麦草畏厌氧污泥的驯化和最适降解条件研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1、本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等

1.1研究背景与意义

在人类的经济活动中，农药和除草剂很早就被用来作为提高农作物产量的一套利器。由于我国人多地少，农田复种指数高，为保障粮食产量导致化学农药大量超标使用。由于落后的施药技术和缺乏科学的指导，农药利用率低下，未发挥效用的大部分农药进入土壤和水体，导致土壤、水体以及农产品中农药残留严重，对生态环境安全和人体健康造成严重的威胁。如何减少和消除农药和除草剂的环境污染成为了当下需要迫切解决的问题。在化学农药的自然降解中，环境微生物发挥着十分关键的作用，为了更好地利用微生物来消除农残，需筛选出更多具有农药降解能力的微生物种类，并进一步阐明其降解农药特性。

2. 研究的基本内容和问题

2．研究的目标、内容和拟解决的关键问题

2.1研究目标

厌氧条件下通过污泥分离出能够降解乙草胺的新菌株，探究其降解特性，为深入探究麦草畏及其代谢产物的环境行为和生态安全提供理论依据。

3. 研究的方法与方案

3、研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

3.1研究方法

（1）麦草畏厌氧降解活性污泥的富集驯化

利用自主设计的厌氧装置，富集驯化厌氧的活性污泥；

（2）麦草畏降解特性

紫外扫描检测法、液相色谱法；

3.2技术路线

3.3实验方案

3.3.1厌氧装置的设计

图五 厌氧发酵装置

3.3.2麦草畏降解菌的富集培养

采集生产麦草畏的农药厂污泥，将污泥放置于自主设计的厌氧装置中(污泥和水的比例为1：3)，加入厌氧培养基不断驯化以得到微生物高纯富集物。流动式进样，后期加入2 g原药，验证效果。

3.3.3厌氧培养基的配置

在西林瓶中配制厌氧培养基，加入1 mL刃天青指示氧气存在，充氮气，灭菌待用。

培养基配方(1 L)：

3.3.4麦草畏厌氧降解活性污泥的富集

取厌氧活性污泥放置于厌氧培养基中，制造厌氧环境，加入浓度为100 mg·L^-1的麦草畏，设置3个重复和不加污泥的对照试验，富集培养。

3.3.5麦草畏初始浓度试验

在厌氧培养基中加入不同量的麦草畏原液，使麦草畏浓度为50 ppm、100 ppm、200 ppm、400 ppm，加入3 mL活性污泥富集液，30 ℃培养，定时取样测效果。

3.3.6 pH试验

用0.05 mmol·L^-1 NaH₂PO₃-Na₂HPO₃磷酸缓冲液调节pH为5、6、6.5、7、7.5、8、9。

配制母液：

甲液：0.05 mol·L^-1 NaH₂PO₃，称NaH₂PO₃·2H₂O 31.2 g溶于1 L水中。

乙液：0.05 mol·L^-1 Na₂HPO₃，称Na₂HPO₃·12H₂O 71.632 g溶于1 L水中。

采用最适麦草畏浓度和最适pH，加入3 mL活性污泥富集液，分别于16 ℃、 20 ℃、25 ℃、30 ℃、37 ℃、42 ℃培养，定时取样，液相色谱测效果。

3.4可行性分析

本实验室长期从事环境污染物的微生物种质资源筛选、降解途径、降解机理生物修复机制等方面的研究，积累了丰富的微生物生理学、遗传学、酶学及分子生物学研究方面的经验。此外，研究条件优越。实验室所依托的“生物转化与生物净化”教育部工程研究中心和浙江省大气环境保护科技创新服务平台，这些能为本项目的实施提供硬件方面的保证。

4. 研究创新点

目前报道的微生物降解麦草畏的途径中，第一步发生的主要是脱甲基过程，生成3,6-二氯水杨酸（DCSA），DCSA作为麦草畏降解过程中的主要产物，在经过一系列羟化和脱甲基等反应后，完成完全矿化过程，由于反应较为复杂，纯培养物很难进行该过程，本课题将进行多菌株共代谢的相关研究，并发掘更多具有降解麦草畏能力的菌株。

5. 研究计划与进展

一、研究计划

2019.09-2019.10 查阅国内外相关文献，完成实验规划，进行预备实验（已完成）

2019.10-2019.11 驯化得到厌氧降解微生物活性污泥（已完成）