甲醛降解菌文獻綜述

1、 科研訓(xùn)練論文(文獻綜述)題 目：甲醛降解菌的研究學(xué)生姓名：宋誠誠學(xué) 號：201220513056學(xué) 院：化工學(xué)院班 級：生物工程專業(yè) 12-1班2016 年 1 月甲醛降解菌的研究學(xué)生姓名：宋誠誠 指導(dǎo)教師姓名：王翠艷內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，呼和浩特，010051 摘 要目前甲醛仍然是被最廣泛應(yīng)用的工業(yè)原料，隨著甲醛污染的不斷增加，篩選具有良好降解性能的細菌，對處理甲醛的環(huán)境污染具有越來越重要的的應(yīng)用前景。分離篩選具有高效降解甲醛的微生物， 對消除甲醛污染、 凈化環(huán)境及社會可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。本文對甲醛降解菌進行綜述，為進一步提高甲醛降解菌的應(yīng)用提供借鑒。甲醛污染是環(huán)境污染治理研究

2、的熱點之一，而通過微生物法降解甲醛，可以避免成本高、能耗高、甲醛降解不徹底，以及引起二次污染等缺點，是近幾年新興起的一種除甲醛的方法，備受國內(nèi)外研究者的關(guān)注。本論述首先對甲醛的概念及其理化性質(zhì)進行了簡單介紹，然后歸納了目前已知的甲醛污染的來源、治理和檢測方法，之后對影響甲醛降解率的具體因素進行了介紹，最后總結(jié)了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀并進行了展望。關(guān)鍵詞：甲醛降解菌；環(huán)境污染；降解率；甲醛污染AbstractThe formaldehyde is still is the most widely used industrial raw material, with increasing formald

3、ehyde pollution, screening with good degradation bacteria, on treatment of formaldehyde pollution has become more and more important application prospect. Isolation and screening of microorganisms with high degradation of formaldehyde, the elimination of formaldehyde pollution, purification environm

4、ent and sustainable social development has important practical significance. This article carries on the summary to the formaldehyde degrading bacteria, in order to further improve the application of formaldehyde to provide reference.Formaldehyde pollution is one of the hot topics in the study of en

5、vironmental pollution control, and through the microbial degradation of formaldehyde, can avoid the high cost, high energy consumption, degradation of formaldehyde is not complete, and cause secondary pollution and other shortcomings is in recent years the rise of new a method of removing formaldehy

6、de, much attention of researchers at home and abroad.Discussion of the first the concept of formaldehyde and its physicochemical properties were introduced, and then summarizes the currently known formaldehyde pollution sources, control and detection method. After the specific factors affecting the

7、degradation rate of formaldehyde was introduced. Finally, the paper summarizes the research status at home and abroad and the prospect.Key words：Formaldehyde degrading bacteria;environmental pollution; degradation rate; formaldehyde pollution目 錄引 言1第一章 甲醛概念及相關(guān)簡介21.1甲醛概念簡介21.2甲醛的應(yīng)用3第二章 甲醛污染的來源及治理32.1

8、室內(nèi)甲醛污染的來源和治理方法32.1.1來源32.1.2甲醛污染治理方法32.2甲醛檢測方法3第三章 影響甲醛降解率的因素43.1甲醛濃度43.2接種量43.3溫度43.4搖床轉(zhuǎn)速43.5 PH值4第四章 研究現(xiàn)狀54.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀5展 望6參考文獻7引 言目前處理含甲醛廢水的方法主要有化學(xué)反應(yīng)法、物理吸附技術(shù)、臭氧負離子技術(shù)、納米光催化技術(shù)、等離子技術(shù)和植物凈化等。但以上各方法由于存在藥劑消耗量大、運轉(zhuǎn)費用高等缺點，限制了它們的普遍應(yīng)用，僅停留在實驗研究階段。而生物法降解甲醛具有降解效果好、投資費用低、占地面積小、工藝流程簡單、無二次污染等優(yōu)點而迅速成為國內(nèi)外研究的熱點，有關(guān)甲醛生物法處

9、理研究已見諸多報道2。但對降解甲醛的微生物菌種研究較少。因此，研究分離篩選具有高效降解甲醛的微生物，對消除甲醛污染、凈化環(huán)境及社會可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。本文首先對甲醛的概念、理化性質(zhì)和甲醛在日常生活中的應(yīng)用進行了介紹，然后本文歸納了目前已知的甲醛污染的來源、治理和甲醛的檢測方法，之后文章對影響甲醛降解率的具體因素經(jīng)行了介紹，研究得出結(jié)論在對數(shù)生長期降解速率最高，甲醛濃度、pH 值、培養(yǎng)溫度、搖床轉(zhuǎn)速等因素對降解速率的影響。最后介紹了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀并對具體影響降解速率的因素進行了總結(jié)。第一章 甲醛概念及相關(guān)簡介1.1甲醛概念簡介甲醛(Formaldehyde)，又名蟻醛，是一種最簡單的

10、醛類，化學(xué)式為HCHO，分子量為30.03，氣體凝結(jié)點- 1 1 8 ，沸點 - 1 9 。與空氣相對密度非常接近。甲醛在常溫下是氣態(tài)，是一種無色，有強烈刺激性氣味的氣體1。甲醛分子結(jié)構(gòu)中存在羰基氧原子和氫原子，化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，能與許多化合物進行反應(yīng)。易溶于水、醇和醚，其溶解過程為放熱反應(yīng)，通常以水溶液形式出現(xiàn)，3540的甲醛水溶液叫做福爾馬林，是醫(yī)學(xué)上常用的防腐劑3。1.1.1相關(guān)理化性質(zhì)甲醛是一種重要的化學(xué)中間體 ,也是一種高揮發(fā)性有機氣體(VOCs)。由于甲醛具有較強的黏合性，還具有加強板材的硬度及防蟲、防腐等功能，因此常用其合成粘合劑，廣泛應(yīng)用于工業(yè)品制造行業(yè)4。隨著建筑材料、裝潢材

11、料、涂料及粘結(jié)劑等的大范圍使用，甲醛廢氣大量進入人們的日常生活、生產(chǎn)中。甲醛是一種原生毒素，能與蛋白質(zhì)結(jié)合，其主要危害表現(xiàn)為對皮膚黏膜的刺激作用。人體接觸后能引起呼吸道水腫、眼刺激及頭痛。同時甲醛是一種致敏原，當(dāng)皮膚直接接觸甲醛時，可引起過敏性皮炎、色斑及壞死。吸入高濃度甲醛還會誘發(fā)支氣管哮喘。甲醛還是一種基因毒性物質(zhì)，能引起口腔癌、皮膚癌、肺癌、白血病等多種疾病。由于甲醛的毒性和對人體極強的毒害作用，因此它在我國有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單中高居第二位。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)代人約有80%的時間是在室內(nèi)度過的，室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞直接關(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，已引起人們的廣

12、泛關(guān)注。我國在GB/T18883-2002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0.1 mg/m3。然而，在裝修后的住宅、辦公室、會議室等處，甲醛含量往往嚴(yán)重超標(biāo)。因此，找到一種安全有效的室內(nèi)甲醛降解方法顯得尤為重要。1.2甲醛的應(yīng)用甲醛作為消毒劑被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生、 水產(chǎn)行業(yè)，作為有機溶劑被廣泛應(yīng)用于化工、 醫(yī)藥、 有機合成、合成橡膠、 油漆、 涂料、 塑料、 制革、 紡織及木材粘合劑生產(chǎn)過程等行業(yè)。因此， 含甲醛廢水來源較廣。研究表明， 甲醛具有強烈致癌和促癌作用， 且對生物有較強的危害和抑制作用。所以， 世界各國對水體中的甲醛含量都做出了嚴(yán)格限制。我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定集中式生活飲用

13、水地表水源中甲醛含量不得高于 0. 9 mg/L ， 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定二級排放污水中甲醛含量不得高于 2 mg/L。此外， 甲醛還能與微生物體內(nèi)蛋白質(zhì)、 DNA 和 RNA 直接起反應(yīng)， 抑制微生物活性甚至導(dǎo)致其死亡。有文獻報道甲醛濃度高于100 mg/L 時， 甲醛專屬菌活性僅為原有活性 10%， 超過 200 mg/L 后微生物活性幾乎完全受到抑制5。第二章 甲醛污染的來源及治理2.1室內(nèi)甲醛污染的來源和治理方法2.1.1來源（1).建筑和裝飾材料。 （2).煙葉和燃料的不完全燃燒。 （3).食物。 （4).室外的工業(yè)廢氣、光化學(xué)煙霧、汽車尾氣等。2.1.2甲醛污染治理方法通風(fēng)換氣式

14、凈化方法、控制溫濕度、植物凈化、物理吸附技術(shù)、臭氧氧化、光催化技術(shù)、空氣負離子技術(shù)、常溫催化氧化技術(shù)、生物技術(shù)等。2.2甲醛檢測方法 目前常用的甲醛檢測方法有：分光光度法、色譜法、電化學(xué)法、化學(xué)發(fā)光法等。第三章 影響甲醛降解率的因素3.1甲醛濃度研究發(fā)現(xiàn)甲醛濃度增加可在一定濃度范圍促進菌株對甲醛的降解，超過此濃度臨界值后，降解甲醛趨勢處平穩(wěn)狀態(tài)，隨后大幅度下降。究其原因可能是在以甲醛為唯一碳源和能源的培養(yǎng)基中，隨著甲醛濃度的增加，細菌大量繁殖，促使降解率不斷提高；但當(dāng)甲醛濃度持續(xù)增加時，高濃度的甲醛可能影響了菌株的細胞滲透壓，阻隔菌體與O 2 接觸，導(dǎo)致菌體生長受到抑制，甲醛降解率趨于平穩(wěn)；當(dāng)

15、甲醛濃度達一定值時，可能導(dǎo)致菌體大量死亡，從而使降解率驟然下降。3.2接種量 研究發(fā)現(xiàn)前期降解率較低的原因可能是接種量較少生物量低，從而導(dǎo)致降解率不高，當(dāng)接種量超過某一濃度后降解率會不斷下降，究其原因在于接種量過大，搖瓶O 2 有限，阻礙了菌體的快速繁殖，從而使降解率不斷下降。3.3溫度微生物對甲醛降解都是一些酶催化的反應(yīng)，在溫度較低時，隨著溫度的升高， 酶的活性不斷增大，因而甲醛降解率不斷提高，但當(dāng)超過一定溫度時，酶的活性又開始降低，甲醛降解率也即隨之下降。因此，菌株最適宜生長溫度在2530。3.4搖床轉(zhuǎn)速一定含量的溶解氧有利于微生物的生長，因而可加快生物降解速率。當(dāng)溶解氧水平上升至一定程度

16、，即使供氧量繼續(xù)增加( 即搖床轉(zhuǎn)速 150 r/min) ，其對甲醛降解率進一步上升也影響不大，甚至出現(xiàn)下降情況。產(chǎn)生這種情況的原因可能是過高的氧分壓對微生物產(chǎn)生了一定毒性作用。3.5 PH值菌株降解甲醛最適合pH值是6 7，甲醛降解率最高可達 89. 38%; 當(dāng) pH 值低于6或者高于7時，甲醛也都能維持較高降解率，最低也可達77. 68%，但總體上菌株適宜 pH 值是偏弱酸性。因一般的甲醛廢水pH 值都在6 8之間。第四章 研究現(xiàn)狀4.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀迄今國內(nèi)外報道的甲醛降解菌的甲醛最高濃度為7500 mg/L ，其他篩選的甲醛降解菌均存在甲醛耐受濃度和降解活性都還不夠高、降解速度慢等缺

17、點，影響其實際應(yīng)用。如 Sawada 等篩選的甲醛降解真菌可在 8 h 內(nèi)完全降解 350 mg/L 的甲醛，每克干菌絲可降解14.3 mg/h甲醛；而Mirdamadi等篩選的菌株 OSS 對于含5 920 mg/L 濃度的甲醛廢水，72 h 內(nèi)的去除率為 70%，無法完全降解甲醛。因此，篩選出能快速降解高濃度甲醛的降解菌是進行強化應(yīng)急處理的關(guān)鍵。目前，發(fā)現(xiàn)有甲醛代謝能力的主要為甲基營養(yǎng)型細菌，也有一些真菌和非甲基營養(yǎng)菌。國內(nèi)關(guān)于甲醛降解菌的報道較少。黃賽花等人分離了一株降解甲醛的真菌 Aspergillus flavus H4，它能在 144h 內(nèi)降解 99.7%的初始濃度為 1.241

18、g/L 的甲醛。國外關(guān)于甲醛降解菌的文獻報道相對較多。N.Adroer 等分離的 P. putida A2能在 1.25 小時內(nèi)降解 380 mg/L 的甲醛。Yamazaki 等分離的 DM-2 的甲醛降解能力為 45 mg/L·h 。Marta Eiroa 等分離的反硝化細菌能在 4 天內(nèi)將 1.36 g/L 的甲醛完全去除，硝化細菌能在 24h 將 3.89 g/L 降解完全。Mirdamadi 等分離的 P. pseudoalcaligenes OSS 在 24 h 內(nèi)將 3 700 mg·L-1的甲醛完全去除，培養(yǎng) 72 h 后能將 5920 mg·L-

19、1的甲醛消耗掉 70%。Kondo 等從土壤中的一株甲醛耐受真菌Aspergillus nomius IRI013，它能生長在甲醛最高濃度為 4.5 g/L 的培養(yǎng)液里并將其完全消耗。Iwahara Masayoshi 等分離的 Paecilomyces sp.no.5 是目前文獻中甲醛耐受濃度最高的甲醛降解菌，能在甲醛初始濃度為 20 g/L 的培養(yǎng)液中存活，并在 20d 內(nèi)將其完全降解3。本研究旨在通過對甲醛降解菌進行綜述，為進一步處理甲醛污染問題奠定基礎(chǔ)，為甲醛降解菌的篩選提供研究方向，為進一步提高甲醛的應(yīng)用提供借鑒。展 望通過綜述不難發(fā)現(xiàn)，甲醛污染是環(huán)境污染治理研究的熱點之一，目前防治

20、室內(nèi)甲醛污染的方法有不少，但是大多數(shù)方法都存在一定的缺點，而通過微生物法降解甲醛，可以避免成本高、能耗高、甲醛降解不徹底，以及引起二次污染等缺點，是近幾年新興起的一種除甲醛的方法，備受國內(nèi)外研究者的關(guān)注。本綜述為進一步處理甲醛污染問題奠定基礎(chǔ)，為甲醛降解菌的篩選提供研究方向，為進一步提高甲醛降解菌的應(yīng)用提供了借鑒。 本綜述旨在對目前篩選甲醛降解菌的方法進行總結(jié)與展望，為甲醛降解菌進一步的應(yīng)用提供借鑒。以后可以多從微生物的方面研究一下甲醛降解菌的篩選，另外對于甲醛生物降解反應(yīng)器的研究可以更深入，真正設(shè)計出一種實用、安全、高效的室內(nèi)甲醛凈化裝置 。 參考文獻1劉宇，張子重室內(nèi)空氣中甲醛的去除J暖通

21、空調(diào)，2005，32(10)2陳曉飛，馮 菲，孫玉飛，王雪妍，周伏忠.一株甲醛降解菌的分離鑒定及其降解特性分析J.河南科學(xué)，20153金晶.甲醛降解菌篩選、關(guān)鍵酶基因克隆表達和固定化細胞降解特性的研究D.20114邵明坤膠合板甲醛釋放機理及降低措施J淮陰工學(xué)院學(xué)報，20035襲著革，李官賢室內(nèi)建筑裝飾裝修材料與健康M.北京化學(xué)工業(yè)出版社，20056吳忠標(biāo)，趙偉榮室內(nèi)空氣污染及凈化技術(shù)M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20057張國榮，張代羿室內(nèi)空氣中甲醛污染與防治措施J丹東紡專學(xué)報，20038李莉，李鳳霞，孔凡玲.裝修房間甲醛濃度的監(jiān)測分J環(huán)境與健康雜志，20029徐云，金 晶，鄭 重. 高活性高耐受甲

22、醛降解菌株的分離鑒定及降解條件研究J環(huán)境科學(xué)，201010張紹原，吳玉霞，鄭 豪.納米Ti O2光催化降解空氣中甲醛的研究J浙江建筑，201011劉艷麗，陳能場，周建民.觀賞植物凈化室內(nèi)空氣中甲醛的研究進展J工業(yè)催化，200812孫瑤毅. 甲醛有害氣體治理的研究進展J化工科技市場，200413饒榮水，崔文勇，李開元.室內(nèi)甲醛降解的實驗研究J潔凈與空調(diào)技術(shù)，200514 李晶平, 魯統(tǒng)布, 陸慧玲. 甲醛毒性及其常用檢測方法J. 中山大學(xué)研究生學(xué)刊: 自然科學(xué)、醫(yī)學(xué)版, 2006,26(1): 34-38.15 梁建聰, 郭云霞, 容學(xué)軍. 甲醛污染來源及防治措施J.廣西輕工業(yè), 2009, 2

23、5(3): 100-101.16 牛鳳蘭, 宋德鋒, 陳林, 等. 環(huán)境中甲醛污染來源及檢測方法新進展J. 上海預(yù)防醫(yī)學(xué), 2009, 21(9): 453-455.17 王文超, 周仕學(xué), 姜瑤瑤, 等. 室內(nèi)甲醛污染治理技術(shù)的研究進展J. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2006, 29(9): 106-108.18 徐仲均, 程足芬, 林愛軍, 等. 活性污泥對甲醛廢水的凈化性能J. 環(huán)境工程學(xué)報, 2008, 2(9): 1173-1176.19 謝文娟, 王潔, 孫佩石, 等. 高效降解甲醛菌株的分離鑒定及其特性J. 微生物學(xué)通報, 2011, 38(11): 1626-1631.20 徐云, 金晶, 鄭重, 等. 高活性高耐受甲醛降解菌株的分離鑒定及降解條件研究J. 環(huán)境科學(xué), 2010, 31(10):2481-2486.21 Mirdamadi S, Rajabi A, Khalilzadeh P, et al. Isolati