中文摘要：

二氧化锰能促进还原性有机污染物发生非生物转化，从而降低其毒性，但随着反应的进行，二氧化锰的减少和产物Mn(Ⅱ)的积累会显著降低氧化反应的效率。针对上述问题，本项目构建长效化学二氧化锰/锰氧化菌共存体系，通过锰氧化菌氧化Mn(Ⅱ)而消除Mn(Ⅱ)积累的抑制作用，并形成催化氧化活性更强的生物氧化锰，恢复锰的氧化能力，实现锰氧化物对污染物的连续高效去除。以典型环境雌激素E2、EE2及其代谢产物E1为目标污染物，探讨锰氧化菌对Mn(Ⅱ)的氧化能力，明确生物氧化锰对环境雌激素的降解能力；匹配锰氧化菌对Mn(Ⅱ)的氧化速率和锰氧化物氧化过程中Mn(Ⅱ)的形成速率，构建化学二氧化锰/锰氧化菌共存循环体系，通过动力学特征、微生物学特征、生态安全性和代谢产物等角度重点阐明共存体系对环境雌激素的催化氧化行为和机理。项目的研究成果为完善水体环境中环境雌激素经济有效的氧化去除方法提供坚实的理论基础和技术支撑。

结论摘要：

本项目从某水厂的成熟锰砂中驯化、分离得到1株高效氧化Mn2+的菌株，经过对其形态特征、生理生化以及16S rDNA 序列分析，确定该株菌从属于氨基杆菌（Aminobacter sp），命名为H1。通过摇瓶实验考察了温度、pH等环境因素对菌株H1氧化活性的影响，确定H1氧化Mn2+的最适温度为35℃，最佳pH为7.0左右。最佳条件下，5天内菌株可完全去除初始浓度为0~10 mmol/L的Mn2+，氧化率最高可达60%左右。当培养基中存在1g/L柠檬酸铁铵时，对菌株氧化Mn2+具有较强的促进作用。菌种最高Mn2+耐受浓度为50 mmol/L。在Mn(Ⅱ) 生物氧化过程中，发现有Mn(III)中间体产生，且该菌主要通过产生锰氧化活性因子和碱性代谢产物提高体系pH两种方式来催化氧化Mn(Ⅱ)。锰氧化活性因子需要Mn2+的诱导，且Mn2+的存在可提高活性因子的产量。培养液、细胞裂解液、菌体和上清液均具有氧化 Mn(Ⅱ)的活性，表现为细胞裂解 < 液上清液 < 菌体 < 菌液 。采用SEM-EDX，XRD和 XPS等手段对获得的生物氧化锰进行形貌分析表征，发现菌体表面存在大量的生物氧化锰，该生物氧化锰为无序态、弱结晶纳米结构，且主要由MnCO3，MnOOH，Mn3O4和MnO2等组成。以化学合成的δ-MnO2为对照，对生物氧化锰氧化降解土霉素（OTC）的行为研究表明，生物氧化锰和化学氧化锰对OTC都保持较高的降解效率，且氧化降解速率皆随生物氧化锰和δ-MnO2初始浓度的增加而提高；而随pH值的上升而下降。但生物氧化锰对OTC的降解效果比δ-MnO2稍高。当OTC初始浓度为50 μmmol/L，菌悬液接种量为20%，pH=7.0，δ-MnO2投加量为500 μmmol/L时，成功构建了二氧化锰与锰氧化细菌的共存循环体系，可同时完全去除体系中剩余的OTC和实现反应生成Mn2+的再氧化。 本文的研究结果可为环境抗生素的降解技术提供基础数据，同时也为完善氧化锰控制环境污染物的技术提供新思路，对环境污染控制技术具有重要意义。