江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目申报书

1江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目申报表推荐学校：（盖章）项目名称：嗜盐微生物培育条件项目类型：□重点项目√一般项目□指导项目所属一级学科名称：工学项目负责人：联系电话：[phone]指导教师：联系电话：[phone]申报日期：2016.4.10江苏省教育厅制二○一六年三月2项目名称嗜盐微生物对偶氮染料的降解及其培育条件项目所属一级学科工学项目所属二级学科环境科学与工程项目类型（）重点项目（√）一般项目（）指导项目项目实施时间起始时间：2015年6月完成时间：2016年5月项目简介(100字以内）针对偶氮染料来源广、污染重的现状，本项目拟筛培育一菌株，不仅能高效降解偶氮染料，而且在高盐度的条件下任能保持很高的降解水平，实现有害偶氮染料的无害化处理，从而为今后的染料污染治理提供一条新的思路。申请人或申请团队姓名年级学号所在院系/专业联系电话E-mail主持人环境院/环境工程成员环境院/环境工程环境院/环境工程环境院/环境工程环境院/环境工程指导教师第一指导教师姓名无单位南京工程学院年龄专业技术职务讲师主要成果第二指导教师姓名单位南京工程学院年龄专业技术职务3主要成果一、申请理由（包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成果等）本项目组成员为环境工程专业的学生，项目组成员已学习《无机化学》、《有机化学》、《物理化学》和《分析化学》等基础课程，在化学理论方面有着较深厚的知识积累。并且本院系每学期开设的化学实验课与定期举办的化学知识竞赛，都给项目组成员很好的动手能力的锻炼机会。陆标：环境工程学院环境工程141班，现大二学生，2014年多次参加各种校级知识竞赛，并在环保服务月中获二等奖。在日常的化学试验中，认真负责，勤于思考，积极投入到试验中去，严谨研究，求真务实，多次反复的实验，寻求最佳结果。凭着这种钻研精神，获得了指导老师的高度认可。在投入到科技创新的同时，也没有忘记自己的学业，勤奋学习，成绩优异，还积极参与社会实践，曾在2014年暑期到济南玮林汽修实习。相信他能够凭借自己丰富的试验经验，顺利的完成这次科技创新项目。本项目的其他成员也都品学兼优，有着较强的动手能力与丰富的专业知识储备。在前期准备工作中，指导老师已发布多篇相关文献，项目组成员也在图书馆及网页上查阅了大量的文献，并对偶氮染料、偶氮染料降解原理、偶氮染料降解方法等基础知识有一定的储备。了解并熟悉微生物降解偶氮染料的基本过程和操作，使实验组能够顺利的进行试验。相信，在指导老师的帮助下，项目组成员的共同努力下，我们一定会获得满意的成果二、项目方案具体内容包括：1、项目研究背景（国内外的研究现状及研究意义、项目已有的基础，与本项目有关的研究积累和已取得的成绩，已具备的条件，尚缺少的条件及方法等）据报道，“十一五”期间，我国染料总产量居世界第一，占世界总产量的60%。2010年全国染料产量75.6万吨，同比增长5%；销售收入396亿元，同比增长10.9%，产量基本恢复到金融危机前的生产水平。完成出口27.3万吨，出口创汇11.75亿美元，同4比分别增长14.7%和27.7%。我国的染料行业在给我国创造收益的同时也对我们生存的环境造成了严重的影响。据统计，2010年我国印染行业日污水排放量约为1.8×107m3,印染废水占该行业污水量的40%～50%,约为每天6.0×106m3。现在环境污染问题严重，各种污染对人们的生活造成严重影响，当人们生活水平提高时，对环境的要求也在逐渐增长。我国水资源紧缺，水污染现象严重，印染废水已经成为我国工业废水的主要来源。因此，处理印染废水刻不容缓。处理印染废水的方法主要有物理法、化学法和生物法。物理化学方法存在处理费用高、生产大量、难处理等问题，而微生物法具有繁殖速度快，处理污水效率高，适应性强，应用范围广，成本低廉，经济效益好，并且微生物本身可自然降解，不会造成二次污染，符合环保要求等优点，所以目前国内外主要采用生物法。本次试验采用固定化生物技术之一的活性炭负载微生物的方法。生物活性炭法是将活性炭吸附和生物处理相结合的处理工艺，其机理是将活性炭作为微生物聚集、繁殖生长的良好载体，在适当的温度及营养条件下，发挥活性炭的物理吸附和微生物生物降解作用。生物活性炭比单独吸附和生物降解更有效，其能增加水中溶解性有机物的去除率；能够发挥活性炭的物理吸附与微生物生物降解双重作用；可以延长活性炭再生周期，从而减少运行费用。近年来，关于偶氮染料脱色相关研究很多，细菌将偶氮染料脱色，会形成一种芳胺类化合物，其对人和动物具有毒性甚至导致细胞癌变，给环境造成潜在危害[1],所以通过培养分离富集出既能够脱色又能够降解芳胺类化合物的细菌具有重要的理论意义和经济效益。无机盐类在微生物生长过程中起着促进酶反应，维持平衡和调节渗透压的重要作用。但是，当盐度过高时，则会因使微生物脱水引起细胞原生质分离、使酶活性降低等原因导致微生物生长受到抑制。而印染废水含盐量较高，所以本次试验中，驯化培养出对偶氮染料有脱色降解作用的高效耐盐菌就具有重要意义。随着人们对水质要求的高，污水处理已经成为工业生产中不可或缺的流程，高效廉价的处理工艺对现代社会有着极其重要的意义。微生物法以其显著地优势越来越受5到人们的普遍关注，其社会意义及其经济效益有目共睹。本课题是在实验室条件下分离富集得到对偶氮染料具有脱色降解功能的嗜盐菌群，并驯化其耐盐程度，使其在高盐环境下对偶氮染料的脱色降解效率仍然保持很高水平,这对于工业应用具有极其重要的意义。参考文献：[1]张金平，阚振荣，李彦芹，梁利华。生物技术。染料脱色菌与芳胺降解菌的筛选及降解染料研究，2006年2月.[2]方继前。中南林业科技大学硕士学位论文，偶氮染料微生物降解脱色研究，2012年5月。[3]田媛。华中科技大学硕士学位论文，2008年5月。[4]黄惠莉，林文銮，陈少欣。华侨大学报，固定化混合脱色菌处理印染废水，2000年4月。[5]刘志成，张淑芝，李秋云，环境科学技术。处理印染污水的活性污泥中主要微生物种群，1987年。[6]张林生。化学工业出版社，印染废水处理技术及典型工程，2002年5月:37-57.[7]李全林。东南大学出版社，现代生物工程。2008年12月(1):334-338.[8]岑沛霖，蔡谨。化学工业出版社，工业微生物学（第二版）。2008年9月(1)：402-413.[9]苌道松。河南师范大学硕士学位论文，2012年5月。2、项目研究目标及主要内容（1）研究目标本项目拟以酸性大红为例，以固定化的方法培育出具有降解作用的细菌，探讨不同因素影响下，细菌降解染料的历程与产物，并鉴定该细菌的种类，从而丰富偶氮染料的微生物法。（2）研究内容采集某印染厂印染废水和活性污泥，并获取菌种，在固定化的条件培养、分离富集，筛选出对偶氮染料具有脱色降解效果的目标菌种或菌群，并鉴定目标菌种。测试其适宜温度、pH值等条件。研究其降解原理，最终测试目标菌种对印染废水的脱色降6解效果。研究内容包括下述三个方面：不同环境因素对降解过程的影响1）营养源对细菌降解偶氮染料的影响营养源是影响菌株生长的重要因素，也直接影响菌株对染料的脱色性能。本次试验将找出在浓度均为1%的不同营养源中的最佳营养源，其中不同营养源为酵母、葡萄糖、乙酸、乙醇、淀粉。2）温度对细菌降解偶氮染料的影响一般来说，适宜细菌生长的温度为30~37℃之间，若温度太低，则抑制细菌的生长；若温度太高，菌体内的偶氮还原酶则会印高温而失活，两者都会直接影响降解效率。本次试验将会研究菌株在20℃、30℃、40℃、50℃下的降解效率。偶氮染料降解后的产物鉴定传统方法处理后的偶氮染料将转化为剧毒的芳香胺类物质，排放到环境中会造成严重的污染。一般来说，微生物法处理后的偶氮染料会降解为芳香胺类化合物，然后转变为酚类化合物，最终降解为CO2、H2O等小分子无机物。本实验将采用色谱-质谱的方法来鉴定偶氮染料经每一步降解后的产物种类。细菌的鉴定将纯化后的菌株接种至LB培养基中，37℃下培养24h,经过菌体收集、辅助裂解、裂解、16SrDNA的PCR扩增、PCR目的片段的回收纯化、PCR产物与载体连接、连接物的转化、菌落PCR筛选重组子等步骤，来鉴定菌株。偶氮染料脱色前后的毒性以小麦(禾本科Poaceae)和菜豆(豆科Leguminosae)为实验对象，用清水浸泡小麦6h，菜豆12h后，2%H2O2消毒15min，然后用蒸馏水冲洗3次．在培养皿内放入等直径滤纸两张做发芽床．以无染料的厌氧培养基做对照，在发芽床上加入脱色前后偶氮染料溶液．每个发芽床上摆放15粒种子，置于25℃光照培养箱中进行培养，设置三组平行试验。培养7d后，观察种子发芽率、胚根及胚芽长度。3、项目创新特色概述特色：传统的物理、化学处理法，因处理费用高、适合范围窄、易产生大量难处理污泥，对亲水性染料的脱色效差、不仅能耗物耗大，而且产生了二次污染。一般的7生物处理法处理后的污水，COD和色度值依旧很高。为此，我们拟采用生物组合法，来进一步降低水COD和色度，从而更加靠近无害化处理。创新：（1）将活性炭吸附和生物处理相结合，利用生物强化处理的反应器，针对二级出水中的污染物生化性差，大部分难生物降解的特点。（2）报道。4、项目研究技术路线图1技术路线图5、研究进度安排2015年10月～2015年11月：调研文献、定购药品。2015年12月～2016年4月：分离出在高盐环境下对偶氮染料高效脱色降解菌（菌群）。2016年5月～2016年10月：测试脱色降解菌的脱色降解效率，鉴定菌种，测定偶氮染料脱色前后的毒性变化。发表文章1篇，撰写结题报告6、项目组成员分工陆标在本项目中主要承担日常实验现象的观察与记录在本项目中主要承担日常实验现象的观察与记录在本项目中主要承担培养基与实验溶液的配制在本项目中承担实验仪器的准备与维护在本项目中承担实验药品的配置及回收在本项目中承担实验仪器的灭菌和挑菌8三、学校提供条件（包括项目开展所需的实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等）本课题组所处的环境工程系下有原子吸收分光光度计室、X荧光光谱室、等离子发射光谱室、气相与液相色谱室、质谱仪室、理化分析室、样品处理室、测试室、天平室。现有的紫外可见光分光度计、紫外无菌操作台气、立式高压灭菌锅、气相色谱仪、液相色谱仪、恒温培养箱等大型仪器设备为课题的顺利进行提供了有力保障。学校提供学生实践创新训练所需的实验实训场地，支持学生完成项目训练计划。对于验收合格的项目学校将根据《南京工程学院大学生工程能力课外训练及科技竞赛管理办法（试行）》（南工教2006185号）和《南京工程学院关于加强大学生综合素质培养的规定》（南工教字20056号）给予项目组成员相应的创新学分。对本次省教育厅立项的项目学校原则上将给予1：1的经费配套。四、预期成果（1）富集的在高盐环境下对偶氮染料有脱色降解功能的高效菌。（2）通过本项目的研究，为偶氮染料的生物处理技术提供一种新方法。（3）课题完成后，发表核心论文一篇五、经费预算总经费（元）财政拨款（元）学校拨款（元）注：总经费、财政拨款、学校拨款由学校按照有关规定核定数目进行填写9具体包括：1、调研、差旅费；2、用于项目研发的元器件、软硬件测试、小型硬件购置费等；3、资料购置、打印、复印、印刷等费用；4、学生撰写与项目有关的论文版面费、申请专利费等。支出科目金额（元）计划根据(1)试剂/药品购置费300试验器具以及染料的购买(2)科技调研150前往高污染印染厂采集印染废水和活性污泥(3)菌种鉴定1000菌种鉴定(4)出版物/文献1000实验文章版面费总经费2450元，其中申请2450元，自筹0元10六、导师推荐意见该课题将以高盐度偶氮染料的降解为研究对象，其所探讨的工艺和路线将为今后的治理环境污染与资源化利用并举提供一条新思路，具有较高的学术意义和实用价值。同时，指导教师前期已进行了一年多研究，有较为深厚的研究基础。在指导老师的带领下，深信参加该课题的同学将取得丰富的实验结果。特此建议推荐！签名：年月日七、院系推荐意见院系负责人签