焦化污染场地中萘降解菌株AO-4鉴定、生长、降解机理及环境条件带来的影响（四）
2.4菌株AO-4降解萘的影响因素
污染物的微生物降解是基于菌体生长代谢的活性来消耗利用底物，与菌体的生长情况密切相关。此实验探讨了菌株培养条件：温度、pH、萘的初始浓度和接种量对萘降解效果的影响。
2.4.1温度对菌株AO-4降解萘的影响
温度是影响微生物体内物质代谢过程的一个重要环境因素。温度可以通过影响微生物酶的活性来调节体内酶促反应的速率，温度还会影响底物的生物利用性能。在适宜的温度范围内，生物体的代谢速率较快，可迅速地降解外源物质。温度单因素对AO-4降解萘的影响如图5所示，菌株AO-4对萘的降解随温度升高而加快。反应开始的10h时内，10℃条件下菌株AO-4对萘的降解率仅为19.01%，随着温度升高降解率在30℃达到最高为97.89%；在温度达到40℃时略有降低，降解率为93.92%。这可能由于在一定温度范围内，微生物的酶活性随着温度的升高而增大，加速了萘的降解。菌株最适降解温度为30℃，而40℃超过了菌株的最适生长温度导致降解略有减缓之势。反应24h后，10～40℃条件下萘近乎完全被降解，说明菌株AO-4可以较好的适应10～40℃的温度，能有效降解萘污染物。在实际污染场地土壤生物修复应用中可适应冬夏季的温度差异，具有较好的应用价值。
图5菌株AO-4在不同温度条件下对萘降解的影响
2.4.2 pH对菌株AO-4降解萘的影响
微生物在一定pH范围内可以正常生长代谢消耗底物。为使体系中的萘更好地被菌株降解，选取了5个pH，研究了pH对该菌降解萘的影响。实验选取了低于萘溶解度（34mg/L）的20mg/L的萘浓度进行影响因素的测试。图6(a)为培养24h时AO-4对萘的降解结果，可以看出，在pH在4.0～9.0的范围内，菌株AO-4对萘均有不同程度的降解，该菌株对pH环境具有良好的适应性。培养24h时，pH为5.0～7.0的降解率可达到98%以上，pH在4.0和9.0的降解率相对较低，分别为74.78%、73.63%。菌株AO-4在pH为5.0到7.0范围内降解效果较好，过高或过低的pH会导致降解率下降。这可能是因为在酸性或碱性条件下细胞膜上的电荷发生变化，会影响菌株对底物的吸收转化，导致微生物生长代谢速度减慢，同时pH会影响微生物酶的空间构象，使酶变性失活，影响菌体代谢。有研究表明施氏假单胞菌YC-YH1在中性pH范围对萘的降解率接近100%，而在pH5.0和9.0时的降解率仅为20%左右。在pH为5.0～7.0范围内，由图6(b)可以看出，萘的降解率均随反应时间延长逐渐提升，在24h时对萘的降解近乎完全。
图6菌株AO-4在不同pH条件下对萘降解的影响
2.4.3萘初始浓度对菌株AO-4降解萘的影响
在以萘为唯一碳源的培养基中，萘的浓度会影响菌体的生长，进而影响其生物降解效果。萘浓度过低会因碳源不足延缓菌体的生长，而萘作为一种含有苯环的有机化合物，浓度过高会对菌体产生毒害作用。在温度为30℃，菌量投加量为2%，pH=7.0的条件下，研究了菌AO-4对不同萘浓度的降解效果，以明确污染物初始浓度对菌株AO-4降解萘的影响。为了排除萘溶解过程的干扰因素，实验选取了低于萘溶解度（31mg/L）的浓度1mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L进行实验。结果如图7所示，在5mg/L、10mg/L、20mg/L萘浓度下，萘的降解率随时间变化在8h内迅速增长后逐渐趋于平稳。67h时萘浓度为1mg/L、5mg/L、10mg/L和20mg/L的降解率分别为57.01%、83.76%、84.75%和96.77%。由此可见，在该体系中萘作为菌株生长的唯一碳源，1mg/L的萘浓度会延缓菌体的生长，因菌体生物量不足而使降解率偏低。而萘浓度的升高可促进萘向细胞内的扩散，提高其生物利用度，有助于萘的转化降解。
图7菌株AO-4对不同初始萘浓度的降解
2.4.4接种量对菌株AO-4降解萘的影响
降解菌的生物量是影响微生物对污染物降解的重要因素，较高的生物量可使得更多的降解菌参与污染物的降解，加快降解进程。本文研究了菌株接种量为0、1%、2%、5%（体积分数）对萘降解的影响。如图8(a)所示，在没有接种菌的情况下，萘的降解率在1h达到34.49%后基本保持平稳，这可能是由于萘的自然降解及挥发所导致，萘会按照一定比例向自由相扩散，而所测定的萘均为溶解态的萘。在培养0.5h内，接种菌量未对萘的降解造成明显影响。因为培养时间较短，菌体尚未进入生长对数期。反应1h后，菌量因素对萘降解产生明显影响。随着接种量的增大，萘的降解率逐渐提高。培养3h时，接种量为1%、2%、5%菌株对萘的降解率分别为46.02%、50.31%、54.5%。如图8(b)所示，在12h内，接种量为1%、2%和5%的降解率依次为56.37%和64.90%和73.66%。24h后，各组细菌降解率均达到96%以上，基本完成了对萘的降解。由此可见，在该体系中，加大降解菌接种量会在短期内（12h）加速对萘的降解，经过一定时间当菌体繁殖达到一定菌量后，接种量对污染物降解的影响不明显。因为按照微生物正常生长曲线，菌体经过对数期的迅速繁殖后将进入平稳期，菌体受限于环境及培养基不会无限繁殖，菌量将保持平稳。
图8菌株AO-4在不同接种量条件下对萘降解的影响
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