閆 海、潘 綱、梁培亮
中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心國(guó)家重點(diǎn)環(huán)境水化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，北京100085

前　言：

　　作為一種廣泛使用的工業(yè)原料，苯胺是工業(yè)排放廢水的一種主要成分。苯胺可導(dǎo)致人類患膀胱癌，我國(guó)和德國(guó)都已將苯胺列入優(yōu)先控制的有毒有機(jī)化合物之一。某些具備的兼性化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)功能的藻類可以對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行直接的降解。據(jù)報(bào)道棕鞭藻（O. danica ）可以將酚類化合物作為其生長(zhǎng)的唯一碳源進(jìn)行異養(yǎng)降解。Yan等提出了由藻生物量和生長(zhǎng)速度共同決定降解速度的藻類降解有機(jī)污染物動(dòng)力學(xué)方程 (-dC/dt = K N r)。但在藻類降解有機(jī)污染物的活性調(diào)節(jié)研究方面卻很少見有文獻(xiàn)報(bào)道。

研究方法：

　　實(shí)驗(yàn)材料與方法：斜生柵藻 (Scenedesmus obliqnus) 購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院武漢水生生物研究所。苯胺，分析純，北京昌平石鷹化學(xué)試劑廠生產(chǎn)。培養(yǎng)基中苯胺的初始濃度為100 ppm，培養(yǎng)物初始光密度（OD650nm）為0.010。用NaHCO3配制成不同初始無(wú)機(jī)碳濃度（IC）的培養(yǎng)基進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)條件：

　　實(shí)驗(yàn)所用容器為100 ml玻璃三角瓶，培養(yǎng)量為30 ml。實(shí)驗(yàn)溫度24±2℃，12 h光照黑暗循環(huán)，光照強(qiáng)度3000 lux 左右。

檢測(cè)指標(biāo)：

　　用分光光度計(jì)在650nm下測(cè)定藻液光密度(OD650nm)以示藻類的生長(zhǎng)。用pH計(jì)直接測(cè)定培養(yǎng)物的pH。用TOC儀(Tekmer Dohrmann-Apollo 9000)進(jìn)行無(wú)機(jī)碳濃度的測(cè)定。用HPLC對(duì)苯胺濃度進(jìn)行定量測(cè)定。
結(jié)果與討論：雖然氯化銨作為氮源可以非常明顯地促進(jìn)斜生柵藻的生長(zhǎng)，但是氯化銨的存在卻強(qiáng)烈抑制了斜生柵藻對(duì)苯胺的降解(圖1)。隨初始IC的增加，斜生柵藻的指數(shù)生長(zhǎng)期被推遲(圖2)。圖3顯示斜生柵藻對(duì)苯胺的降解速度反而因初始IC的升高而減慢。圖4表明在不同初始IC情況下，IC不僅沒有隨著藻類的生長(zhǎng)而減少而且還略有增加，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到從第5天到第6天時(shí)，IC才有明顯的降低趨勢(shì)。用藻類降解有機(jī)污染物的動(dòng)力學(xué)方程-dC/dt=KNr將N用OD650nm代替后兩邊積分得到：C＝-0.5 K OD650nm² + C0。用實(shí)測(cè)的苯胺濃度與OD650nm的平方進(jìn)行線性回歸，可分別得到苯胺濃度與OD650nm平方之間的線性關(guān)系（見1－3式）。結(jié)果表明在初始IC為1.1 mg/l下，二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)K達(dá)到最大為7420，因此說明在低IC初始時(shí)斜生柵藻對(duì)苯胺的降解比活性最高。
　　C = -3710.2 OD650nm² + 93.492 R² = 0.9361　(1)
　　C = -2650.1 OD650nm² + 100.23 R² = 0.9981　(2)
　　C = -1068.6 OD650nm² + 93.724 R² = 0.9689　(3)
　　在苯胺作為斜生柵藻生長(zhǎng)唯一氮源可高效提高斜生柵藻對(duì)苯胺的降解能力，但氯化銨的存在抑制藻類對(duì)苯胺的降解活性（圖1）。雖然蛋白核小球藻對(duì)苯胺同樣有降解能力，但苯胺不能作為支持蛋白核小球藻生長(zhǎng)的唯一氮源，由此說明不同藻類在降解苯胺的途徑和能力方面存在差異。苯胺的分子式為C6H5NH2,其碳氮比為100:19,這一比例與藻類細(xì)胞中的碳氮比100：15比較接近，因此在斜生柵藻對(duì)苯胺進(jìn)行降解過程中并不需要加入大量的IC作為其生長(zhǎng)的碳源，過量IC的供給不僅無(wú)助于藻類的生長(zhǎng)和對(duì)苯胺的降解，相反還會(huì)在一定程度上起到負(fù)面的作用（圖2和3）。在苯胺的降解途徑中很可能有二氧化碳的產(chǎn)生，因?yàn)樵诒桨方到馑俣茸羁斓碾A段培養(yǎng)物中的IC都略有增加（圖4）。采用我們所提出的藻類降解有機(jī)污染物的動(dòng)力學(xué)方程（-dC/dt＝KNr）可以較好地?cái)M合斜生柵藻對(duì)苯胺的降解過程，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上。二級(jí)降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)K在低初始IC時(shí)最大，說明此時(shí)斜生柵藻對(duì)苯胺進(jìn)行降解反應(yīng)的速度最快，此實(shí)驗(yàn)條件是控制斜生柵藻對(duì)苯胺進(jìn)行高效降解的一種優(yōu)化方法。
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（39870133）

結(jié)　論：

　　1、斜生柵藻具備對(duì)苯胺的降解能力，在苯胺作為斜生柵藻生長(zhǎng)唯一氮源情況下可大大提高降解速度。
　　2、在苯胺作為唯一氮源時(shí)，隨初始IC的增加不僅抑制并推遲斜生柵藻指數(shù)生長(zhǎng)期的作用加強(qiáng)，而且導(dǎo)致斜生柵藻對(duì)苯胺降解速度的降低。
　　3、采用我們所提出的藻類降解有機(jī)污染物的動(dòng)力學(xué)方程可以較好地?cái)M合斜生柵藻對(duì)苯胺的降解過程，二級(jí)降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)K在低初始IC時(shí)最大，說明此時(shí)斜生柵藻對(duì)苯胺降解的比活性最大，同時(shí)也說明用苯胺作為唯一氮源和低初始IC時(shí)是控制斜生柵藻對(duì)苯胺進(jìn)行高效降解的一種優(yōu)化控制方法。