白腐真菌对菲、蒽和荧蒽降解性能和机理的研究

发布时间：2020-05-27 15:17

【摘要】：多环芳烃是具有稳定苯环结构的有毒有机化合物,分布在各种环境介质中。由于多环芳烃的“三致”效应以及生物积累和生物放大等特性,严重威胁生态环境和人体健康,如何有效修复多环芳烃污染成为急需解决的问题。目前微生物修复技术被认为是去除多环芳烃高效且环境友好的方法之一。本文通过探索乳白耙齿菌F17(Irpex lacteus)对菲、蒽和荧蒽的降解性能,比较了菲、蒽和荧蒽降解性能的不同,并探索了共存体系中菲、蒽和荧蒽降解的相互影响。同时,结合降解中间产物的分析,初步探讨了菲、蒽和荧蒽的降解途径,并通过酶活力的测定,探索了乳白耙齿菌F17对菲、蒽和荧蒽降解的酶学机理。菲、蒽和荧蒽在初始浓度为5 mg/L和10 mg/L时降解效果最优,降解率分别达93%、85%和73%以上,而20 mg/L的菲、蒽和荧蒽对乳白耙齿菌F17的生长有一定的毒害作用而导致降解率有所下降。乳白耙齿菌F17在pH 3.0-8.0范围内能较好地降解菲,在pH 4.0-8.0范围内可较好地降解蒽和荧惠。在10-20℃的较低温度下,乳白耙齿菌F17对菲、蒽和荧蒽的降解速率和降解率均较小,但菲的生物降解过程对低温的适应性比蒽和荧蒽要好。在30-40℃范围内,降解率则显著增大,生物降解的最适温度是30℃。吐温80的加入可以提高乳白耙齿菌F17对菲、蒽和荧蒽的降解能力,但是对菲的促进效果明显低于蒽和荧蒽。当添加的吐温80浓度为50 mg/L时,乳白耙齿菌F17对菲、蒽和荧蒽降解率的提高最明显,分别提高了5.5%、14.6%和14.7%。利用乳白耙齿菌F17对单一和复合多环芳烃的降解性能进行了研究。对于单一多环芳烃,15 d时菲、蒽、荧蒽的降解率分别为97.79%、89.28%和81.54%,降解能力由强到弱依次为菲蒽荧蒽。菲、蒽和荧蒽的生物降解过程符合准一级反应动力学,拟合结果表明降解速率按照菲蒽荧蒽的顺序递减。复合PAHs的降解主要表现为相互竞争的特点。蒽或荧蒽的存在对菲的降解影响不显著,菲或荧蒽的存在对蒽的降解有抑制作用,菲或蒽的存在对荧蒽的降解同样也存在抑制作用。低环PAHs萘的加入促进了微生物对蒽、荧蒽等较难利用的PAHs的降解,降解率分别比加入萘之前提高了13.70%和20.25%,表现出了共代谢的特点。微生物对PAHs的降解能力主要取决于分子结构、分子大小、水溶性及生物可利用性等因素。在菲、蒽和荧蒽的15d降解实验中,三种降解酶的酶活力都能被检测到。其中木质素过氧化物酶的酶活力在整个降解过程中明显高于锰过氧化物酶和漆酶。因此,在15 d降解实验中,木质素过氧化物酶在降解菲、蒽和荧蒽中起着主要作用,而且三种降解酶的酶活力主要表现在前9天。在菲、蒽和荧蒽的降解过程中,蒽首先转化成9,10蒽醌,然后在酶的作用下转化成邻苯二甲酸。菲首先转化为1-羟基-2-萘甲酸,然后转化为2-(3-羧基-3-氧代-1-丙烯基)苯甲酸或4-(2-羟基-苯基)-2-氧代-3-丁烯酸,前者再转化为邻苯二甲酸,后者再转化为邻苯二酚。荧蒽首先在酶的作用下环裂解生成1-苯基萘,接着1-苯基萘通过环裂解和一系列酶促反应生成对苯二甲酸。根据菲、蒽和荧蒽的不同降解途径可知,乳白耙齿菌F17对不同种类的PAHs存在着不同的降解途径,即使在菲和蒽这对同分异构体上也表现出很大的差异性。
【图文】：

ｓ。逡逑１．４主要研究内容逡逑（１）考察菲、蒽和荧蒽的初始浓度、无机盐培养基的ｐＨ值和培养温度等逡逑件对乳白耙齿菌Ｆ１７生物降解的影响，以及考察表面活性剂吐温８０的添加对逡逑白耙齿菌Ｆ１７降解菲、蒽和荧蒽的影响。逡逑（２）探索菲、蒽和荧蒽在共存体系中的降解特性。逡逑（３）通过对降解过程中锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶和漆酶酶活力的逡逑定，初步揭示乳ｆｔ耙齿菌Ｆ１７生物降解的酶学机理。逡逑（４）通过对ＧＣ－ＭＳ质谱图的分析，探索乳白耙齿菌Ｆ１７对菲、蒽和荧蒽逡逑降解途径。逡逑．５技术路线逡逑

（ｃ）荧蒽在不同不同浓度吐温８０下的降解率逡逑（ｃ）邋Ｔｈｅ邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ邋ｒａｔｅ邋ｏｆ邋ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｅ邋ｕｎｄｅｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ＴｗｅｅｎＳＯ逡逑图２４吐温８０浓度对菲、蒽和荧，

本文编号：2683726