伽马辐射对废水微生物群的影响

沈阳建筑大学毕业设计1伽马辐射对废水微生物群的影响SandraCaboVerde•TelmaSilva•PaulaMatos摘要伽马辐射是一种污水处理有前景的技术,有能力降低化学和生物污染的废水的环境影响。本研究的目的是找出伽马辐射在废水微生物的失活反应方面的影响。废水样本在不同的剂量率以及在亚致死的剂量下用Co-60仪器辐射。嗜中温微生物群和总大肠菌的D10值为每个样品测定和剂量率。无抗力微生物在废水样本中被隔离,他们的增长和失活动力学在不同的基质组成中确定，为发现这些细菌的能力来降解有机废水的内容。结果表明,辐射衬底剂量影响微生物的γ的响应率辐射以及对于生物修复可能同样重要的因素。关键词废水伽马辐射微生物失活大肠杆菌群剂量率影响基质效应正文全球范围内，来自工业，城市生活，农业的污染物对水源的污染日益严重。这些污染物可能会导致存在健康风险,甚至威胁人类生存（例如水、空气、土壤中包含的污染物等等)。对于这些污染物必要的控制和减量是为了阻止我们伤害自己和未来一代又一代。此外,由于饮酒需求得增加，水在许多国家往往面临着两个主要问题:饮用水的缺乏及适当的处理和处理越来越多的废水。解决这些问题的方法之一是处理废水回用。废水的净化长期以来一直是一个主要的环境问题。尽管传统废水处理系统,如浅池有能力改善废水质量,但都不足以消除污染物(冯·斯珀林和Mascarenhas2005)。相比之下,消毒剂可以诱导包括致病病原和废水起生物化学反应(布拉奇利etal.1997年)。废水消毒方法包括氯化消毒方法,臭氧化和紫外线(UV)辐射。国际原子能机构(IAEA)发表了许多文章,这些文章吸引注了人们注意到利用极具前景的辐射科技来清理从各种工业和市政排放废物中的污染物(IAEA2001）。在人类致病性灭活微生物在水,废水和污泥,以及食品和医疗产品方面照射治疗已被证明是一个强大的工具(Farooqet1993;LagunasSolar1995;Rawatetal.1998;BasfarAbdelRehim2002;2004国际原子能机构；Wangandwang2004)这种处理方法的主要优点之一就是因为辐照是一个物理过程,没有化学物质的使用。使用伽马辐射是合理利用其能力来降解有机物质和病原生物,同时可以保留氮磷等营养物质,如果污水用于农业用途这是很重要的一点(Rawatetal.1998;Tahrietal.2010年)。此外,γ辐照作为替代消毒产品由于它的反应消毒过程废水的毒性可能优于传统的氯化/脱氯方法,(汤普森和布拉奇利1999)。电离辐射的杀菌剂的机理是通过两种方式:直接通过破坏核酸(单,双链断裂)或起源于水解的间接自由基。机理主要是自由基,H原子和溶剂化电子与内部分子或细胞外。间沈阳建筑大学毕业设计2接的影响活化分子（如碳酸氢）的行为可能会减少的食腐动物的数量，但也可以增强氧的存在(冯Sonntag1994)。微生物的电离辐射的反应可能是受几个因素的影响,如组成的辐照介质(保护剂,增敏剂,辐照气氛、空气、氮气、真空)、温度、含水量的细胞,微生物的时代,能源(如。、伽马射线、中子)和剂量率(西尔弗曼1983年)。先前的报道((RidenourandArmbruster1956;Loweetal.1980;Hill2003;Taghipour2004)表明,污水和废水中的肠道细菌在电离辐射下很容易灭活,虽然没有任何对于肠道细菌伽马辐射剂量率对相应的影响的研究。本研究的目的是分析在自然微生物群在废水样品中剂量率的影响和基质成分的失活反应以识别的参数可以通过伽马辐射影响废水处理的效率。此外，抗辐射微生物的重要性和适用性的幸存者辐照废水(ISW)废水生物降解应该调查。材料和方法抽样从两个不同的处理工厂收集废水样本。1.在葡萄牙里斯本的市政污水处理厂(MWTP)215000人口的居民每天流量54000立方米的污水;MWTP的处理主要步骤是:(1)重力和泵,(2)筛选,(3)重介质,油,脂肪和油脂去除,(4)主要沉降,(5)活性污泥反应器,(6)二级沉降,(7)砂过滤器和(8)紫外线辐照作为三级处理。收集样本1l的体积从污水消毒烧瓶紫外线治疗前和运输在4摄氏度的实验室。2.葡萄牙屠宰场处理厂(SWTP)每天生产大约143吨的猪肉,由此生成固体残留物和污水。污水处理是一个持续的过程包括厌氧好氧消化和沉淀，需要7天时间,再直到排放到河。样品5L用消毒的玻璃瓶从一级处理废水(包括机械筛选后的固体)取得，运输送到4摄氏度的实验室。辐照过程玻璃烧瓶0.5L的废水样品暴露在从半成品Co-60设备发出的伽马辐射下，这个设备位于Tecnologicoe核学院（Bobadela、葡萄牙)。MWTP样本在室温下进行辐射,同时在剂量率为0.08,0.8和9kGy/h。目标剂量分别为0.1到1.2kGy的灭活大肠杆菌群的研究和5.1到40.3kGy的失活研究嗜中温的人口。SWTP样品在室温和辐照剂量率的同时0.9和3kGy的/h。建立了从0.1到1.2剂量kGy的大肠杆菌群,5.1到40.3kGy的总数微生物群。一式三份样品每种类型的废水的废水(390.5l玻璃烧瓶)每吸收剂量使用(三个每剂吸收剂量率;例如,0.1,0.5和1.2kGy的)剂量率进行测试。未照射样品也接受所有的化验。表1总结了进行化验的辐射条件。剂量率实验确定使用硫酸亚铁剂量计如ASTM(1992)所述。吸收剂量使用校准程序监控测试仪(测量不确定性的±2.5%,有机玻璃,哈维尔,英国)。沈阳建筑大学毕业设计3失活研究确定总大肠菌辐照前后,确定大肠杆菌群目前每100毫升复合管发酵方法和结果报告的最可能的数量。三组(稀释0.1、1和10倍)五个杜伦管含有十二烷基硫酸肉汤(LSB、默克公司、德国)每个样本的准备。管式发酵37度7天。确认结果的管道和天然气生产使用的绿色胆汁乳糖肉汤(BRILA,默克公司,德国)。观察在发酵24、48和72h和辐照后7天的研究结果以菌落每毫升表示。这些结果参照的标准为水和废水的检测标准(APHA1998)。表征废水样品中自然污染物的特点显微镜下通过革兰氏染色法和生化反应类型,过氧化氢酶和氧化酶的生产活动获得了在宏观上(如,看着色素、纹理、形状)的殖民地失活研究。隔离被组织成输入分型组组根据伯杰细菌鉴定手册(霍尔特1994)。每个表型的频率计算是基于数量的隔离和表征。最常见的抗辐射菌株在每个废水样品中通过小型生化试剂盒被确认(APIsystem,bioMe´rieux,France)。生物降解研究MWTP样本的抗辐射应变菌株隔绝接种(大约105CFU/毫升)在0.5l的两个不同的悬浮介质,大豆胰蛋白胨肉汤(TSB、Oxoid、英国)和城市污水(WW)被高压灭菌消毒(121C下30分钟)。MWTP样本以类似的方式在Co-60辐照设备下辐射培养菌。应用剂量的范围是5.3到40.2kGy的。活细胞的数量决定了辐照前后扩散板技术,就如本节描述的“失活的研究。”总嗜中温微生物群总大肠杆菌群甲基杆菌表1γ辐射剂量率和剂量范围应用于研究废水样本中微生物种群的失活市政污水处理厂(MWTP)和屠宰场污水处理厂(SWTP)沈阳建筑大学毕业设计4SWTP样本的抗辐射菌株孤立接种(大约102CFU/毫升)在250毫升的屠宰场废水样本被辐照消毒30kGy的(剂量率3kGy的/h)和高压灭菌法(121C下30分钟)。所有实验进行了耗氧在500毫升玻璃瓶30C与常数摇(125转/minute-r.p.m)。两个基质微生物菌株的生长监测spectrophotometrically(1800-紫外线,Shimazdu)通过测量培养物浊度在600nm。数据分析源软件版本7.5(美国北安普敦OriginLab公司)是用于数据分析。D10值kGy是微生物的数量减少90%所需要的剂量(one-decimal对数减少),从线性回归模型得到的对数(斜率的倒数)，所得分数的函数为被吸收的辐射剂量(kGy)。结果失活研究量化的失活反应的总大肠菌和嗜中温微生物种群研究废水样品,每个人口的D10-value不同剂量率的计算。大肠杆菌群作为粪便污染指标的来源是因为这些微生物可能导致潜在的健康危害风险,评估其失活反应被认为是辐射反映的重要指征。总大肠菌负载分析废水中2X10^3MPN/mlMWTP样本和3x10^6MPN/mlSWTP样本,分别。对于这两种类型的废水样品,有一个指数减少大肠杆菌数量增加从0.1到1.2kGy的剂量。相应的D10-values介于0.15和0.24kGy之间(表2)。微生物的微生物污染水平值获得嗜中温人口9x10^4CFU/ml和3x10^7CFU/mlMWTPSWTP废水样品,分别。嗜中温微生物群的失活反应被发现同时取决于辐照条件类型的废水样本(表2)。嗜中温微生物群的D10-values增加四倍的剂量率低十倍时,对同一样本MWTP废水,在相同的方式,对屠宰场废水(SWTP)样本,应用剂量率时D10值翻倍少三倍。总大肠杆菌群总嗜中温微生物群表2平均D10值(±标准错误)总大肠菌人口和微生物嗜中温人口废水样品前紫外线处理市政污水处理厂(MWTP)和从屠宰场污水处理厂(SWTP)机械筛选预处理沈阳建筑大学毕业设计5表征废水微生物群在不同剂量辐照前后,隔离的废水样本表型分析微生物种群的动态与吸收剂量。结果表明,对于两种废水的自然微生物群类型,最常见的形态类型是革兰氏阴性,过氧化氢酶阳性，氧化酵素阴性棒(45%)、大肠杆菌群中。高剂量率测试的两种类型的废水样品(0.8kGy/h的MWTP样本和3SWTPkGy/h的SWTP样本)和增加吸收剂量,观察到的主要形态类型相对频率,减少细菌和其他组织是孤立的,如芽孢杆菌属的微生物((60%),抗辐射菌株由于其孢子形成的能力更甚。MWTP样品辐照在低剂量率(0.08kGy/h),在目标剂量的10,15和20kGy的,幸存的微生物出现的同质数量粉色细菌,巴斯德特色推定地确认为甲基spp..同样,SWTP样品辐照与15kGy的低剂量率(0.8kGy/h),微生物分离渗透的同质数量黄色细菌,确认为嗜麦芽窄食单胞菌。生物降解研究两个实验进行的孤立抗放射性的细菌来评估可能生物降解功能微生物作为废水微生物群的一部分。在第一个实验中,粉红色的细菌隔离在两个不同的底物,接种TSB(通常是用作营养完全培养基)和WW(消毒城市污水样品),和辐照(5.3直到40.2kGy)三个不同剂量率(0.08,0.8和9kGy/h)。抗辐射微生物的反应所提出的六种不同的辐照条件,根据D10-values更高抗辐射WW比TSB衬底(除了9kGy的/h)的剂量率的增加趋势D10-value(例如,更高的抗辐射)减少剂量率(表3)。这些观察到的差异的D10-values粉红色细菌的隔离可能是由于:(1)废水与水辐解反应产品的具有保护作用的化学成分,如羟基自由基,减少他们的可用性达到微生物细胞因此降低明显失活率(2)一个剂量率效应微生物有更多的时间来修复从低剂量率辐射损伤,反映在高辐照后幸存的分数。结果还表明D10-values崛起的区别的两个底物的减少剂量率。这个观察可能导致制定的假设调查高度抗放射性的微生物能够代谢一些组件的废水将允许一个更高效的修复任何分子的化学键断裂可能发生在辐照过程中。执行第二个实验来测试这个假说。美国麦芽的菌株接种两种类型的样本相同的屠宰场废水(由γ辐射消毒和其他热压处理过的)。寡养单胞菌sp,革兰氏阴性属广泛分布于环境中,生物修复是一个潜在的属,因为其成员能够代谢各种顽固的如芳香族化合物和酚表3平均(±标准错误)D10值粉色抗辐射菌株隔离(甲基spp)暂停为两个基板(废水、WW和大豆胰蛋白胨肉汤,TSB)在三个不同的辐照剂量率沈阳建筑大学毕业设计6类化合物。因此,本属吸引了越来越多的关注在环境和生物技术应用(Guziketal.2009;Grenetal.2010;Chenetal.2011)。结果显示这一毒株的增长不同增长率明显增长阶段(图1)。滞后阶段(初始/生长曲线的适应阶段