浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 高濃度甲醛降解菌的篩選及降解條件研究 摘要 1 i i l l l l | 1 1 m i | | l i 洲l | l l l l | l l y 17 7 6 3 3 2 近年來(lái)，由于各種裝潢材料、涂料及粘接劑的大量使用，使得室 內(nèi)空氣中各種有害物質(zhì)濃度不斷增加。其中，不少物質(zhì)具有較強(qiáng)的毒 性或致癌性，而甲醛就是其中一種。甲醛作為室內(nèi)空氣主要污染物之 一，引起了社會(huì)的普遍關(guān)注，室內(nèi)甲醛污染已嚴(yán)重影響到人們的生命 健康，如何更有效的進(jìn)行控制和治理室內(nèi)甲醛污染就成了一個(gè)重要的 社會(huì)課題。 本研究旨在篩選到高耐受高活性的甲醛降解菌，對(duì)其降解條件進(jìn) 行研究，提高細(xì)菌降解甲醛的效率，并對(duì)甲醛生物降解反應(yīng)器進(jìn)行簡(jiǎn) 單的模擬，為生物法治理室內(nèi)甲醛污染提供基礎(chǔ)。 利用以甲醛為唯一碳源的基本培養(yǎng)基，從浙江工業(yè)大學(xué)廢棄試 劑處理點(diǎn)土壤中分離得到1 株甲醛降解菌，經(jīng)形態(tài)學(xué)觀(guān)察、生理生化 特性研究和16 sr c i n a 鑒定，該菌株屬于惡臭假單胞菌( n p 甜如耽d 麟 p “f 池) 。 通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)考察培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件對(duì)菌株降解 甲醛的影響，得出該菌株降解甲醛的最適條件為：蛋白胨1 2g l ， k h 2 p 0 44g l ，k 2 p 0 43g l ，m g s 0 4 7 h 2 0o 2g l ，微量元素母液 o 1m l l ，溫度3 0 ，p h 值8 。 在最適降解條件下，分別對(duì)不同初始濃度甲醛進(jìn)行降解試驗(yàn)， 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 結(jié)果表明該菌株對(duì)甲醛的耐受濃度可達(dá)6g l ，5 4h 可將其降解8 6 ， 4 6h 可將5g l 甲醛全部降解，3 5h 可全部降解4g l 甲醛。此外， 本研究還對(duì)甲醛生物降解反應(yīng)器進(jìn)行了簡(jiǎn)單的模擬，通過(guò)加熱使甲醛 不斷揮發(fā)，然后將氣體收集后溶于含降解菌的培養(yǎng)基中，甲醛可被細(xì) 菌不斷地降解，證明此次模擬是成功的。 關(guān)鍵詞：甲醛降解，惡臭假單胞菌，菌種鑒定，降解條件，正交試驗(yàn) 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 s t u d yo ni s o l a t i o na n dc o n d i t l 0 n so f b a c t e r i a ls t r a i nc a p a b l et om e t a b o l i z eh i g h c o n c e n t r a t i o n so ff o rmai ，d e h y d e a bs t r a c t m a r l yk i n d so fd e c o r a t i o nm a t e r i a l s ，c o a t i n g sa n da d h e s i v e sh a v e b e e nu s e d 行e q u e n t l yi nr e c e n ty e a r s t h e s es u b s t a n c e sr e l e a s em a n y v o l a t i l eo 瑪a n i cc o m p o u n d s ( v o c s ) w h i c ha r eh a r m 向lt oh l l m a nh e a l t h ， f o m a l d e h y d ei s o n eo ft h em a i ni m p o n a l l ti n d o o rp o l l u t a n t s ，、v h i c hi s b e e n d e 印l y c o n c e m e dm o r ea n dm o r e t h ei n d o o r f o m a l d e h y d e p o l l u t i o nh a ss e r i o u s l ya 肫c t e dp e o p l e sh e a l t h t h u si th a sb e c o m e 觚 i m p o r t a i l ts o c i a li s s u e t oc o n t r o la n d 仃e a tt h ei n d o o rf o r m a l d e h y d e p o l l u t i o n t h ea i mo ft h i sr e s e a r c hw a st oi s o l a t eas t r a i nc a nm e 訕0 1 i z e f o r m a l d e h y d e ，t h e ni n v e s t i g a t et h ef o m a l d e h y d ed e g r a d a t i o nc o n d i t i o n s a n df i n dt h eo p t i m a lc o n d i t i o n st h a tt h es 仃a i nm e t a b o l i z ef o m a l d e h y d e f i n a l l yt h er e a c t o rs i m u l a t i o no ff o n n a l d e h y d eb i o d e g r a d a t i o nw a s i n t r o d u c e d ；i tw i l lp r o v i d eb a s i cs t u d yf o rt r e a t m e n tt e c l m o l o g ya b o u tt h e 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 i n d o o rf - o m a l d e h y d ep o l l u t i o n o n eb a c t e r i a ls t r a i n c 印a b l e t o d e g r a d e a 1 1 dm 眈l b o l i z e f o m a l d e h y d ea sas o l ec a r b o ns o u r c ew a si s o l a t e df 而ms o i l b a s e do n t 1 1 er e s u l t so fs t a n d a r dm o 印h o l o g i c a li d e n t i f i c a t i o n ，p h y s i o l o g i c a la n d b i o c h e m i c a lc h a r a c t e r s ，a n dl6 sr 【) n as e q u e n c ea 1 1 a l y s i s ，t l l es t r a i nw a s i d e n t i f i e da s 風(fēng)p “幻7 ”d 刀口sp “f f c 勉 a r e rs i n g l ef a c t o rt e s t sa n do n h o g o n a l t e s t s ，t h eo p t i m a lc o n d i t i o n s f o rf o n n a l d e h y d ed e g r a d a t i o n 、e r ed e t e 珊i n e da st 1 1 ef 0 1 1 0 w s ：p e p t o n e1 2 g l ，k h 2 p 0 4 4g l ，k 2 h p 0 43g l ，m g s 0 4 。7 h 2 0o 2g l ，仃a c ee l e m e n t s s o l u t i o no 1m l l ，t e m p e r a t u r e3 0 ，p h 8 u n d e rt h e o p t i m a lc o n d i t i o n s ，t h e s t r a i nt o l e r a n c eo fo r i g i n a l f o m a l d e h y d ec o n c e n t r a t i o nw a su pt o6g la 1 1 d8 6 o ff o m l a l d e h y d e w a sc o n s u m e da r e r5 4h i tc o m p l e t e l yc o n s u m e d5g lf o m a l d e h y d e a r e r4 6ha n dd e g r a d e dl o o o f4g lf o m a l d e h y d ea r e r3 5h 1 1 1 a d d i t i o n ，t h ei n v e s t i g a t i o na b o u tt h er e a c t o rs i m u l a t i o ni ss u c c e s s 如l ， f o m a l d e h y d ec a i lv o l a t i l i z eb yh e a t i n g ，t h e nt h eg a si sd i s s o l v e di n m e d i u mw h i c hc o n t a i nf o 肌a l d e h y d em e t a b o l i z es t r a i n ；f o m a l d e h y d e c a nb eu t i l i z e dc o n t i n u o u s l yb ys t r a i n k e y w o i 之d s ：f o n n a l d e h y d e ，d e g r a d a t i o n ，a p 甜c 扔，挖d 刀口sp “f 而?？?， m e t a b o l i z ec o n d i t i o n s ，o n h o g o n a lt e s t 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 目錄 第一章文獻(xiàn)綜述。l 1 1 室內(nèi)甲醛污染的來(lái)源。1 1 2 甲醛污染治理3 1 2 1 通風(fēng)換氣式凈化方法3 1 2 2 控制溫濕度3 1 2 3 植物凈化4 1 2 4 物理吸附技術(shù)4 1 2 5 臭氧氧化4 1 2 6 空氣負(fù)離子技術(shù)5 1 2 7 光催化技術(shù)5 1 2 8 常溫催化氧化技術(shù)6 1 2 9 生物技術(shù)6 1 3 甲醛檢測(cè)方法。9 1 3 1 分光光度法一9 1 3 2 色譜法l3 1 3 3 電化學(xué)法1 4 1 3 4 熒光法1 4 1 3 5 化學(xué)發(fā)光法1 4 1 4 甲醛的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法1 5 1 5 實(shí)驗(yàn)研究的意義及內(nèi)容1 5 1 6 參考文獻(xiàn)15 第二章甲醛降解菌的分離純化及鑒定2 0 2 1 引言2 0 2 2 材料2 l 2 2 1 甲醛降解菌樣品的采集2 l 2 2 2 培養(yǎng)基及試劑2l 2 2 2 1 培養(yǎng)基2l 2 2 2 2 試劑2 2 2 2 3 藥品與試劑2 3 2 2 4 儀器2 4 2 3 方法2 4 2 3 1 分光光度法測(cè)定甲醛濃度2 4 2 3 1 1 甲醛校準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制2 4 2 3 1 2 樣品甲醛濃度的測(cè)定2 5 2 3 2 菌株的篩選及馴化2 5 2 3 3 菌株的分離純化2 5 2 3 4 菌株的鑒定2 5 2 3 4 1 分子生物學(xué)鑒定2 5 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 3 4 2 革蘭氏染色2 7 2 3 4 3 透射電鏡觀(guān)察2 7 2 3 4 4 生理生化特征2 7 2 4 結(jié)果與討論2 9 2 。4 1 甲醛校準(zhǔn)曲線(xiàn)2 9 2 4 2 菌株的篩選及馴化3 0 2 4 3 菌株的分離純化。3 0 2 4 4 菌株的鑒定3 1 2 4 4 1 分子生物學(xué)鑒定3 1 2 4 4 2 革蘭氏染色3 2 2 4 4 3 透射電鏡觀(guān)察3 2 2 4 4 4 生理生化特征3 2 2 5 小結(jié)3 3 2 6 參考文獻(xiàn)3 3 第三章甲醛降解菌降解條件的優(yōu)化3 5 3 1 引言3 5 3 2 材料3 6 3 2 1 菌株3 6 3 2 2 培養(yǎng)基及試劑3 6 3 2 3 藥品與試劑3 7 3 2 4 儀器3 8 3 3 方法3 8 3 3 1 樣品甲醛濃度的測(cè)定3 8 3 3 2 菌種的預(yù)培養(yǎng)3 8 3 3 3 培養(yǎng)基3 9 3 3 3 1 氮源對(duì)甲醛降解的影響3 9 3 3 3 2 氮源濃度對(duì)甲醛降解的影響一3 9 3 3 3 3 無(wú)機(jī)鹽濃度對(duì)甲醛降解的影響一3 9 3 3 3 4 微量元素對(duì)甲醛降解的影響4 0 3 3 4 培養(yǎng)條件4 0 3 3 4 1 溫度對(duì)甲醛降解的影響4 0 3 3 4 2p h 對(duì)甲醛降解的影響4 0 3 3 5 降解條件的正交優(yōu)化4 0 3 4 結(jié)果與討論4 1 3 4 3 培養(yǎng)基4 l 3 4 3 1 氮源對(duì)甲醛降解的影響4 1 3 4 3 2 氮源濃度對(duì)甲醛降解的影響4 1 3 4 3 3 無(wú)機(jī)鹽濃度對(duì)甲醛降解的影響4 2 3 4 3 4 微量元素對(duì)甲醛降解的影響4 3 3 4 4 培養(yǎng)條件4 4 3 4 - 4 1 溫度對(duì)甲醛降解的影響4 4 3 4 4 2p h 對(duì)甲醛降解的影響4 5 3 4 5 降解條件的正交優(yōu)化4 5 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 5 卅、結(jié)4 6 3 6 參考文獻(xiàn)4 7 第四章甲醛生物降解反應(yīng)器模擬初探4 9 4 1 引言4 9 4 2 材料5 0 4 2 1 菌株5 0 4 2 2 培養(yǎng)基及試劑5 0 4 2 3 藥品與試劑5l 4 2 4 儀器5 2 4 3 方法5 2 4 3 1 樣品甲醛濃度的測(cè)定5 2 4 3 2 菌種的預(yù)培養(yǎng)5 2 4 3 3 不同濃度甲醛降解過(guò)程5 2 4 3 4 甲醛生物降解反應(yīng)器的模擬5 3 4 4 結(jié)果與討論5 4 4 4 1 不同濃度甲醛降解過(guò)程5 4 4 4 2 甲醛生物降解反應(yīng)器的模擬5 4 4 5 結(jié)論5 5 4 6 參考文獻(xiàn)5 5 第五章實(shí)驗(yàn)總結(jié)與展望5 7 5 1 論文的主要研究結(jié)論5 7 5 2 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新之處5 7 5 3 論文的不足與展望5 7 致謝5 8 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄5 9 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章文獻(xiàn)綜述 甲醛( f o m a l d e h y d e ，f a ) 俗稱(chēng)蟻醛，是具有窒息性刺激性臭味的無(wú)色可燃液 體，其分子式為h c h o ，分子量：3 0 0 3 。氣體凝結(jié)點(diǎn)1 1 8 ，沸點(diǎn)1 9 。含有 一個(gè)羰基，羰基上有2 個(gè)氫原子，性質(zhì)比較活潑，易發(fā)生羰基加成、氧化、還原、 聚合反應(yīng)，易溶于水、醇、醚中。在室溫下極易揮發(fā)，溫度升高揮發(fā)量更大。 甲醛在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)榧状?，能引起較弱的麻醉作用。同時(shí)還可以引起人 體中樞神經(jīng)系統(tǒng)、體內(nèi)酶活性的改變及內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)的改變。低濃度甲醛對(duì) 皮膚和粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用，長(zhǎng)期接觸低濃度甲醛會(huì)有頭痛、軟弱無(wú)力等癥狀， 微量的甲醛還能與空氣中的離子性氯化物反應(yīng)生成致癌物二氯甲基醚。高濃度 的甲醛對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、肝臟都有毒害，刺激眼結(jié)膜、呼吸道粘膜而產(chǎn) 生流淚、鼻涕，引起結(jié)膜炎、咽喉炎、哮喘、支氣管炎和變態(tài)反應(yīng)疾病掣1 1 。 自2 0 世紀(jì)9 0 年代以來(lái)，室內(nèi)空氣污染與健康成為各國(guó)政府和公眾關(guān)注的重要 環(huán)境問(wèn)題之一【2 】。特別是在我國(guó)，隨著人民群眾物質(zhì)生活水平的提高，室內(nèi)裝修 裝飾、大量電器產(chǎn)品和空調(diào)的普及，多種日用化學(xué)品的使用，節(jié)能的要求和中央 空調(diào)使用導(dǎo)致的居室密閉程度增加等原因，致使室內(nèi)產(chǎn)生大量的物理、化學(xué)、生 物以及放射性污染因素，造成室內(nèi)空氣質(zhì)量的嚴(yán)重下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)代人約有8 0 的時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)的【3 】，室內(nèi)空氣質(zhì)量好壞直接關(guān)系到人們的身體健康。在室 內(nèi)空氣污染中，甲醛作為主要污染物之一早已引起人們的關(guān)注。我國(guó)在g b 廠(chǎng)r 1 8 8 8 3 2 0 0 2 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定甲醛標(biāo)準(zhǔn)限值為o 1 0m g m 3 。根據(jù)田世愛(ài) 【3 】等對(duì)煙臺(tái)1 0 6 戶(hù)裝修住宅、辦公室、會(huì)議室內(nèi)甲醛含量的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)甲醛超標(biāo) 率達(dá)到6 2 3 。因此，室內(nèi)甲醛應(yīng)該引起我們的足夠重視，研究室內(nèi)甲醛的凈化 技術(shù)和凈化效果具有很大的實(shí)用價(jià)值。 1 1 室內(nèi)甲醛污染的來(lái)源 ( 1 ) 建筑和裝飾材料 甲醛具有較強(qiáng)的黏合性，同時(shí)它還具有加強(qiáng)板材的硬度及防蟲(chóng)、防腐的功能， 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 所以用來(lái)合成多種黏合劑，包括三聚氰甲醛、脲醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、胺基甲醛樹(shù) 脂等。因此，平時(shí)人們買(mǎi)來(lái)用作室內(nèi)裝飾的膠合板、細(xì)木工板、中密度纖維板和 刨花板等人造板材中均含有甲醛。目前市場(chǎng)上生產(chǎn)人造板使用的膠黏劑是以甲醛 為主要成分的脲醛樹(shù)脂，而板材中殘留的和未參與反應(yīng)的甲醛會(huì)逐漸向周?chē)h(huán)境 釋放，是形成室內(nèi)空氣甲醛污染的主體【4 1 。脲醛樹(shù)脂制成的脲甲醛泡沫樹(shù)脂隔 熱材料( u r e a - f o 珊a l d e h y d ef o 鋤i n s u l a t i o n ，u f f ) ，可以制成預(yù)制板作建筑物的 圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可作填充材料起隔熱保暖作用。另外，墻面、新式家具、地面的裝 修輔助設(shè)備中都使用黏合劑。因此，凡是有用到黏合劑的地方就會(huì)有甲醛氣體釋 放，對(duì)室內(nèi)環(huán)境造成污染。其它各類(lèi)裝飾材料，比如化纖地毯、貼墻布、貼墻紙、 塑料地板磚、泡沫塑料、涂料、油漆以及某些紡織品等也是室內(nèi)甲醛污染的主要 來(lái)源。 ( 2 ) 煙葉和燃料的不完全燃燒 香煙主流煙霧中甲醛平均濃度可達(dá)2 1 2m g m 3 ，側(cè)流煙霧濃度為1 8 5 8 m g m 3 ，每天吸一包煙主流煙霧甲醛累計(jì)暴露量為0 1 8 8 2 3 8 2m g ，在3 0m 2 的室 內(nèi)吸兩支煙，可使室內(nèi)空氣中甲醛高達(dá)o 1m 咖3 以上【5 1 。 ( 3 ) 食物 食品中甲醛的來(lái)源分為兩種：一種是食物中天然存在的，如海魚(yú)中甲醛含量 為2 0m g 瓜g ，梨中甲醛含量可達(dá)6 0m g 瓜g ，豬肉中為2 0m g l ( g ，土豆為5 7m g 瓜g ； 第二種來(lái)源是烹調(diào)加工過(guò)程中形成的。人每天通過(guò)食品攝入的甲醛大約為1 5 1 4 m g 【6 】。近年來(lái)，有些不法分子為了牟利，在面包制品的生產(chǎn)加工過(guò)程中，加入甲 醛次硫酸氫鈉( 俗稱(chēng)吊白塊) 以改良劣質(zhì)面制品的感觀(guān)。有報(bào)道稱(chēng)，在水發(fā)海產(chǎn)品 市場(chǎng)，許多不法分子利用甲醛來(lái)保鮮防腐，海產(chǎn)品含甲醛含量尤其高，對(duì)市場(chǎng)上 水發(fā)海產(chǎn)品的調(diào)查顯示：甲醛陽(yáng)性率最高的產(chǎn)品為蝦仁( 其甲醛陽(yáng)性率為5 5 5 ) ， 其次為魷魚(yú)( 3 3 9 ) ，貝肉( 3 3 3 ) ，螺肉( 2 6 7 ) ，海參( 1 8 8 ) ，其它的水發(fā)食品 ( 鴨掌、蹄筋等) 陽(yáng)性率相對(duì)較低( 5 9 1 9 4 ) 【7 】o ( 4 ) 室外 汽車(chē)尾氣、工業(yè)廢氣、光化學(xué)煙霧等在一定程度上均可排放出一定量的甲醛， 但是這一部分甲醛濃度很低。根據(jù)有關(guān)的測(cè)定結(jié)果顯示：城市空氣中甲醛的年平 均濃度大約為o 0 0 5 一o 0 lm 咖3 ，這一部分氣體在一些時(shí)候可進(jìn)入室內(nèi)，也是構(gòu) 2 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 成室內(nèi)甲醛污染的來(lái)源之一。 1 2 甲醛污染治理 對(duì)于控制室內(nèi)甲醛氣體污染的研究可以分為兩個(gè)方面：一是控制甲醛的來(lái) 源，減少室內(nèi)甲醛的產(chǎn)生量，以降低室內(nèi)空氣中甲醛的濃度，此即污染源控制。 二是對(duì)室內(nèi)空氣中游離的甲醛氣體進(jìn)行治理，使甲醛在室內(nèi)空氣中的濃度降低， 以減少甲醛對(duì)人體所造成的危害。 1 2 1 通風(fēng)換氣式凈化方法 建筑材料中的甲醛的釋放是連續(xù)的，空氣中甲醛的濃度不斷累積。新裝修的 房子，室內(nèi)空氣質(zhì)量中甲醛的含量與通風(fēng)效果密切相關(guān)。門(mén)窗封閉的時(shí)間越長(zhǎng)， 室內(nèi)甲醛的濃度就越高，當(dāng)門(mén)窗關(guān)閉8 小時(shí)后甲醛的濃度可達(dá)到關(guān)窗前的4 7 倍 1 8 j 。定時(shí)通風(fēng)能將室內(nèi)的甲醛氣體排出室外，將新鮮空氣帶入室內(nèi)，從而避免了 甲醛氣體在室內(nèi)的積累。通風(fēng)可分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。通常在春、夏、秋季 都應(yīng)留適當(dāng)?shù)耐L(fēng)口，冬季則每天至少開(kāi)窗換氣3 0m i n 以上，但是這種法只適用 于甲醛污染較輕的場(chǎng)合，對(duì)中度以上的室內(nèi)甲醛污染無(wú)法起到凈化作用。 1 2 2 控制溫濕度 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，甲醛的釋放量會(huì)隨著濕度的增大而增加，隨溫度升高而增大【9 】。 當(dāng)溫度由3 0 降至2 5 時(shí)可使甲醛釋放量降低5 0 ，相對(duì)濕度由7 0 降到3 0 時(shí) 甲醛釋放量降低4 0 ，溫度和濕度效應(yīng)降低室內(nèi)甲醛量的原理主要是靠降低甲醛 污染源的擴(kuò)削1 0 】。如果要使室內(nèi)材料中的甲醛盡快釋放，就應(yīng)增加室內(nèi)溫濕度， 因此我們一般在剛剛裝修的居室中采取烘烤的方法或者在室內(nèi)擺放一盆清水可 使甲醛加快釋放。正因?yàn)槿绱耍覂?nèi)甲醛的濃度在夏季時(shí)比其他季節(jié)通常要高， 在條件許可的情況下，可將新裝修的房屋空置一段時(shí)間，經(jīng)過(guò)一個(gè)夏季后再入住， 利用夏季的高溫加速室內(nèi)建材甲醛氣體的釋放，避開(kāi)甲醛的最高釋放期。另外， 對(duì)于已經(jīng)入住的居室，我們可以采取措施降低室內(nèi)溫度和濕度，也可以起到抑止 室內(nèi)建材中甲醛過(guò)多釋放的作用，對(duì)于降低室內(nèi)空氣中甲醛濃度有一定的作用。 3 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 3 植物凈化 將綠色植物放置于室內(nèi)，既可以點(diǎn)綴美化室內(nèi)環(huán)境，同時(shí)還能凈化室內(nèi)空氣。 吊蘭、鴨跖草、蘆薈、龜背竹、虎尾蘭、一葉蘭等植物都對(duì)甲醛有一定的吸收和 積累能力，這些植物可以將甲醛通過(guò)自身的代謝反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸、糖和氨 基酸。曹輝【l l 】研究了幾種植物對(duì)室內(nèi)空氣中甲醛凈化的能力。在甲醛濃度為o 3 2 m 咖3 時(shí)龜背竹吸收8 1 3 的甲醛，而蘆薈為2 0 3 ，二者相差約4 倍。在甲醛濃 度為1 2m 咖3 時(shí)仙人掌吸收了4 2 5 的甲醛，龜背竹吸收了3 9 的甲醛，而吊蘭 只有2 5 。這些結(jié)果和植物的代謝、形態(tài)、結(jié)構(gòu)差異等有很大關(guān)系。不過(guò)，通過(guò) 植物對(duì)甲醛的吸收作用來(lái)凈化室內(nèi)空氣中的甲醛僅限于較低污染物濃度的條件 下，且作用時(shí)間緩慢，其作用的時(shí)效性和穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步考證。這就決定了 植物凈化甲醛法只能作為降解甲醛的輔助手段。 1 2 4 物理吸附技術(shù) 物理吸附技術(shù)主要是利用一些有吸附能力的物質(zhì)吸附有害物質(zhì)而達(dá)到去除 有害污染的目的。常用的吸附劑有沸石、活性炭、多孔粘土礦石、分子篩、硅膠 等。物理吸附法對(duì)于低濃度的氣態(tài)醛類(lèi)單純物理吸附的去除效率較低，而且吸附 很快就達(dá)到平衡，穩(wěn)定性非常差，且容易脫吸附，容易受溫度和甲醛濃度變化的 影響。黃彪等【1 2 j 在超臨界乙醇條件下制備的t i 0 2 光催化劑活性炭( s c t i 0 2 a c ) 復(fù)合材料具很好的光催化活性與吸附作用，而且具有的協(xié)同效應(yīng)優(yōu)于活性炭與 s c t i 0 2 樣品的簡(jiǎn)單混合形式，可使吸附劑的吸附能力得以恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)吸附劑的 原位再生。楊磊【l3 】等研究了竹炭對(duì)甲醛蒸氣的吸附，在5 5 ，3h 的吸附條件下， 竹炭對(duì)甲醛蒸氣的吸附量最大，達(dá)6 8 5m g 。 1 2 5 臭氧氧化 臭氧的性質(zhì)很不穩(wěn)定，在常溫下即可分解成為氧氣。臭氧與極性有機(jī)化合物 例如甲醛反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子破裂，使臭氧分子結(jié)合在有機(jī)分子的雙 鍵上，生成臭氧化物，從而達(dá)到分解甲醛的目的。臭氧氧化法是最早開(kāi)始研究的 治理室內(nèi)甲醛污染的方法。它利用臭氧( 0 3 ) 的強(qiáng)氧化性將甲醛氧化為c 0 2 和h 2 0 。 4 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 研究證明，0 3 對(duì)室內(nèi)空氣中其他污染物去除效果較好，但對(duì)甲醛的去除效果不明 顯，原因可能是：一方面0 3 與甲醛的化學(xué)反應(yīng)速度很慢；另一方面，0 3 與室內(nèi) 空氣中其他有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)時(shí)可能重新生成甲醛【1 4 1 。汪耀珠等測(cè)量了在紫外 光照射的條件下，低濃度臭氧對(duì)甲醛氣體的凈化效果。當(dāng)甲醛初始濃度為3 0 3 8 7 m g m 3 時(shí)，臭氧濃度 o 0 5 ) ， 其它各組試驗(yàn)結(jié)果之間均有極顯著差異( p 0 0 1 ) 。由圖3 1 可以看出有機(jī)氮源相 比無(wú)機(jī)氮源更有利于細(xì)菌降解甲醛，無(wú)機(jī)氮源中，( n h 4 ) 2 s 0 4 存在的條件下，細(xì) 菌對(duì)甲醛的降解率僅2 0 ，這與之前菌株馴化的結(jié)果匹配；細(xì)菌在含蛋白胨或酵 母膏的培養(yǎng)基中可以在2 4h 內(nèi)將2g l 的甲醛幾乎全部降解，原因可能是細(xì)菌在 有機(jī)氮源存在的條件下快速增殖，然后大量的細(xì)菌同時(shí)降解甲醛，同時(shí)甲醛濃度 的降低可以減少其對(duì)細(xì)菌的毒害作用，因此加入有機(jī)氮源能顯著提高甲醛降解 率。 3 4 3 2 氮源濃度對(duì)甲醛降解的影響 不同濃度蛋白胨對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響如圖3 2 ，對(duì)各組結(jié)果進(jìn)行顯著性分 析，0 2g l 蛋白胨濃度下甲醛降解率與其它蛋白胨濃度下甲醛降解率有極顯著 差異( p o 0 1 ) ，0 4g l 蛋白胨濃度下甲醛降解率與1 2g l 、2 0g l 蛋白胨濃度下 甲醛降解率有顯著差異( p o 0 5 ) 。由圖3 2 看出細(xì)菌降解甲醛的效率隨著蛋白胨濃度的升高 而升高，但是到了一定濃度以后甲醛降解率提高幅度很小，甚至還有所降低，原 因可能是細(xì)菌優(yōu)先利用有機(jī)氮源，適量的蛋白胨能在短時(shí)間內(nèi)促進(jìn)細(xì)菌大量繁殖 而又不影響甲醛的降解，如果有機(jī)氮源的量較多，細(xì)菌大量利用有機(jī)氮源從而影 響甲醛的利用，導(dǎo)致甲醛的降解效率得不到顯著提高。 4 l 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 蔚q 州鶘尿素 蛋白胨酵母青啪d 羽回氮源n 丑r 1 _ 22 0 刪 蛋白膝t f 圖3 1 不同氮源對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響圖3 2 蛋白胨濃度對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響 f i g3 一l e 行e c to fn i 仃o g e ns o u f c eo nf o n l l a l d e h y d ef i g3 - 2e 彘c to fp e p t o n ec o n c e n 仃a t i o n0 n d e g r a d a t i o n f o 加a l d e h y d ed e g i i a d a t i o n 3 4 3 3 無(wú)機(jī)鹽濃度對(duì)甲醛降解的影響 無(wú)機(jī)鹽是微生物生命活動(dòng)所不可缺少的物質(zhì)。其主要功能是構(gòu)成菌體成分、 作為酶的組成成分、酶的激活劑或抑制劑等。試驗(yàn)考察了培養(yǎng)基中無(wú)機(jī)鹽對(duì)細(xì)菌 降解甲醛的影響，細(xì)菌降解甲醛的效率隨著k h 2 p 0 4 ( 圖3 3 ) 和k 2 h p 0 4 ( 圖 3 4 ) 濃度的升高而升高，當(dāng)達(dá)到一定的值以后，甲醛降解率反而會(huì)降低，原因 可能是因?yàn)楦邼舛鹊牧姿猁}對(duì)細(xì)菌有一定的毒害作用。m g s 0 4 7 h 2 0 也能促進(jìn)細(xì) 菌降解甲醛，當(dāng)m g s 0 4 7 h 2 0 ( 圖3 5 ) 濃度達(dá)到一定值以后，甲醛的降解效率 并不會(huì)因?yàn)閙 g s 0 4 7 h 2 0 濃度的升高而升高，而是保持在一個(gè)比較比較穩(wěn)定的范 圍，推測(cè)可能是因?yàn)閙 礦+ 是甲醛降解途徑中某關(guān)鍵酶的輔因子。試驗(yàn)結(jié)果表明 c a c l 2 ( 圖3 6 ) 和f e s 0 4 7 h 2 0 ( 圖3 7 ) 并不能促進(jìn)細(xì)菌降解甲醛，隨著這2 種 物質(zhì)濃度的升高甲醛降解率無(wú)明顯變化，所以，以下的試驗(yàn)中不再加入這兩種物 質(zhì)。對(duì)各組結(jié)果進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果表明，0 7g l 與1 5g lk h 2 p 0 4 相對(duì) 3 g lk h 2 p 0 4 對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響有極顯著差異( p o 0 5 ) ；lg lk 2 h p 0 4 相對(duì)3g lk 2 h p 0 4 對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響有顯著差異( p 0 0 5 ) ；添加一定量的 m g s 0 4 7 h 2 0 與不添加該物質(zhì)對(duì)甲醛降解率有顯著差異( p 0 0 5 ) 。 4 2 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 n 71 5361 0 r 州 妒q 一 圖3 3k h 2 p 0 4 對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響圖 f i g3 3e 仃e c to fk h 2 p 0 4o nf o 咖a l d e h y d e d e g r a d a t i o n 毒 靜 逝卯 粕 崔柚 ，o o 3 b o k 晰r 圖3 - 4k 2 h p ( ) 4 對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響 f i g3 4e 疏c to fk 2 h p 0 4 o nf o 徹a j d e h y d e d e 雩乒副a t i o n o o 0 512 啪d oo 講o o o 酣 蜘1 7 印詹ra c v l 4 圖3 - 5m g s 0 4 7 h 2 0 對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響 f i g3 - 5e 腩c to fm g s 0 4 7 h 2 0 徹f 0 舶a l d e h y d e d e g r a d a t i o n 3 4 3 4 微量元素對(duì)甲醛降解的影響 圖3 - 6c a c l 2 對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響 f i g3 6e 脆c to fc a c l 2o nf ；姍a l d e h y d e d e g 陽(yáng)d a t i o n 微量元素母液中含有多種金屬離子，其中某種離子可能是甲醛降解關(guān)鍵酶的 輔因子，結(jié)果顯示( 圖3 8 ) ，添加少量的微量元素母液能提高甲醛降解效率，過(guò) 多的微量元素反而會(huì)使甲醛降解率降低，可能是因?yàn)橹亟饘匐x子對(duì)細(xì)菌的毒害作 用所致。對(duì)結(jié)果進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果表明添加o 1 齜的微量元素與不 添加任何微量元素對(duì)細(xì)菌降解甲醛有顯著差異( p 0 0 5 ) 。 4 3 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 oq 鯽n o 瞄嘣a 州 o 融0 艘f n 41 | 63 2 r d 徽t 元素母液劇 圖3 7f e s 0 4 7 h 2 0 對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響 圖3 8 微量元素母液對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響 f i g3 - 7e 行e c to ff e s 0 4 7 h 2 00 nf o m a l d e h y d ef i g3 8e 仃e c to f 仃邪ee l e m e n t so nf o m a l d e h y d e d e g r a d a t i 叩d e g r a d a t i o n 3 4 4 培養(yǎng)條件 3 4 4 1 溫度對(duì)甲醛降解的影響 微生物的生命活動(dòng)是由一系列生物化學(xué)反應(yīng)組成的，而這些反應(yīng)受溫度的影 響極為明顯，因此，溫度是影響微生物生長(zhǎng)最重要的因素之一。溫度是通過(guò)影響 微生物膜的液晶結(jié)構(gòu)、酶和蛋白質(zhì)的合成和活性、r n a 的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)錄等影響微 生物的生命活動(dòng)。一方面隨著微生物所處的環(huán)境的溫度的上升，細(xì)胞中生物化學(xué) 反應(yīng)速率加快；另一方面隨著溫度的上升，細(xì)胞中對(duì)溫度較敏感的物質(zhì)( 蛋白質(zhì)、 核酸等) 可能會(huì)受到不可逆的破壞。從圖3 9 可以看出，在3 0 時(shí)，細(xì)菌降解甲 醛的效率最高，細(xì)菌的最適溫度為3 0 ，這與伯杰氏細(xì)菌手冊(cè)【1 2 】上描述的惡臭 假單胞菌最適生長(zhǎng)溫度一致。從空白對(duì)照可以看出，隨著溫度的上升，甲醛的揮 發(fā)率也升高，迸一步驗(yàn)證了甲醛的揮發(fā)率與溫度密切相關(guān)i 】。 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 5m o i 3 0 n i 3 7 呻訓(xùn) 溫度 圖3 9 溫度對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響 f i g3 9e 仃e c to f t e m p e r a t u r e 伽f 0 肌a l d e h y d ed e 伊a d a t i o n 3 4 4 2p h 對(duì)甲醛降解的影響 環(huán)境中的p h 值對(duì)微生物的生命活動(dòng)影響很大，主要作用在于：引起細(xì)胞膜 電荷的變化，從而影響了微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收；影響代謝過(guò)程中酶的活性； 改變生長(zhǎng)環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可給性以及有害物質(zhì)的毒性。從圖3 1 0 可以看出， 甲醛的降解率隨著p h 值的上升而提高，當(dāng)達(dá)到最適p h 時(shí)，降解率隨著p h 值 的上升而降低。由此證明該菌株的最適p h 為8 0 左右。 67891 0 n 州 p 缸 圖3 l op h 值對(duì)細(xì)菌降解甲醛的影響 f i g3 一1 0e 仃e c to f p ho nf o n l l a l d e h y d ed e 倒a t i o n 3 4 5 降解條件的正交優(yōu)化 在考察培養(yǎng)基組分對(duì)細(xì)菌降解甲醛單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇對(duì)甲醛降解影 4 5 竹 。 蓮辟鏈稍盥 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 響比較大的幾個(gè)因素：k h 2 p 0 4 、k 2 h p 0 4 、蛋白胨和m g s 0 4 7 h 2 0 進(jìn)行l(wèi) 9 ( 3 4 ) 正 交試驗(yàn)【1 粥，具體試驗(yàn)因素和水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表( 3 4 ) 。 表3 - 4 正交試驗(yàn)因素與水平 1 a b l e3 - 4f a c t o r sa n dl “e l so fo n h o g o n a le x p e r i m e n t 正交試驗(yàn)結(jié)果如表3 5 所示，試驗(yàn)中最低的甲醛降解率為6 0 ，最高達(dá)8 3 。 對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行差異顯著性分析，第1 組試驗(yàn)相對(duì)第3 組和第8 組試驗(yàn)對(duì)細(xì)菌降 解甲醛的影響有差異顯著性( p o 0 1 ) 。從極差r 值可以看出在該試驗(yàn)中對(duì)甲醛降 解率影響最大的因素是m g s 0 4 7 h 2 0 ，其次是k h 2 p 0 4 和k 2 h p 0 4 ，影響最小的 是蛋白胨，各因素的主次順序?yàn)閐 ) a 、b ) c ，最優(yōu)組合為a 3 8 2 c 3 d 3 ，細(xì)菌降 解甲醛較優(yōu)的條件為：k h 2 p 0 44g l ，k 2 h p 0 43g l ，蛋白胨1 2g l ，m g s 0 4 7 h 2 0 0 2g l 。 表3 5 正交試驗(yàn)結(jié)果 r i b l e3 5r e s u l to fo n h o g o n a le x p e r i m e n t 3 5 小結(jié) ( 1 ) 培養(yǎng)基組成對(duì)細(xì)菌降解甲醛有重要影響，通過(guò)單因素試驗(yàn)得出如下結(jié) 論：氮源種類(lèi)及濃度、k h 2 p 0 4 、k 2 h p 0 4 、m g s 0 4 7 h 2 0 和微量元素母液對(duì)細(xì)菌 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 降解甲醛有影響，c a c l 2 和f e s 0 4 7 h 2 0 對(duì)細(xì)菌降解甲醛幾乎無(wú)影響。 ( 2 ) 通過(guò)對(duì)細(xì)菌降解甲醛條件的研究表明：溫度和p h 值可影響細(xì)菌降解 甲醛的效果，細(xì)菌降解甲醛的最佳溫度為3 0 ，最佳p h 為8 。 ( 3 ) 通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)基組分進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明各因素對(duì)甲醛降解率 影響的主次順序?yàn)椋簃 g s 0 4 7 h 2 0 ) k h 2 p 0 4 、k 2 h p 0 4 ) 蛋白胨，最優(yōu)組合為： k h 2 p 0 44g l ，k 2 h p 0 43g l ，蛋白胨1 2g l ，m g s 0 4 7 h 2 0o 2g l 。 ( 4 ) 細(xì)菌降解甲醛最優(yōu)條件為：k h 2 p 0 44g l ，k 2 h p 0 43g l ，蛋白胨1 2 g l ，m g s 0 4 7 h 2 0o 2g l ，微量元素母液0 1m l l ，溫度3 0 ，p h8 。 3 6 參考文獻(xiàn) 1 】m i t s u ir o m o r im ，飚t a z a 、ah ，p ，講f o m a l d e h y d e - l i m i t e dc u l t i v a t i o no fa n e w l yi s o l a t i 甜m e t h y l o t r 叩h i cb a c t e r i u m ， 妃，砂，d 6 叩胞，f 珊2s pm f1 ：e n z y m a t i c a n a l y s i sr e l a t e dt oc 一1m e t a b o l i s m j 】jb i o s c ib i o e n g ，2 0 0 5 ，9 9 ( 1 ) ：1 8 2 2 【2 】1 w a h a mm ，f u k u d a n a l ( a l l a r ak ，甜口，i s o l a t i o na n dp r o p e n i e so f 砌p c 如哪時(shí) s p n o 5c 印a b l eo fd e 莎l d i n gh i 曲c o n c e