CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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一株高效降解苯胺菌Q6的分离鉴定及其降解特性  PDF

  • 胡锦俊 ✉
  • 白红娟 ✉
  • 宋雨
  • 赵啟超
中北大学环境与安全工程学院， 山西 太原 030051

中图分类号： TJ55； X172

最近更新：2022-09-25

DOI：10.11943/CJEM2022168

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EN 引
目录contents

摘要

火炸药在生产和加工中会产生苯胺废水，对环境造成较大的污染。为苯胺降解提供高效的菌种资源，从化工废水处理厂好氧曝气池活性污泥中分离出一株以苯胺为唯一碳源和能源生长的高效降解菌Q6，通过形态观察、生理生化特征和16S rDNA基因序列系统发育分析，初步鉴定菌株属于食酸菌属（Acidovorax sp.）。研究了接种量、温度、pH值、外加碳氮源对菌株Q6降解苯胺的影响，同时拟合了不同初始浓度苯胺的降解动力学过程和菌株Q6生长动力学过程。实验结果表明，在温度23~37 ℃和pH 5~8的条件下，菌株Q6均能高效降解苯胺，且氯化铵可作为最优共代谢氮源促进菌株对苯胺的降解。最适条件33 ℃、pH 7和接种量10%，该菌株对不同初始浓度（200~3000 mg·L-1）苯胺的降解率均可达95.0%以上，降解苯胺过程呈现一级和零级动力学关系。Q6生长过程符合Haldane方程，其最大比生长速率μmax为0.130 h-1，半饱和常数Ks为190 mg·L-1，抑制常数Ki为8497 mg·L-1。研究表明，菌株Q6在处理含高浓度苯胺工业废水方面具有独特潜力。

图文摘要

A strain resistant to high concentration of aniline degradation was domesticated and isolated from the activated sludge of aerobic aeration tank of chemical wastewater treatment plant. Based on morphological characteristics， biochemical tests and 16S rRNA evaluation results， it was initially identified as Acidovorax sp.， and its degradation characteristics were studied. The kinetics and growth kinetics of aniline at different initial mass concentrations were fitted.

0 引 言

苯胺（Aniline，C6H7N，简称AN）作为重要的化工原料广泛应用于各类火炸药合成，生产过程中往往会产生大量的苯胺废水［

1］。由于苯胺对人类和环境造成严重危害，已被我国和美国等国家列为优先控制污染物之一［3-4］。因此，迫切需要开发一种合理、有效的方法从环境中消除苯胺。

苯胺废水的处理方法主要有物理法［

5］、化学法［6-8］和生物法［9-16］，其中生物法是一种经济、有效和环保的技术。已有研究表明一些好氧菌如Acine tobacter calcoaceticus JH9［10］，Bacillus sp. AN6‑4［17］和Delftia sp.ANP［18］，能够将苯胺先氧化成邻苯二酚，然后通过邻位或间位开环机制代谢邻苯二酚，最终生成丙酮酸和乙醛，或中间代谢产物琥珀酸和乙酰辅酶A进入三羧酸循环［19］。近年来，已经分离到能降解苯胺的菌属Alcaligenes faecalis LS1［11］、Candida tropicalis AN1［20］、Dietzia natronolimnaea JQ‑AN［21］、Enterobacter ludwigii KH‑A5［22］，这些菌株通常能降解和耐受的苯胺浓度在1000 mg·L-1以下，48 h内降解率为40%~100%。然而，高浓度苯胺会对微生物产生严重的危害，如：渗透压平衡的破坏、抑制酶活性甚至细胞死亡［15］。目前已有一些耐受高浓度苯胺降解菌的研究，例如，Chryseobacterium sp. AN4［23］可在苯胺初始浓度为3000 mg·L-1无机盐固体培养基上生长，在苯胺浓度为1000 mg·L-1时，需要40 h降解完全，苯胺浓度为1750 mg·L-1左右，降解效果不理想；Delftia sp. AN3［24］最高耐受苯胺浓度为5000 mg·L-1，苯胺浓度为2000 mg·L-1时，培养3 d才能完全降解，当浓度高于3000 mg·L-1时，苯胺不能被完全降解；Ochrobactrum sp. MC‑01［25］能耐受6500 mg·L-1苯胺，对初始浓度为200~1600 mg·L-1的苯胺48 h降解率约为75%。总之，虽然目前报道的降解苯胺的菌株种类较多，但这些菌株耐苯胺浓度低，或者虽然耐苯胺浓度高，但降解苯胺需时较长且降解率较低，因此，有必要进一步开展苯胺降解微生物资源的发掘工作。

为了获得环境适应性好、耐受苯胺的高效降解菌，本研究从化工废水处理厂好氧曝气池活性污泥中分离出一株高效降解苯胺的菌株Q6，对该菌株进行了初步鉴定和降解特性研究，以期为利用该菌株处理高浓度苯胺废水提供菌种资源和一定的理论依据。

1 实验部分

1.1 试剂及设备

试剂：苯胺（C6H7N，分析纯），无色油状液体，稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，购自Aladdin公司；用于培养基制备的化学药品和试剂为分析纯，购自天津市科密欧化学试剂开发中心。

仪器：HZ‑9511KB双层气浴恒温摇床；SW‑CJ‑1F型单人双面净化工作台；BXM‑30R型高压蒸汽灭菌锅；MGC‑350HP‑2型智能人工气候箱；UV‑2100型紫外可见分光光度计；HC‑3018台式离心机；JY92‑II型超声波乳化机；EM‑30PLUS型扫描电子显微镜。

1.2 菌株来源及培养基

菌株来源：从太原清徐县某化工废水处理厂好氧曝气池活性污泥中驯化、富集所得，污泥呈褐色、松散。

无机盐培养基（筛选培养基）：Na2HPO4 0.4 g，NaH2PO4 0.2 g，MgSO4·7H2O 0.2 g，KCl 0.2 g，FeSO4·7H2O 0.01 g，按需添加苯胺，去离子水定容至1000 mL，pH 7。

LB培养基（富集培养基）：酵母膏5 g，蛋白胨10 g，氯化钠10 g，去离子水定容至1000 mL，pH 7。

固体培养基：在上述培养基中加入20 g琼脂。

1.3 实验方法

1.3.1 降解苯胺菌株驯化分离及鉴定

将化工废水处理厂好氧曝气池活性污泥10 g，加入装有90 mL无菌水锥形瓶中，恒温摇床中震荡24 h制成样品液。取10mL样品液转接于200 mg·L-1苯胺的无机盐培养基中，每24 h取样测苯胺残留量，至苯胺完全降解后，按照此方法依次转接于500、800、1000 mg·L-1苯胺的无机盐培养基中依次梯度驯化富集降菌，取最终驯化的培养液稀释涂布到LB固体培养基平板上，30 ℃人工气候箱中培养。长出菌后选择不同形态的菌落平板划线分离纯化至长出单菌落，挑取纯化后的单菌落至500 mg·L-1苯胺的无机盐培养基中培养，24 h取样测苯胺残留量，筛选出苯胺降解率最大的菌株并命名为Q6，用于随后的生物降解实验。

对菌株Q6的形态和生化特性进行了测定［

26］，使用16S rDNA基因测序进行进一步鉴定［26］，Blast方法将核苷酸序列提交到GenBank 数据库进行比对和鉴定，使用MEGA 7通过邻接法生成最大似然系统发育树。

1.3.2 降解苯胺菌株菌悬液的制备

取斜面保存的菌株接种至含苯胺的富集培养基中30 ℃培养至对数期，取样于离心机5000 r·min-1离心10 min，弃去上清液，沉淀菌体用磷酸缓冲液清洗两次，无机盐培养基重悬制成菌悬液（生物量OD600nm=1.0）。

1.3.3 降解苯胺菌株生长及降解实验

在500 mg·L-1苯胺无机盐培养基中，接种一定量的菌悬液使OD600nm=0.2，在温度30 ℃、pH 7的好氧条件下进行菌株Q6的生长及降解实验，每隔4 h取样测定生物量和苯胺残留量。

为了证明菌株Q6可以降解苯胺，设置4组不同的平行实验：（1）只含有500 mg·L-1苯胺的培养基；（2）含有500 mg·L-1苯胺的培养基和菌株Q6；（3）含有500 mg·L-1苯胺的培养基和灭活的菌株Q6；（4）含有500 mg·L-1苯胺的蒸馏水和菌株Q6。在温度30 ℃、pH 7的好氧条件下进行了苯胺降解试验，接种一定量菌悬液使OD600nm=0.2，每隔4 h取样测定苯胺残留量。

1.3.4 降解苯胺菌株影响因素实验

接种菌悬液至500 mg·L‑1苯胺无机盐培养基中进行单因素试验，在不同菌液接种量（5%、10%、15%、20%、25%）、pH值（5、6、7、8、9）和温度（23、28、33、37、43 ℃）的条件下150 r·min-1恒温摇床中培养，每隔4 h取等样测定生物量和苯胺残留量。确定其最适宜的苯胺降解条件。接种菌悬液至含500 mg·L-1苯胺无机盐培养基中，另外添加0.2%碳源（乙酸钠、淀粉、葡萄糖、蔗糖）和氮源（硫酸铵、硝酸铵、氯化铵、尿素）最适条件下150 r·min-1恒温摇床中培养，12 h取样测定生物量和苯胺残留量，以苯胺为唯一碳氮源的培养基为对照。

1.3.5 菌株Q6降解苯胺动力学及其生长动力学实验

（1） 菌株Q6降解苯胺动力学

在pH 7、温度33 ℃和接种量10%最适条件下，研究了不同初始苯胺浓度（200~4000 mg·L-1）对菌株Q6苯胺降解特性的影响。分别采用零级（式1）和一级动力学（式2）模型［

10］对不同初始浓度苯胺降解数据进行拟合，评估苯胺初始浓度对降解动力学的影响。

Ct=C0-kt （1）
lnCt=lnC0-kt （2）

式中，t是时间，h；k是一阶常数，h-1；C0为苯胺初始浓度，mg∙L-1；Ct为时间t时苯胺浓度，mg∙L-1。

（2） 菌株Q6生长动力学

选取菌株Q6对初始苯胺浓度200~2000 mg·L-1降解特性实验测得的生物量，求出不同苯胺浓度所对应生长速率，然后求出比生长速率，最后采用Haldane底物抑制模型（式3）［

27］对菌株Q6在降解苯胺时的比生长速率进行拟合，其方程如下：

μ=CANμmaxCAN2Ki+CAN+Ks （3）

式中，μ是比生长速率，h-1；μmax为最大比生长速率，h-1；CAN为初始苯胺浓度，mg∙L-1；Ks为生长动力学的半饱和系数，mg∙L-1；Ki为生长动力学的抑制系数，mg∙L-1。

1.4 分析方法

采用比浊法［

28］测定菌体生长量。不同时间间隔取样，在OD600nm处依次测定菌体吸光值。

采用N‑（1‑萘基）‑乙二胺偶氮分光光度法［

29］测定苯胺的含量。配制苯胺标准溶液系列，在OD545nm处依次测定吸光度。以苯胺浓度为横坐标，以校正吸光度为纵坐标作图，得到一条直线作为标准曲线，通过与标准曲线的比较计算出具体数据。

采用扫描电镜法（SEM）对分离菌株Q6进行形态表征。

2 结果与讨论

2.1 降解苯胺菌株的分离筛选及鉴定

采用富集法，从好氧曝气池的活性污泥中分离得到苯胺降解菌Q6，该菌株能以苯胺作为生长的唯一碳氮源，根据形态学观察，在含苯胺的LB固体培养基上，菌落初期形态较小，白色圆形中间凸起，表面光滑，四周平滑无隆起（图1a）；当培养至48 h，菌落变大，呈杏黄色圆形中间凸起，表面光滑，四周略微有隆起（图1b）；当培养至72 h以后，菌落呈暗褐色（图1c）；可能是菌株Q6在苯胺降解过程中产生的有色代谢产物。菌株Q6为革兰氏阴性需氧杆状菌，菌落长度为1.5~1.8 μm，宽度为0.3~0.5 μm（图1d）。生化试验表明该菌株Q6的菌膜形成、过氧化氢酶试验为阳性，V‑P、甲基红、吲哚试验为阴性。此外，使用同源搜索将菌株Q6序列与NCBI数据库中的序列进行比较，通过MEGA软件构建系统发育树（图2），结果表明：菌株Q6的16S rRNA序列与Acidovorax sp．3BHB1的相似性为99.93%，并且该菌株与Acidovorax sp.3BHB1聚于同一分支，结合形态特征、生化试验和16S rRNA评估结果菌株Q6初步被鉴定属于食酸菌属（Acidovorax sp.），命名为食酸菌属（Acidovorax sp.）Q6。

a.  24 h

b.  48 h

c.  72 h

d.  SEM

图1 不同生长时刻的菌株Q6菌落形态及其电镜图

Fig.1 Colony morphology and electron microscope structure of strain Q6 at different growth moments

图2  菌株Q6的系统发育树

Fig.2  Phylogenetic tree of strain Q6

2.2 菌株Q6对苯胺降解及其生长

在无机盐培养基、含灭活菌株Q6无机盐培养基和含菌株Q6蒸馏水中，苯胺的含量几乎没有较大变化（图3）。表明苯胺的降解并不是由菌株吸附或挥发导致的，其主要降解途径是生物降解。

图3  不同体系对菌株Q6的降解

Fig.3  Degradation of strain Q6 in different systems

在以苯胺（500 mg·L-1）为唯一碳氮源的培养液中的苯胺降解过程和菌株Q6生长曲线如图4。菌株在0~4 h生长缓慢，而在此期间苯胺快速降解，原因是在接种菌悬液之前，菌株经过长期的驯化培养后提升了对苯胺毒性的耐受性，菌株在生长适应期并非因苯胺的快速降解而增长迅速，这是因为在苯胺降解初期，菌株进入新环境首先进行降解苯胺所需酶的形成，苯胺与酶结合后被分解利用使菌株进一步生长繁殖，经过短期的适应期后进入对数生长期［

30］。菌株在4~20 h生长迅速，在此期间苯胺快速降解，苯胺的降解率在16 h达97.2%，苯胺完全降解后，OD值继续增加到某一最大值后开始下降，说明菌株能够继续利用过程中的中间产物，使苯胺彻底降解［31］。2条曲线的变化趋势表明苯胺的降解和菌株Q6的生长相关。

图4  苯胺降解过程和菌株生长曲线

Fig.4  Degradation process of Aniline and growth curve of strain

2.3 影响因素结果分析

2.3.1 接种量对菌株Q6降解苯胺的影响

为了研究接种量对苯胺降解的影响，选用5%~25%的接种量进行苯胺测试，结果如图5所示，由图5可以看出，降解率随着接种量的增加而增加，与Ochrobactrum sp. MC‑01对苯胺的生物降解实验［

23］和Alcaligenes faecalis KDI对苯酚和喹啉的降解实验［32］结果类似。由此可见，接种量提升了菌株对污染物毒性的耐受性。培养相同的时间，高接种量的菌株指数期活菌数量相比低接种量高，加速了对底物的降解［33］。由图5还可以看出，10%~25%接种量12 h降解率为74.4%~82.7%，12 h后降解率无显著差异，因此选取10%作为菌株Q6的接种量来降解苯胺。

图5  接种量对苯胺降解的影响

Fig.5  Effect of inoculation amount on degradation of Aniline

2.3.2 pH对菌株Q6降解苯胺的影响

pH值对菌株Q6降解苯胺的影响如图6。在pH 5~8的范围内，20 h内苯胺的降解率均在95.0%以上，表明菌株Q6具有良好的pH耐受范围，并且可以很好的应对工业废水不同pH特性。在酸性和中性条件下菌株对苯胺的降解优于碱性，与Peng H等［

15］研究pH对菌株Delftia tsuruhatensis AD4降解苯胺的影响结果一致。pH为7时，4、8和12 h菌株Q6对苯胺的降解率分别为27.9%、66.4%和92.4%，初始浓度500 mg L-1苯胺可以在16 h降解完全，因此菌株Q6降解苯胺最适pH为7。当pH为5和8时，苯胺降解率略有下降，16 h苯胺的降解率分别为70.8%、87.9%。pH为9时，16 h苯胺的降解率仅为21.5%。原因是高碱性条件下影响细胞膜所带电荷使酶的活性受到抑制，影响酶和污染物分子的结合，抑制了苯胺的降解效率［34］。

图6  pH对苯胺降解的影响

Fig.6  Effect of pH on degradation of Aniline

2.3.3 温度对菌株Q6降解苯胺的影响

温度影响菌株的生长和代谢活性。Acidovorax sp.与本研究中分离的菌株Q6具有约99.93%的序列相似性，是一种中温细菌，最适生长温度在25~45 ℃之间［

32］。因此，选用23，28，33，37和43 ℃温度梯度研究温度对菌株Q6降解苯胺的影响，结果如图7所示。从图7可以看出，菌株Q6降解苯胺的合适温度为23~37 ℃，此温度范围内苯胺在24 h降解率均高达92.0%以上，表明菌株对普通环境温度有很强的适应性。温度为33 ℃时，4、8和12 h苯胺的降解率分别为27.9%、66.4%和92.4%，初始浓度500 mg·L-1苯胺可以在16 h降解完全，因此菌株Q6降解苯胺最适温度为33 ℃，28 ℃和37 ℃时，16 h内苯胺的降解率均可达到95.0%以上，与Chengbin X等［33］研究的Delftia sp. XY16菌降解苯胺的特性的结论相似。在43 ℃时8h苯胺降解率仅为11.4%，之后没有发生显著变化，主要原因是酶活性受到抑制影响苯胺降解速率［35］。另一方面，在高于最佳温度范围（23~37 ℃）的温度下，微生物生长速率的降低可能与细胞膜流动性和膜蛋白营养转运效率的降低有关［36］。

图7  温度对苯胺降解的影响

Fig.7  Effect of temperature on degradation of Aniline

2.3.4 外加碳氮源对菌株Q6降解苯胺的影响

添加额外的碳氮源会促进或抑制有毒污染物的生物降解。如图8所示，以苯胺为唯一碳氮源时的对照组中，降解率为76.2%，OD值为0.44。与对照相比，额外添加碳源乙酸钠或蔗糖对苯胺降解有一定的促进作用，降解率均提高了5.0%以上，而添加淀粉和葡萄糖则表现出抑制作用，葡萄糖抑制较为明显，降解率降低了16.6%，OD值为0.38。王薇等［

37］也曾报道葡萄糖对Rhodoccocus sp. AN5降解苯胺过程有抑制作用，可能是菌株生长优先利用葡萄糖作为碳源，使苯胺降解率降低。然而值得注意的是，苯胺降解率的降低不仅仅是由于菌株优先利用葡萄糖，额外添加葡萄糖培养基的OD值低于对照组，表明生长受到明显的整体抑制［39］。在额外添加尿素作为第二氮源的试验中表现出显著的抑制作用，降解率仅为24.3%，可能是尿素影响了酶活性，改变了菌株代谢途径。而添加硫酸铵、氯化铵、硝酸铵后均促进了菌株对苯胺的降解，氯化铵为最优氮源，降解率较对照组提高了20.8%，OD值为0.66，其次是硝酸铵、硫酸铵，降解率分别提高了17.3%和12.5%。这说明，菌株降解苯胺的过程受外加氮源的影响较外加碳源明显，可以作为共代谢基质适量添加在苯胺废水处理系统中，提高处理系统中苯胺的降解效率。

图8  外加碳氮源对苯胺降解的影响

Fig.8  Effect of additional carbon and nitrogen source on degradation of Aniline

1—对照， 2—乙酸钠， 3—淀粉， 4—葡萄糖， 5—蔗糖，6—硫酸铵， 7—氯化铵， 8—硝酸铵， 9—尿素

1—Contrast， 2—Sodium acetate， 3—Starch， 4—Glucose， 5—Sucrose，6—Ammonium sulfat， 7—Ammonium chloride， 8—Ammonium nitrate， 9—Urea

2.4 菌株Q6对苯胺的降解及动力学研究

2.4.1 菌株Q6对苯胺的降解及耐受性结果分析

菌株的生长情况受苯胺浓度的影响，苯胺浓度越高其对生物的毒性越大。因此，研究在不同初始苯胺浓度下菌株的生长及对苯胺的降解是评价降解能力的主要标准之一［

15］。菌株对不同初始浓度苯胺的降解如图9。由图9可以看出，菌株能够将初始浓度为200、500、1000、1500、2000和3000 mg·L-1的苯胺分别在8、16、20、24、36和80 h降解95.0%以上，并且随着浓度的升高，适应期也相应延长。原因是极高浓度苯胺降解环境使部分菌株死亡，导致活菌数量减少，使适应期延长。在4000 mg·L-1苯胺浓度下，菌株仍能存活并缓慢增殖且有微弱的降解能力，说明菌株能耐受4000 mg·L-1苯胺。菌株Q6对苯胺的耐受浓度和降解效率均优于目前报道的大多数细菌［20-22］。菌株Q6具有良好的抗苯胺能力，极其适合处理高浓度苯胺废水。

a.  ailine degradation

b.  growth of strain Q6

图9 不同初始浓度菌株Q6对苯胺的降解及生长

Fig.9 Degradation and growth of Aniline by strain Q6 at different initial concentrations

2.4.2 菌株Q6对苯胺的降解动力学分析

对苯胺降解过程采用零级、一级反应动力学方程式进行拟合，结果如表1所示，苯胺初始浓度在200~500 mg·L-1之间时，菌株降解苯胺的过程用一级反应动力学描述，在1000~3000 mg·L-1之间时用零级反应动力学描述，R2均达到0.9以上。这与Ochrobactrum anthropi菌［

39］对苯胺的降解过程相似，低浓度时比生长速率与基质浓度为一级反应特征，高浓度时表现为为零级反应特征。1000~1500 mg·L-1时，降解速率逐步增大，1500 mg·L-1时降解速率达到最大值49.92 mg·（L·h）-1，原因是有充足的碳源以供菌株生长。随着初始浓度的升高，降解速率减小，是由于过高浓度的苯胺对菌株的生长有抑制和毒害作用，使降解速率减小。与之前研究报道相比，菌株Deftia sp. AN3可耐受5000 mg·L-1苯胺，降解速率为29.76 mg·（L·h）-1［40］；菌株Klebsiella sp. ZL‑1对苯胺的最大降解速率仅为27.61 mg·（L·h）-1［42］；菌株Candida tropicalis AN1的最大降解速率也仅为17.80 mg·（L·h）-1［20］；菌株Pseudomonas sp. Z1的最大降解速率为41.40 mg·（L·h）-1［9］，这些菌株对苯胺的降解速率均低于菌株Q6。因此，菌株Q6对苯胺有更高的生物降解能力。

表1  菌株对不同苯胺初始浓度的降解动力学方程
Table 1  Degradation kinetics equations of strain to different initial concentration of Aniline

initial iconcentration of AN

/ mg·L-1

equation

degradation rate constant

/ mg·（L·h）-1

half life / hR2
200 lnc=-0.2066t+5.2983 0.21 3.3 0.9799
500 lnc=-0.1419t+6.2146 0.14 4.9 0.9383
1000 c=-38.97t+1000 38.97 12.8 0.9473
1500 c=-49.92t+1500 49.92 18.0 0.9224
2000 c=-43.42t+2000 43.42 23.1 0.9110
3000 c=-35.51t+3000 35.51 53.3 0.9530

2.4.3 菌株Q6降解苯胺的生长动力学分析

对其生长过程采用Haldane方程［

27］进行拟合（图10），得到菌株Q6对苯胺的降解动力学方程为：

图10  菌株对不同苯胺初始浓度的比生长速率

Fig.10  Specific growth rates of strain to different initial concentrations of Aniline

μ=0.130CANCAN28497+CAN+190

动力学参数：µmax=0.130 h-1，Ks=190 mg·L-1，Ki为8497 mg·L-1，R2为0.994，实验数据与模型拟合度良好。从图10可以看出，比生长速率随着初始苯胺浓度的增大呈先增加后减少的趋势，表明苯胺是一种抑制底物。降解苯胺最适浓度为1272 mg·L-1，初始苯胺浓度低于1272 mg·L-1时，菌株Q6的比生长速率与初始苯胺浓度成正比关系，原因是缺乏充足的碳源以供菌株生长，此时培养基中苯胺的浓度对菌株的生长起主要作用。初始苯胺浓度高于1272 mg·L-1时，菌株Q6的比生长速率与初始苯胺浓度成负相关， 此时随着初始苯胺浓度的升高其对菌株抑制作用逐渐增强。除此之外，反应体系中各种中间代谢物的积累也是造成比生长速率下降的原因之一。通过表2中生长动力学参数对比可以看出，菌株Q6具有较高的µmax和Ki值，表明该菌株具有较强的苯胺耐受能力。

表2  不同苯胺降解菌的生长动力学参数对比
Table 2  Comparison of growth kinetic parameters of different Aniline‑degrading bacteria
bacterial speciesfitting equationµmax / h-1Ks / mg·L-1Ki / mg·L-1R2reference
Acidovorax sp. Q6 Haldane 0.130 190 8497 0.994 In this study
Acinetobacter calcoaceticus JH9 Haldane 0.097 274 1005 0.938 ［10］
Bacillus firmus BA01 Haldane 0.088 130 3500 - ［16］
Ochrobactrum anthropi Monod 0.112 - - 0.998 ［39］
aerobic activated sludge granules Haldane - 441 1488 0.960 ［42］

3 结 论

（1）从化工废水厂的活性污泥中分离出一株耐高浓度苯胺降解菌Q6，经鉴定为食酸菌属（Acidovorax sp.）。该菌株可以在苯胺为唯一碳氮源无机盐培养基中生长，能耐受高达4000 mg·L‑1的苯胺。

（2）菌株Q6降解苯胺具有较宽的环境适应范围和较高的苯胺降解率，最适条件下：接种量10％、pH 7和温度33 ℃，该菌株对不同初始浓度（200~3000 mg·L-1）苯胺的降解率均可达95.0%以上，添加氯化铵作为额外氮源，降解率较对照组提高了20.8%，可作为共代谢基质适量添加提高苯胺降解率。

（3）降解动力学分析表明，苯胺初始浓度在200~500 mg·L-1之间时，菌株Q6降解苯胺的过程呈现一级反应动力学反应，在1000~3000 mg·L-1之间时呈现零级动力学反应，其最大降解速率可达49.92 mg·（L·h）-1，高于目前报道的大多数苯胺降解菌。该菌株降解不同初始浓度苯胺生长动力学与Haldance模型拟合度良好，动力学参数：μmax为0.130 h-1，Ks为190 mg·L-1，Ki为8497 mg·L-1，R2为0.994，当浓度高于1272 mg·L-1时，生长速率开始下降，出现抑制模式。

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