閆 海、潘 綱、梁培亮
中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心國家重點(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，我國和德國都已將苯胺列入優(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)營養(yǎng)功能的藻類可以對有機(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速度共同決定降解速度的藻類降解有機(jī)污染物動力學(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) 購自中國科學(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。

檢測指標(biāo)：

　　用分光光度計(jì)在650nm下測定藻液光密度(OD650nm)以示藻類的生長。用pH計(jì)直接測定培養(yǎng)物的pH。用TOC儀(Tekmer Dohrmann-Apollo 9000)進(jìn)行無機(jī)碳濃度的測定。用HPLC對苯胺濃度進(jìn)行定量測定。
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，但是氯化銨的存在卻強(qiáng)烈抑制了斜生柵藻對苯胺的降解(圖1)。隨初始IC的增加，斜生柵藻的指數(shù)生長期被推遲(圖2)。圖3顯示斜生柵藻對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，IC才有明顯的降低趨勢。用藻類降解有機(jī)污染物的動力學(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，二級反應(yīng)動力學(xué)常數(shù)K達(dá)到最大為7420，因此說明在低IC初始時斜生柵藻對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唯一氮源可高效提高斜生柵藻對苯胺的降解能力，但氯化銨的存在抑制藻類對苯胺的降解活性（圖1）。雖然蛋白核小球藻對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作為其生長的碳源，過量IC的供給不僅無助于藻類的生長和對苯胺的降解，相反還會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)污染物的動力學(xué)方程（-dC/dt＝KNr）可以較好地?cái)M合斜生柵藻對苯胺的降解過程，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上。二級降解反應(yīng)動力學(xué)常數(shù)K在低初始IC時最大，說明此時斜生柵藻對苯胺進(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苯胺進(jìn)行高效降解的一種優(yōu)化方法。
國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（39870133）

結(jié)　論：

　　1、斜生柵藻具備對苯胺的降解能力，在苯胺作為斜生柵藻生長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，隨初始IC的增加不僅抑制并推遲斜生柵藻指數(shù)生長期的作用加強(qiáng)，而且導(dǎo)致斜生柵藻對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)污染物的動力學(xué)方程可以較好地?cái)M合斜生柵藻對苯胺的降解過程，二級降解反應(yīng)動力學(xué)常數(shù)K在低初始IC時最大，說明此時斜生柵藻對苯胺降解的比活性最大，同時也說明用苯胺作為唯一氮源和低初始IC時是控制斜生柵藻對苯胺進(jìn)行高效降解的一種優(yōu)化控制方法。