DEHP和DOP高效降解菌的富集及降解特性研究

发布时间：2020-04-07 21:19

【摘要】：邻苯二甲酸二-(2-乙基己基)酯(di-(2-ethylhexyl)phthalate,简称DEHP)是应用范围最广的邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,简称PAEs)类化合物之一,主要被用作增塑剂添加到产品中,邻苯二甲酸二辛酯(di-n-octyl phthalate,简称DOP)是DEHP的直链同分异构体,被广泛应用于橡胶软管和装修材料等。由于DEHP和DOP与塑料之间并非通过共价键连接,极易从产品中脱离出来进入周边环境,目前,已在大气、土壤、河流、海水、湿地、产品以及生物体内检测到了它们的存在,尤其是海水和含盐废水中,其污染程度日益加剧。DEHP和DOP可通过生物降解和非生物降解法得以去除,而生物降解法以其效率高、无二次污染等优点,成为环境中DEHP和DOP降解的主要途径。国内外学者已从各种环境中分离出多种DEHP和DOP高效降解菌株,但关于耐盐降解的菌株以及菌群的研究较少,大量研究表明,细菌菌群以其丰富的物种多样性,在环境中具有较强的适应能力和较高的降解效率。本文从河南省新乡市共产主义渠底泥中筛选分离得到高效耐盐降解菌群LF和菌株Lff,探究了它们对液体中DEHP和DOP的最佳降解条件和生物降解途径,以及对土壤中DEHP和DOP的修复能力。主要研究成果如下:(1)通过富集得到DEHP和DOP高效耐盐降解菌群LF,高通量测序显示,LF包含了7个科、7个属的细菌,优势菌种为Gordonia sp.(54.93%)、Rhodococcus sp.(9.92%)和Achromobacter sp.(8.47%)。通过分离纯化得到一株高效降解DEHP和DOP的耐盐细菌菌株Lff,经16S rDNA鉴定为Gordonia sp.(MG385862)。(2)LF对DEHP和DOP的最佳降解条件均为30℃、pH 6.0,在最佳降解条件下,48h内分别可将1000 mg/l DEHP和DOP降解93.84%和95.50%左右,72h内降解96.89%和99.11%左右;Lff对DEHP和DOP的最佳降解条件分别为35℃、pH 7.0和35℃、pH8.0,在此条件下,48h内分别可将1000 mg/l DEHP和DOP降解90.50%和91.75%左右,72h内降解93.75%和95.75%左右。LF和Lff都表现出了较好的耐盐效果,均在0-5%的NaCl含量范围内对DOP的降解效果较好,对DOP的降解率分别稳定在81%-97%和90%-93%之间;而LF和Lff分别在0-4%和0-5%的NaCl含量范围内对DEHP的降解效果较好,其降解率分别稳定在85%-94%和83%-90%之间。当培养时间为24h时,LF和Lff对DEHP和DOP的降解率均随接种量的增加而增大,但当培养时间延长至48h时,接种量的多少对LF和Lff的降解效果影响较小。(3)降解动力学分析表明,LF和Lff对不同初始浓度DEHP和DOP的降解均符合一级动力学方程,当培养时间延长至72h时,LF和Lff对100-2000 mg/l DEHP和DOP的降解率均达到了90%以上,分别可将2000 mg/l DEHP降解92.80%和91.43%左右,2000mg/l DOP降解96.74%和93.13%左右;其中对DEHP的降解半衰期稍长,在3.35519-4.10288 d之间,而对DOP的降解半衰期较短,稳定在0.239622-0.981433 d之间。根据GC-MS检测到的中间产物,推测LF和Lff对DEHP和DOP的降解途径为:LF和Lff通过β氧化作用和酯键的水解作用相继去除DEHP和DOP的两条侧链,最终被完全氧化为CO_2和H_2O。底物广谱性实验结果表明,LF和Lff不仅可以高效降解DEHP和DOP,对邻苯二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate,简称DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(diethyl phthalate,简称DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(di-n-butyl phthalate,简称DBP)以及邻苯二甲酸(phthalic acid,简称PA)均表现出较好的降解效果。(4)土壤污染模拟实验表明,LF和Lff可有效修复DEHP和DOP污染土壤,在35d内对土壤中DEHP和DOP的去除率均可达到80%以上,而土壤是否灭菌对LF和Lff的影响不大。群落分析显示,在纲的水平上,土壤中前10种优势菌种变化幅度较小;在属的水平上,DEHP污染土壤的变化幅度较小,而DOP污染土壤稍大。而无论土壤是否接种,加入DEHP和DOP后均使香农指数有一定幅度的下降,但经过一段时间的适应之后,除不接种DOP污染土壤处理外,其它处理土壤中香农指数均有一定比例的回升,整体上变化幅度不大;UniFrac分析表明Lff对微生物群落结构的影响较小,UniFrac值均不足0.3;整体而言,外来菌种Lff对土壤的物种丰度和群落结构影响不大,可以应用到DEHP和DOP污染土壤修复中。
【图文】：

化学结构式,毒性作用,实验研究

图 1-1 DEHP（a）和 DOP（b）的化学结构式Fig.1-1 The chemical structural formula of DEHP and DOP1.2 DEHP 和 DOP 的毒性作用随着对 PAEs 的不断深入研究，，大量实验研究证明 PAEs 具有强烈的毒性作用，

培养基

培养基上的LffFig.2-1Lffonthemedium
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X172

【参考文献】