Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá khả năng phân hủy sinh học 4-bromophenol trong hệ thống ô nhiễm hỗn hợp bởi Arthrobacter chlorophenolicus A6 trong phản ứng bể packed bed lên
Tóm tắt
Bromophenol được liệt kê là hợp chất ô nhiễm ưu tiên bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (U.S. EPA), tuy nhiên cho đến nay chưa có báo cáo nào về việc loại bỏ nó trong hệ thống ô nhiễm hỗn hợp bằng bất kỳ phản ứng sinh học nào hoạt động theo chế độ liên tục. Hơn nữa, bromophenol cùng với chlorophenol và nitrophenol thường là những thành phần chính của nước thải công nghiệp bột giấy và pesticides. Nghiên cứu hiện tại đã điều tra sự phân hủy sinh học đồng thời của ba hợp chất ô nhiễm này, với sự nhấn mạnh đặc biệt về sự cạnh tranh chất nền và ức chế chéo bởi Arthrobacter chlorophenolicus A6 trong một bể packed bed lên (UPBR). Thiết kế thực nghiệm 23 đầy đủ đã được sử dụng với các hợp chất ô nhiễm này ở hai mức độ khác nhau bằng cách thay đổi nồng độ đầu vào trong khoảng 250–450 mg l−1. Hầu như loại bỏ hoàn toàn tất cả các hợp chất ô nhiễm và 97% loại bỏ độc tính nước thải đã đạt được trong UPBR với tốc độ mang ô nhiễm 1707 mg l−1 ngày−1 hoặc ít hơn. Tuy nhiên, ở các tốc độ mang cao hơn, hiệu suất của bể phản ứng đã suy giảm do sự tích tụ tạm thời của các chất trung gian độc hại. Phân tích thống kê kết quả đã tiết lộ một tương tác tiêu cực mạnh mẽ của 4-CP đối với sự phân hủy sinh học của 4-NP. Ngược lại, tác động tương tác giữa 4-CP và 4-BP được phát hiện là không đáng kể. Trong ba hợp chất ô nhiễm này, 4-NP được phân hủy ưu tiên, tuy nhiên, 4-CP đã có tác động ức chế nhiều hơn đối với sự phân hủy sinh học của 4-NP. Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của A. chlorophenolicus A6 trong việc phân hủy sinh học 4-BP trong hệ thống ô nhiễm hỗn hợp bằng hệ thống UPBR chảy qua.
Từ khóa
#bromophenol #chlorophenol #nitrophenol #phân hủy sinh học #hệ thống ô nhiễm hỗn hợp #Arthrobacter chlorophenolicus A6 #phản ứng bể packed bed lênTài liệu tham khảo
Abdel-Ghani NT, Hegazy AK, El-Chaghaby GA, Lima EC (2009) Factorial experimental design for biosorption of iron and zinc using Typha domingensis phytomass. Desalination 249:343–347
Alexander M (1999) Biodegradation and bioremediation, 2nd edn. Academic Press, San Diego
American public health association (1998) Standard methods for the examination of water and wastewater, 20th edn. American public health association, Washington, DC
Antony J (2003) Design of experiments for engineers and scientist. Butterworth-Heinemann, New York
Aranda C, Godoy F, Becerra J, Barra R, Mart´inez M (2003) Aerobic secondary utilization of a non- growth and inhibitory substrate 2,4,6-trichlorophenol by Sphingopyxis chilensis S37 and Sphingopyxis-like strain S32. Biodegradation 14:265–274
Bai J, Wen JP, Li HM, Jiang Y (2007) Kinetic modelling of growth and biodegradation of phenol and m-cresol using Alcaligenes faecalis. Process Biochem 42:510–517
Bartels I, Knackmuss HJ, Reineke W (1984) Suicide inactivation of catechol 2,3-dioxygenase from Pseudomonas putida mt-2 by 3-halocatechols. Appl Environ Microbiol 47:500–505
Bradford MM (1976) Rapid and sensitive method for the quantization of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72:248–254
Brasil JL, Ev RR, Milcharek C, Martins LC, Pavan FA, dos Santos Jr AA, Dias SLP, Dupont J, Norena CPZ, Lima EC (2006) Statistical design of experiment as a tool for optimizing the batch condition to Cr(VI) biosorption on Araucaria angustifolia wastes. J Hazard Mater 133B:143–153
Bursey JT, Pellizzari ED (1982) Analysis of industrial wastewater for organic pollutants in consent degree survey. Contract No. 68-03-2867, US Environmental Protection Agency, Environmental Research Laboratory, Athens, GA, pp 167
Calce N, Nardi E, Petronio BM, Pietroletti M (2002) Adsorption of phenols by paper mill sludge. Environ Pollut 118:315–319
Cassidy MB, Lee H, Trevors JT, Zablotowicz RB (1999) Chlorophenol and nitrophenol metabolism by Sphingomonas sp UG30. J Ind Microbiol Biotechnol 23:232–241
Crosby DG (1981) Environmental chemistry of pentachlorophenol. Pure Appl Chem 53:1051–1080
Eker S, Kargi F (2004) Toxicity and batch biodegradation kinetics of 2,4 dichlorophenol by pure Pseudomonas putida culture. Enzym Microbiol Technol 35:424–428
Fava F, Di Gioia D, Marehetti L, Quattroni G (1996) Aerobic dechlorination of low-chlorinated biphenyls by bacterial biofilms in packed-bed batch bioreactors. Appl Microbiol Biotechnol 45:562–568
Howe PD, Dobson S, Malcolm HM (2005) 2,4,6-Tribromophenol and other simple brominated phenols. World Health Organization, Geneva
Israni SH, Koli SS, Patwardhan AW, Melo JS, Dsouza SF (2002) Phenol degradation in rotating biological contactors. J Chem Technol Biotechnol 77:1050–1057
Jain RK, Dreisbach JH, Spain JC (1994) Biodegradation of p-nitrophenol via 1,2,4-benzenetriol by an Arthrobacter species. Appl Environ Microbiol 60:3030–3032
Langwaldt JH, Puhakka JA (2000) On-site biological remediation of contaminated groundwater: a review. Environ Pollut 107:187–197
Lee SY, Pang-Tsui Y (1999) Succeed at gas/liquid contacting. Chem Eng Prog 95:23–49
Mathialagan T, Viraraghavan T (2005) Biosorption of pentachlorophenol by fungal biomass from aqueous solutions: a factorial design analysis. Environ Technol 6:571–579
Montgomery DC (1996) Design and analysis of experiments, vol 259. Wiley, New York
Montgomery DC (2004) The 2K factorial design: design and analysis of experiments, 6th edn. Wiley, Hoboken, p 642
Nejad SJ, Abolghasemi H, Moonsavian MA, Golzary A, Maragheh MG (2010) Fractional factorial design for the optimization of hydrothermal synthesis of lanthanum oxide nano-particles under supercritical water condition. J Supercrit Fluids 52:292–297
Nomani AA, Ajmal M, Ahmad S (1996) Gas chromatography mass spectrometric analysis of four polluted river waters for phenolic and organic compounds. Environ Monit Assess 40:1–9
Nordin K, Unell M, Jansson JK (2005) Novel 4-chlorophenol degradation gene cluster and degradation route via hydroxyquinol in Arthrobacter chlorophenolicus A6. Appl Environ Microbiol 71:6538–6544
Ponnusami V, Krithika V, Madhuram R, Srivastava SN (2007) Biosorption of reactive dye using acid treated rice husk: factorial design analysis. J Hazard Mater 142:397–403
Quan X, Shi H, Zang Y, Wang J, Qian Y (2004) Biodegradation of 2,4 dichlorophenol and phenol in an airlift inner loop bioreactor immobilized with Achromobacter species. J Sep Purif Technol 34:97–103
Ra JS, Oh SY, Lee BC, Kim SD (2008) The effect of suspended particles coated by humic acid on the toxicity of pharmaceuticals, estrogens, and phenolic compounds. Environ Int 34:184–192
Reardon KF, Mosteller DC, Rogers JDB (2000) Biodegradation kinetics of benzene, toluene, and phenol as single and mixed substrates for Pseudomonas putida F1. Biotechnol Bioeng 69:385–400
Sahinkaya E, Dilek FB (2006) Effect of biogenic substrate concentration on 4-chlorophenol degradation kinetics in sequencing batch reactors with instantaneous feed. J Hazard Mater 137:282–287
Sahoo NK, Pakshirajan K, Ghosh PK (2011a) Biodegradation kinetics of parabromophenol by Arthrobacter chlorophenolicus A6. Appl Biochem Biotechnol 165:1587–1596
Sahoo NK, Pakshirajan K, Ghosh PK (2011b) Biodegradation of para-nitrophenol using Arthrobacter chlorophenolicus A6 in a novel upflow packed bed reactor. J Hazard Mater 190:729–737
Sahoo NK, Pakshirajan K, Ghosh PK, Ghosh A (2011c) Biodegradation of 4-chlorophenol by Arthrobacter chlorophenolicus A6: effect of culture conditions and degradation kinetics. Biodegradation 22:275–286
Sahoo NK, Pakshirajan K, Ghosh PK (2014) Biodegradation of 4-bromophenol by Arthrobacter chlorophenolicus A6 in batch shake flasks and in a continuously operated packed bed reactor. Biodegradation 25:265–276
Salkinoja-Salonen MS (1990) Biochemistry and ecology of the clean-up of pentachlorophenol from contaminated soils. fifth colloquium on pulp and paper mill effluents. Sato K (1983) Effect of a pesticide, pentachlorophenol (PCP) on soil microflora. Plant Soil 75:417–426
Silver RS, Mateles RI (1969) Control of mixed-substrate utilization in continuous cultures of Escherichia coli. J Bacteriol 97:535–543
Spain JC (1995) Biodegradation of nitroaromatic compounds. Ann Rev Microbiol 49:523–555
Stanlake GJ, Finn RK (1982) Isolation and characterization of a penta chloro phenol degrading bacterium. Appl Environ Microbiol 44:1421–1427
Suidan MT, Strubler CE, Kao SW, Pfeiffer JT (1983) Treatment of coal gasification wastewater with anaerobic filter technology. J Water Pollut Control Fed 55:1263–1270
Tolosa I, Bayona JM, Albaiges J (1991) Identification and occurrence of brominated and nitrated phenols in estuarine sediments. Mar Pollut Bull 22:603–607
Wong Black JM, Concord V (2006) Treatment of Pesticide Industry Wastes by Taylor & Francis Group. LLC, California, pp 499–544
Xing-yu L, Bao-jun W, Cheng-ying J, Ke-xin Z, Drake HL, Shuang-Jiang L (2007) Simultaneous biodegradation of nitrogen-containing aromatic compounds in a sequencing batch bioreactor. J Environ Sci 19:530–535
Yan J, Jianping W, Bai J, Daoquan W, Zongding H (2006) Phenol biodegradation by the yeast Candida tropicalis in the presence of m-cresol. Biochem Eng J 29:227–234
Yi XS, Shi WX, Yu SL, Li XH, Sun N, He C (2011) Factorial design applied to flux decline of anionic polyacrylamide removal from water by modified polyvinylidene fluoride ultrafiltration membranes. Desalination 274:7–12
Zheng Y, Liu D, Liu Shiwang Xu, Shangying Yuan Y, Li Xiong (2009) Kinetics and mechanisms of p-nitrophenol biodegradation by Pseudomonas aeruginosa HS-D 38. J Environ Sci 21:1194–1199
Zilouei H, Guieysse B, Mattiasson B (2006) Biological degradation of chlorophenols in packed-bed bioreactors using mixed bacterial consortia. Process Biochem 41:1083–1108