原位修复。植物对有机污染物的修复报道较多，但是多为同一植物对不同污染物的修复作用研究；不同植物对有机污染物修复能力的差异比较研究报道较少且多基本集中在农药修复上；不同植物对水体苯胺修复能力差异及影响因素的研究的报道甚少；此外，不同植物对n、p修复能力比较研究不多。更重要的是，em复合菌与植物间有无交互作用，交互作用对水体有机污染物、n和p修复有何影响，未见到报道。

本试验选择几种较常见的植物，和众邦em复合菌，通过单因素和多因素随机区组设计，探索em复合菌与植物间是否存在无交互作用以及对水体有机污染物、n和p修复有何影响。

一、材料与方法

修复试验在夏天于温室中采用直径20 cm、高 21 cm塑料桶，盛装5 l自来水,混入30 mg/l的苯胺，对栽培植物进行72 h模拟。试验处理为：无植物，水葫芦，水花生，美人蕉，水浮莲，蕹菜，香蒲，植物均采用已在水中生长半个月以上的均匀一致的材料。

1．1 不同植物及根际微生物对水体苯胺修复影响

试验采用随机区组设计，两因素分别为植物处理和抑菌处理。抑菌处理的水平有：抑菌和对照。采用10mg/l 氨苄青霉素抑制微生物生长，以不加氨苄青霉素为对照。重复3次。处理72 h测定水体苯胺剩余量，苯胺测定方法参照gb11889-89采用n-(1-萘基)乙二胺偶氨分光光度法。处理5d后对3个重复植株取样混合，按1：1加入蒸馏水，匀浆取滤液，1 000r/min 离心15 min，取上清液，参照gb11889-89测定植物体残余苯胺含量。

1．2 em复合菌与植物对水体苯胺、n、p联合修复

由河南省新乡市众邦生物制品有限公司提供的净水专用型em复合菌，em复合菌加入量为1‰。

1．2．1 em复合菌、抑菌、培养剂对水体苯胺的植物修复影响试验

采用两因素随机区组设计，两因素分别为植物处理和外部因素处理。外部因素处理设10 mg/l氨苄青霉素(抑菌)、1％em复合菌、100 mg/l培养剂3个水平。其中培养剂处理模拟cod的影响。

1．2．2 em复合菌对水体n、p的植物修复影响试验

采用随机区组设计，两因素分别为植物处理和em复合菌处理。em复合菌处理设对照和加1％em复合菌两个水平，重复3次。试验采用1/4剂量霍格兰营养液作为模拟水体，即配方为ca(no3)2·4h2o 236.3 mg/l、kno3 151.8 mg/l、nh4h2po4 28.8 mg/l、mgso4·7h2o 123.23 mg/l、fena2edta 3.276 mg/l、h3bo3 0.286mg/l、mnso4·4h2o 0.213 mg/l、znso4·7h2o 0.022mg/l、cuso4·5h2o 0.008 mg/l、(nh4)6mo7o24·4h2o 0.002 mg/l。处理结束后测定水体中剩余的溶解态n、p的量。n测定方法为水过滤后稀释25倍采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法。p测定方法为水过滤后稀释20倍钼蓝比色法。

二、结果与分析

2．1 不同植物及根际微生物对水体苯胺修复影响

30 mg/l-苯胺模拟水体在植物处理及抑菌处理试验72 h后，各小区剩余苯胺质量分数结果如表1。

表1 不同植物及根际微生物对水体苯胺修复的影响（mg/l）

注：平均数后字母为新复极差法多重比较结果，以下各表同。

随机区组设计方差分析表明抑菌处理(f=18.81 )及植物处理( f=32.34 )均极显著影响苯胺修复效果，而两者的交互作用(f=1.32)对苯胺修复无显著影响。由于抑菌处理只有抑菌和对照两个水平，即抑菌(苯胺剩余平均10.79 mg/l修复效果极显著低于对照(苯胺剩余平均6.86 mg/l )，即氨苄青霉素抑制了水中原有微生物的降解作用。由于对应抑菌处理修复效果均低于对照，因此分析抑菌条件下植物处理效果意义不大，只分析对照(不抑菌)条件下差异，采用单因素方差分析方法，结果得到对照中植物处理对苯胺修复能力有极显著差异(f=35.45)。平均数多重比较结果如表1。与无植物比较，各种植物对苯胺均有极显著的修复作用。6种植物之间修复能力也存在极显著差异，其中蕹菜、水葫芦、水浮莲显著好于美人蕉、水花生、香蒲。修复能力可能与植物生长快慢有关。从修复机理上看，抑菌无植物处理苯胺剩余平均值比原处理量减少7.92 mg/l (占26.40％)，由于苯胺易挥发，抑菌条件下的减少主要原因为挥发或光解。对照无植物处理比抑菌无植物处理多去除2.15mg/l，即原有微生物修复占7.17％。在不抑菌处理(对照)中有植物处理比无植物处理多去除苯胺10.97～19.13 mg/l，即植物起的作用占36.57％～63.77％。通过测定表明对照5 d后处理植株体苯胺剩余量少，推算剩余量低于处理量的0.04％，即苯胺不会在植物体内长期残留，已通过植物挥发、植物降解或植物固定去除。

2．2 em复合菌与植物对水体苯胺、n、p联合修复

2．2．1 em复合菌等外部条件对水体苯胺的植物修复影响

模拟研究外部条件：抑菌、加em复合菌、加培养剂对植物修复水体苯胺的影响，试验结果剩余苯胺数据如表2。

表2 抑菌、em复合菌与蔗糖对植物修复水体苯胺影响（mg/l-1）

方差分析结果表明不同植物对苯胺修复效果有极显著差异(f=16.93)，且对照处理系列数据与前一试验相近。外部条件处理显著影响植物对水体苯胺的修复(f=3.61 )，多重比较如表2。抑菌降低苯胺修复能力，与前一试验结果相似。em复合菌处理虽然降低苯胺修复效果，但是与对照比较未达到显著水平。培养剂(cod)也抑制水体苯胺的植物修复。

2．2．2 em复合菌对水体n的植物修复影响

1/4剂量霍格兰营养液含232.5 mg/l。no3，7.55mg/lp。经测定试验中em复合菌加入的同时带入10.27 mg/l no3；和 1.32 mg/l p。不同植物及em复合菌处理后，水体剩余溶解态no；质量分数如表3。

表3 em复合菌对水体no3-的植物修复影响（mg/l）

随机区组设计方差分析表明，不同植物对n修复能力存在极显著差异(f=29.19 )。采用交互作用对平均数进行多重比较如表3。修复效果水花生>水葫芦>蕹菜>香蒲>美人蕉>水浮莲>无植物。其中水浮莲、水花生修复效果不显著，其他植物处理效果显著或极显著。em复合菌极显著提高水体中n 的修复(f=729.17 )，em复合菌处理剩余no；平均值为41.20 mg/l，而对照为168.60 mg/l，大幅度减少，原因为em复合菌中含有反硝化细菌可以还原脱氮，另外也可能有一部分n形成了微生物菌体。加菌处理与植物处理交互作用极显著影响水体n的修复(f=17.75)。美人蕉加em复合菌处理及水花生加em复合菌处理对水体n的修复效果最好。

2．2．3 em复合菌对水体p的植物修复影响

众邦em复合菌对水体p植物修复效果如表4。

表4 em复合菌对水体p植物修复的影响（mg/l）

方差分析显示加菌处理(f=8.75)、植物处理(f=8.09)和它们的交互作用(f=7.14)均对水体p修复有极显著作用。采用交互作用进行平均数多重比较如表4。植物能降低水体p含量，只有美人蕉对水体p修复效果显著好于其他植物处理，蕹菜好于无植物处理，剩余处理间无显著差异，效果均未达到显著。植物加1％em复合菌处理极显著增加水体p剩余量，这部分p主要是来自于em复合菌。在所有处理中水葫芦加em复合菌或美人蕉不加em复合菌对水体p修复效果最好，显著好于其他处理。

三、讨论

3．1 不同植物及根际微生物对水体苯胺修复影响

本研究植物对水体苯胺修复起的作用占36.57％～ 63.77％。水葫芦清除水中马拉硫磷起了9％的作用 1，水葫芦清除水中甲基对硫磷植物贡献率为67.28％，微生物降解占23.97％，本试验水葫芦和蕹菜所起的作用接近于前述报道水葫芦修复甲基对硫磷的结果。水葫芦对苯胺的修复能力也与水葫芦对萘污水的净化率相近。本试验去除效果变化范围也与傅以刚等报道3种植物对水中乐果去除率36.9％～59.8％相近，降解速率也与报道的毛茛对水中多环芳烃的降解半衰期为58.7 h相近。本试验处理5 d后植物体苯胺残留很少，表明苯胺通过植物挥发、植物降解或植物固定去除，由于苯胺易挥发，估计植物挥发占主要作用，三者所占的具体比例，待进一步研究。氨苄青霉素抑制了水中原有微生物对苯胺的降解作用。本试验微生物作用接近于前述报道水葫芦修复马拉硫磷的结果。微生物能降解苯胺，分离出一株假单胞菌pn1001，能降解89％的苯胺。

3．2 em复合菌与植物对水体苯胺、n、p联合修复

3．2．1 em复合菌对水体苯胺的植物修复影响

本研究结果em复合菌处理虽然降低苯胺修复效果，但是与对照比较未达到显著水平，说明苯胺修复微生物为特定微生物，em复合菌对苯胺的修复能力很差或无效果。降低苯胺修复可能原因为em复合菌抑制原有微生物中降解苯胺微生物活性，水花生、香蒲处理中可能存在这方面的原因。cod(培养剂)处理显著降低苯胺修复能力，原因可能为cod降低水体溶解氧，抑制好氧菌对苯胺的降解或降解苯胺微生物以红糖作为替代碳源而不利用苯胺，或者培养剂的加入阻碍了苯胺被植物吸收，蕹菜处理中可能存在此方面原因。然而修复效率高的水葫芦、水浮莲影响较小，可能这两者与水体接触面积大，主要靠苯胺吸入植物体内，且不像其他植物根系分布于整个水层使根上微生物易受cod影响。

3．2．2 em复合菌对水体n的植物修复影响

不同植物对水体n修复效果不同，且与植物生长速度好像关系不大，原因可能是植物体营养元素含量不同。这种结果与以往报道类似，模拟人工湿地总n去除率石菖蒲>灯心草>蝴蝶花>无植物。观赏植物中黄花鸢尾和石菖蒲对包括n和p在内的复合污染城市废水处理效果好。模拟人工湿地总n去除能力水葫芦>万寿菊>剑兰>美人蕉>花叶芋，其中水葫芦好于美人蕉的结果与本试验相同。本试验水葫芦对n的修复效率也与低值41.5％相近。

使用em复合菌浓度为187 mg/l修复水体1个月后n下降60.2％，em复合菌能显著修复水体n污染与本试验结果一致，不同之处为本研究em复合菌使用浓度高，对应n去除能力强。

3．2．3 em复合菌对水体p的植物修复影响

本试验结果植物对p去除能力有差异，与以往报道类似。4种湿地植物(水葱、苔草、草芦和香蒲在表面流湿地微宇宙中单独栽培，使用低水平营养物(n 56 mg/l 和p 31 mg/l )或高水平营养物(n 112 mg/l和p 62 mg/l )，也证实栽培植物有利于渗漏液n、p的去除，其中水葱和草芦分别为最好和最差。王超等报道对水体p去除率水葫芦>黄花水龙>水花生，水葫芦与水花生去除效果排序与本试验相同。不过本试验植物对p去除能力与em复合菌交互作用明显，应以交互作用效应比较选择最佳植物与em复合菌组合。

em复合菌处理水体间隔15 d测定水体中p持续下降，1月降幅达58.1％，与本试验结果不同，可能与溶氧条件、植物处理、处理时间及加入em复合菌多少有关。在sbr试验中，好氧阶段em复合菌可增加p去除量，厌氧阶段微生物释放出p。因此在栽培植物时，由于植物根系利用而降低水体中氧可能使em复合菌中p释放出来。植物可以把体内p分泌到人工湿地中，也可能在em复合菌存在条件下溶氧降低，导致植物根系无能量维持膜的透性，而使更多p分泌出来。这与生菜在浅层营养液中(好氧条件下)能使稀营养液中p浓度由0.52 mg/l 降低至小于0.01 mg/l 的结果不同。

四、结论

(1)供试植物均极显著提高水体苯胺修复，修复能力蕹菜>水葫芦>水浮莲>美人蕉>水花生>香蒲。

(2)植物修复水体n效果水花生>水葫芦>蕹菜>香蒲>美人蕉>水浮莲>无植物。em复合菌对水体n有很好的修复能力。

(3)供试植物只有美人蕉、蕹菜显著提高水体p修复效果，em复合菌加入平均提高水体剩余p水平，em复合菌与植物对水体p修复有极显著的交互作用。

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