白腐真菌对菲、蒽和荧蒽降解性能和机理的研究

论文摘要

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。

论文目录

摘要

Abstract

第一章前言

1.1 PAHs的研究现状

1.1.1 PAHs的概述

1.1.2 PAHs的来源

1.1.3 PAHs的危害

1.1.4 PAHs的修复研究

1.1.5 PAHS生物降解的影响因素

1.1.6 真菌修复PAHs的研究

1.2 白腐真菌的概述

1.2.1 白腐真菌的生物学概念

1.2.2 白腐真菌的研究现状

1.2.3 白腐真菌的降解酶系

1.3 研究目的和意义

1.4 主要研究内容

1.5 技术路线

第二章乳白耙齿菌F17降解特性的研究

2.1 实验材料与仪器

2.1.1 实验菌种

2.1.2 培养基

2.1.3 主要试剂

2.1.4 主要仪器

2.2 实验方法

2.2.1 降解实验

2.2.2 PAHs的提取和测定

2.2.3 生长曲线的测定

2.3 结果与分析

2.3.1 初始浓度对降解的影响

2.3.2 体系pH值对降解的影响

2.3.3 温度对降解的影响

2.3.4 吐温80对降解的影响

2.3.5 降解率与菌体生长的关系

2.4 本章小结

第三章共存体系中菲、蒽和荧蒽降解的相互影响

3.1 实验材料与仪器

3.1.1 培养基

3.1.2 主要试剂

3.1.3 主要仪器

3.2 实验方法

3.2.0 单一PAHs的降解实验

3.2.1 复合PAHs的降解实验

3.2.2 PAHs的提取和测定

3.3 结果与讨论

3.3.1 单一PAHs的微生物降解特性

3.3.2 微生物降解动力学特征

3.3.3 复合PAHs的微生物降解特性

3.3.4 萘在复合PAHs生物降解中的作用

3.4 结论

第四章菲、蒽和荧蒽降解的酶学机理和降解途径的研究

4.0 主要实验材料与仪器

4.1 实验材料与仪器

4.1.1 培养基

4.1.2 主要试剂

4.1.3 主要仪器表

4.2 实验方法

4.2.1 酶活力的测定

4.2.2 降解途径的分析

4.3 结果与分析

4.3.1 菲生物降解过程中的酶活力

4.3.2 蒽生物降解过程中的酶活力

4.3.3 荧蒽生物降解过程中的酶活力

4.3.4 菲生物降解的途径

4.3.5 蒽生物降解的途径

4.3.6 荧蒽生物降解的途径

4.4 本章小结

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘俊

导师: 吴涓

关键词: 乳白耙齿菌,蒽和荧蒽,降解性能,相互影响,降解途径,酶学机理

来源: 安徽大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 安徽大学

分类号: X172;X592

总页数: 66

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白腐真菌对菲、蒽和荧蒽降解性能和机理的研究

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