当前世界环境

介绍

鞣制产业被认为是污染和制革厂废水的主要来源，是一个潜在的环境问题。¹制革厂产生的废水具有强烈的颜色特征，并且受到高COD和生化需氧量（BOD）以及无机杂质（钠、钙、硝酸盐、氨、硫化物和氯化物）、溶解和悬浮固体以及其他特定污染物（如植物和/或合成单宁）的严重污染，磺化油、铬、五氯苯酚和表面活性剂。^2,3这些有色废水阻碍了光线的穿透，⁴而高COD导致水生生态系统中溶解氧的减少。⁵同样，铬毒性也是制革废水造成环境危害的主要原因之一。铬以多种氧化态(I-VI)存在，以Cr(III)和Cr(VI)较为稳定。Cr(VI)是该元素的有毒形式⁶导致严重腹泻、溃疡、眼睛和皮肤刺激、肾功能不全，可能还有肺癌。⁷用于去除毒性Cr（VI）的常规方法包括化学还原，然后在碱性条件下沉淀，离子交换，并在活性煤，明矾，高岭石和灰烬上吸附⁸．这些方法中的大多数都具有主要的缺点;例如，需要高能量使用和大量的化学试剂，不完全金属去除和产生大量有毒废物污泥。⁹此外，当初始重金属浓度在10-100 mg L范围内时，此类工艺可能无效或极其昂贵^-1以及废水中有机物的高负荷。¹⁰

微生物（细菌/真菌）是在工业废水器生物处理过程中为工业污染物降解和解毒的最重要的生态友好因素。因此，生物修复是常规化学和物理方法的替代废水处理。¹¹已知真菌能耐受重金属。¹²它们是一个多才多艺的群体，因为它们能够在各种极端条件下适应和生长，包括pH值、温度、养分利用率以及高金属浓度。¹³它们具有细胞壁材料的优点，显示出优异的金属结合性能。¹⁴一般来说，微生物生物量已经进化出各种措施来响应重金属胁迫，这些措施包括跨细胞膜的运输、对细胞壁的生物吸附、胞外胶囊的捕获以及金属的沉淀和转化。¹⁵利用细菌对制革废水中的某些组分进行了修复研究^16,17或真菌菌丝作为生物吸收剂。^18,19但是，大多数的研究都是针对一到两种特定的污染物，主要是铬。制革废水的COD、色度和主要离子的修复至今尚无单一的研究。因此，本研究旨在从制革废水富集土壤中分离筛选出能去除制革废水中COD、色度、Cr(VI)等主要离子的真菌菌株。

材料和方法

样品收集

生物修复研究中使用的制革厂废水是从位于印度贾兰特哈尔Kapurthala路中央皮革研究所(CLRI)综合区的制革厂的最终排放部分收集的聚乙烯容器。另一方面，为了进行土壤富集研究，从铬制革阶段收集了制革废水。将采集的样品带回实验室，置于4°C冰箱中保存，直至使用。

潜在真菌菌株的分离与鉴定

为了进行人工土壤富集试验，在花园中选择了1平方英尺的面积，在那里逐渐增加浓度的制革厂废水添加18个月。分离真菌菌株时，连续稀释土壤，900 rpm离心5分钟，上清液在改良Lee中进一步富集^”这是不含葡萄糖的最低培养基(0.25% KH₂人事军官₄，0.20％mgso₄，0.50％（NH₄）₂所以₄在Erlenmeyer烧瓶中放置3天(150rpm, 28ºC)，以鞣革污泥作为唯一的碳源。用新污泥改良的最低盐培养基(MSM)重复此过程多次。最后一套烧瓶用于后续在含有MSM板的污泥上电镀和分离真菌。100 mM L时，培养基pH维持在5.30^-1citrate-phosphate缓冲²⁰．接种后的化石板在28ºC孵育7天。在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)上反复培养，筛选并纯化了MSM上出现的真菌菌落，并由新德里国家真菌分类中心(NCFT)进一步鉴定。从分离的真菌中，在本研究中衣原体镰刀菌SPFS2-g用于处理制革废水（图1）。

图1:衣原体镰刀菌SPFS2-g菌落。 点击这里查看图

真菌菌株最低抑菌浓度（MIC）的测定

用改良Lee法测定真菌分离物对铬的抗性^”添加100、200、300、400、500、600和700ppm浓度的六价铬的最小培养基(含0.25%葡萄糖)。用8毫米琼脂塞从年轻的真菌菌落接种石化板，预先生长在PDA上，在28ºC孵育7天。²¹以菌丝生长作为生存能力的衡量指标，以菌丝长度的变化来测定菌丝生长^研发部7日^th接种后第二天。²²对Cr(VI)的最低抑制浓度[MIC Cr(VI)]定义为抑制真菌分离物可见生长的六价铬浓度。

真菌剂制备

针对制革废水的生物修复研究，以菌丝球的形式制备了真菌接种物。Erlenmeyer烧瓶(容量250ml)装有100ml马铃薯葡萄糖肉汤(PDB)和链霉素(100ppm)，用菌丝盘接种。¹⁹将这些烧瓶在30ºC下在轨道振动器下在150rpm下孵育5天。由此获得的菌丝体通过CheeseCloth过滤并在灭菌的汽油上风干。通过切割约1.5-2.0mm尺寸来制备真菌颗粒。在用0.1％葡萄糖和0.1％硝酸铵的组合制革流出物中接种真菌颗粒（2％w / v）。将pH维持在5.30，并将烧瓶在30ºC下在150rpm下在振荡器中孵育六天。将废水样品以不同的时间间隔（2D，4D和6D）收集，并测量COD，颜色，Cr（VI）和其他污染参数的降低。

制革废水的理化分析

按照废水分析标准方法对制革废水样品进行理化参数分析。根据美国公共卫生协会（APHA）方法测定化学需氧量（COD）和总悬浮固体（TSS）。²³颜色采用巴杰派分光光度法(465 nm)测定et al。 ²⁴六价铬[Cr（VI）]采用二苯基碳酰二肼（DPC）比色法测定。²³

使用多参数水分析仪试剂盒(WTW，德国)测量废水的其他参数，如pH、电导率(EC)和总溶解固体(TDS)。钠、氯和硝酸盐离子用Thermo Scientific Orion DUAL STAR离子计测量，浊度用数字浊度计(Environmental and Scientific Instruments Co.， India)测量。

研究中获得的数据使用SPSS Inc.（v 17.0）软件进行邓肯多范围检验分析。平均数之间的差异在p值时被认为是显著的≤0.05.

结果和讨论

真菌的分离和筛选

真菌菌株衣原体镰刀菌采用连续稀释法从制革废水富集土壤中分离得到SPFS2-g。该分离物对Cr（VI）的MIC为500 ppm。结果表明，在长期持续的重金属胁迫下，一些本土真菌对重金属具有明显的适应能力，这些生长刺激真菌甚至将有毒金属用作微量营养素。²⁵与我们的发现类似，黑曲霉，曲霉扁豆，青霉sp。腐皮镰孢霉菌据报道，从受污染场所分离出来的细菌可耐受1000 ppm的铬（VI）。^{17日,26日,27日}对Cr（VI）的耐受性是通过多种机制产生的，如跨细胞膜的转运、细胞壁的生物吸附和细胞外囊的包埋、沉淀、络合和氧化还原反应。¹⁵

制革废水处理前后的理化特性研究衣原体镰刀菌

用于生物修复的制革废水呈深灰色，气味难闻。pH、EC、COD、颜色、TSS和总溶解固体(TDS)废水中记录的值(表1),高导电性和TDS是由于无机物质和盐的存在而升高的鳕鱼是归因于大量的有机化合物不受到细菌分解的影响。²⁸此外，还观察到显著浓度的钠、钾、钙、氯和硝酸根离子。混合制革废水中存在的各种重金属有Cr（VI）、总Cr、Pb（II）、总Pb、Cu、Zn和Mn。制革废水的特性与以前的研究结果一致。^29,30

表1：物理化学特性 未经处理的制革废水的处理 单击此处查看表格

当许多微生物暴露在污染环境中时，它们可以发展出生物降解难降解污染物的潜力³¹延长时间。在这条生产线上，制革废水的处理衣原体镰刀菌从制革废水中分离出SPFS2-g, 6天后污染参数显著降低，真菌干重增加(表2;图2)．最终还原COD、色度、Cr(VI)、TSS、浊度、Na⁺，Cl^-,没有_3. ^-分别为71.80、64.69、100、36.47、22.77、11.69、27.87和62.33%。前2天COD急剧下降(69.51%)主要是由于真菌在生长初期对有机物的利用。同样，皮革废水的快速脱色可能是通过氧化降解染料分子实现的。³²由于真菌分离物的有机酸释放，Tannery废水也从5.30降低到4.60。酸性环境促进了Cr（VI）离子的热量。许多研究人员还报告了Cr（VI）生物吸附的高度酸性pH值。^33,34在水溶液中，铬离子通常以三价和六价两种稳定的氧化态存在。前者以Cr的形式存在³⁺，Cr（哦）²⁺和Cr（OH）₂ ⁺pH值在1.0-6.0范围内，开始沉淀为Cr（OH）_3.当pH值>6.0时，而Cr^{6 +}形式H₂克罗₄和HCrO₄ ⁻pH 2.0-3.0的物种。³⁵因此，在低pH值下，铬的氧阴离子物种^{6 +}很可能被真菌细胞表面的带正电的官能团所吸引。

图2:COD、颜色和Cr(VI)的还原 从制革室处理后 衣原体镰刀菌SPFS2-g。 点击这里查看图

表2：不同处理时间（2d， 4d和6d）带衣原体镰刀菌SPFS2-g （括号中的数字显示减少百分比） 单击此处查看表格

类似地，TSS和浊度的降低归因于通过丝状真菌夹杂化悬浮的固体颗粒。³⁶而NO的减少_3. ^-，不适用⁺和Cl^-离子可能归因于真菌分离物利用这些离子进行生长。³⁷

结论

衣原体镰刀菌从制革废水富集土壤中分离的SPFS2-g对制革废水具有解毒作用。皮革工业废水的处理衣原体镰刀菌导致COD，颜色，Cr（VI），总悬浮固体（TSS），浊度，NA的减少⁺，Cl^-,没有_3. ^-在持续6天后，顺序分别为71.80%、64.69%、100%、36.47%、22.77%、11.69%、27.87%和62.33%。由于生物修复活动受细胞代谢的高度调节，而细胞代谢又受培养基成分（如碳源和氮源及其比例）以及其他工艺参数（如pH、培养温度和曝气）的控制。因此，在未来有必要进行工艺参数优化研究，以提高分离物的生物修复效率。

承认

第一作者（SS）感谢教资会支持的初级研究金（JRF）。通讯作者（PM）感谢印度政府生物技术部以研究项目的形式提供的财政支持。

参考

1. 眼睛，J.D.和Lawrence，L.从鞋底皮革制革厂治疗废物。J.浇水污染。控制美联储．43: 2291-2303 (1971).
2. 拉贾洛和彼得罗夫斯卡亚。制革废水中硫化物的选择性电化学氧化。包围技术。17: 605-612 (1996).
3. 利用生物修复技术处理制革废水黑曲霉SPFSL2-从制革厂污泥中分离的一种化合物。J基本应用程序。Sci．2: 88-93 (2013).
4. 冈卡尔维斯，戈梅斯，A.，布拉斯，R.，费拉，m.i.a.，阿莫林，m.t.p.，波特，R.S.，纺织染料废水的生物处理。着色工艺．116: 393 - 397(2000)。
5. Raj，E.M.，Sankaran，D.P.，Sreenath，S.K.，Kumaran，S.，和Mohan，N。马德拉斯Crompet几个制革厂处理后废水特性的研究。印度J。包围普罗特。16: 252-254 (1996).
6. 拜格，M。M.米尔、S.穆塔扎和Z.巴蒂。我从工业废物中去除铬的实验室规模研究。J包围Sci。15: 417-422 (2003).
7. Gupta，V.k.，Shrivastava，A.K.和Jain，N.用绿藻水溶液中的铬（VI）生物吸附水绵物种。参考文献35:4079-4085(2001)。
8. 陈志强，陈志强，陈志强，等。含铬废水修复的物理化学技术。环境科学与技术。暴击。启Env。科学。技术科学41:1111-1172(2011)。
9. 朱，W。W利用回收明矾污泥从纺织染料废水中去除染料。水资源决议35:3147-3152（2001年）。
10. Subbaiah，M.V.，Kalyani，M.V.S.，Reddy，G.S.，Boddu，V.M.，和Krishnaiah，A。生物吸附法从水溶液中吸附Cr（VI）栓菌属杂色的Polyporus真菌E-J。化学。5(3): 499-510 (2008).
11. 王志强，王志强，王志强，等。重金属的生物吸附研究进展。Biotechnol。项目11:235-250(1995)。
12. 加夫里莱斯卡，M。通过生物吸附去除环境中的重金属。生命科学。4(3): 219-232 (2004).
13. Anand，P.，Isar J.，Saran，S.，和Saxena，R.K.铜的生物累积绿色木霉．Bioresour。技术。97:1018-1025(2006)。
14. 微生物生物吸附剂:应对水溶液中重金属污染的挑战。咕咕叫。Sci. 78(8): 967-973 (2000)
15. 马利克，A。通过生长细胞进行金属生物修复。包围国际新闻30:261-278（2004年）。
16. Thacker，U.，Parikh，R.，Shouche，Y.和Madamwar，D.六价铬还原普罗维登西亚sp。流程生物化学。41：1332-1337（2006）。
17. 生物吸附性能的研究不动杆菌用于从制革废水中去除六价铬。生物降解。18: 637-646 (2007).
18. Bai，R.S.和Abraham，T.E.关于化学改性生物量增强Cr（VI）生物吸附的研究根霉nigricans．水res。36：1224-1236（2002）。
19. Srivastava，S.和Thakur，I.S.的分离和工艺参数优化曲霉菌用于从制革废水中去除铬。生物酸。技术。97: 1167-1173 (2006).
20. Cardenas Gonzalez，J.F.和Rodrguez，I.A.通过一种睡衣从环境中分离的真菌菌株。比奥伊诺格。化学。申请书，第I.D.676243条，第1-6条（2010年）。
21. 埃佐里，L.，卡斯特罗，M.，莫亚，M.，埃斯皮诺拉，F.，和莱里尼，K。摩洛哥丹吉尔污染区丝状真菌对重金属的耐受性。Afr。J微生物学。第3号决议：35-48（2009年）。
22. Shugaba，A.，Nok，A.J.，Ameh，D.A.，和Lori，J.A.对一些丝状真菌在含有六价铬的培养液中生长的研究。国际杂志。生物技术公司。生物化学。6: 715-722 (2010).
23. Greenberg, A.E. Connors, J.J. Jenkins, D.和Franson, M.A.水和废水检验标准方法，第15版，美国公共卫生协会，华盛顿特区(1995)。
24. Bajpai，P.，Mehna，A.和Bajpai，P.K.。用白腐真菌的牛皮纸漂白厂流出物的脱色杂色电车. 加工生物化学。28: 377-384 (1993).
25. 张，Y.，刘，M.，史，X.，和赵Z。从金属污染土壤中分离的暗隔内生真菌（DSE）：其分类位置、耐受性和体外重金属积累。J微生物学。46: 624-632 (2008).
26. 森，M。生物吸附法吸附Cr（VI）的比较研究腐皮镰孢霉菌在不同的生长条件下。J应用。Sci．2: 146-152 (2012).
27. Fukuda，T.，Ishino，Y.，Ogawa，A.，Tsutsumi，K。和森塔，H.Cr（vi）减少受污染的土壤曲霉菌sp.N2和青霉从铬沉积物中分离的sp.N3。J阿普尔将军。微生物学。54: 295-303(2008)。
28. Nagarajan，P.和Ramchandramoorthy，T.R.通过化学处理从钢铁工业废水中去除油脂。J生态毒性。包围莫尼特。12: 181-184 (2002).
29. 铬的生物浓度和植物毒性Eichhornia Crassipes.．j .包围。医学杂志．30: 521-526 (2009).
30. 皮革制革化学品和废水的化学和生物处理技术:综述。科学。总环境461-462:265-281(2013)。
31. 钱德拉和辛格。从制浆造纸废水污染现场分离的混合细菌培养物对粘胶级制浆造纸废水的脱色和解毒作用。生物化学。工程师J。61: 49-58 (2012).
32. 陈志强，陈志强，陈志强，等。人工纺织染料浴的真菌和酶解脱色研究。地球化学63:1709-1717(2006)。
33. Merrin，J.S.，Sheela，R.，Saswathi，N.，Prakasham，R.S.，和Ramakrishna，S.V.使用根霉arrhizus．生物学杂志36:1052-1055 (1998).
34. 王志强，王志强，王志强，等。Cr(VI)的生物吸附研究进展根霉nigricans．Bioresour。抛光工艺．79：73-81（2001）。
35. Rai，D.，Sass，B.M.，和Moore，D.A.非晶态Cr（III），Fe（II）氢氧化物固溶体的溶解度。伊诺格。化学．26：2228-2232（1987）。
36. Fakhrul Razi，A.和Molla，A.H.通过真菌处理的脱水污泥增强生活污水污泥的生物分离和脱水性。J危险马特。147: 350-356 (2007).
37. 研究了培养基渗透压和盐度对黄瓜幼苗生长和产孢的影响黑曲霉和拟青霉属lilacinum种霉菌病学。61: 125-127 (1977).