海洋青霉真菌對(duì)多氯聯(lián)苯的移除效應(yīng)研究.pdf

1、多氯聯(lián)苯(Polychlorinated Biphenyls,PCBs),是環(huán)境中廣泛存在的一類有機(jī)氯污染物,難以降解,膠州灣表層沉積物已經(jīng)受到PCBs污染。本文從PCBs污染較重的李村河鄰近海域表層沉積物中分離4株優(yōu)勢(shì)海洋青霉真菌,HTTD-Z0901、HTTD-Z0902、HTTD-Z0903和HTTD-Z0904,記為L(zhǎng)C1、LC2、LC3、LC4。以此四株海洋真菌為研究材料,開展PCBs移效果研究。獲得了一系列有意義的結(jié)果及新認(rèn)

2、識(shí)。主要研究?jī)?nèi)容及獲得的成果總結(jié)如下:
　　 第一章,對(duì)國(guó)內(nèi)外在海洋真菌生物多樣性、生理活性物質(zhì)及真菌環(huán)境應(yīng)用方面的研究進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹和評(píng)述,雖然我國(guó)未開展海洋真菌在環(huán)境修復(fù)方法的工作,但非常明確,我國(guó)海洋青霉真菌資源豐富,具有開展海洋真菌環(huán)境修復(fù)應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ);結(jié)合PCBs的性質(zhì)及環(huán)境分布特點(diǎn),在總結(jié)和評(píng)述國(guó)內(nèi)外PCBs處理和修復(fù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)真菌修復(fù)的應(yīng)用和研究情況,提出海洋真菌修復(fù)PCBs污染的方法,并針對(duì)真菌修復(fù)PCBs

3、污染的主要關(guān)注的問題確定了本研究論文的研究重點(diǎn)及主要研究?jī)?nèi)容。
　　 第二章,從膠州灣表層沉積物中篩選四株優(yōu)勢(shì)真菌,經(jīng)分子生物學(xué)鑒定和生理生化指標(biāo)鑒定,LC1、LC2、LC4真菌分別為產(chǎn)黃青霉(Penicilliumchrysogenum)、灰黃青霉(Penicillium griseofulvum)、團(tuán)青霉(Penicillium commune),LC3也是青霉屬真菌。本章建立了PCBs的氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)分析技

4、術(shù),對(duì)技術(shù)的線性范圍、檢出限、準(zhǔn)確度進(jìn)行考察,為其后進(jìn)行真菌移除PCBs效果的評(píng)估奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
　　 通過對(duì)四株真菌進(jìn)行生長(zhǎng)及PCBs耐受能力測(cè)試,發(fā)現(xiàn)四株真菌均不能直接利用聯(lián)苯和PCBs;而在外加葡萄糖碳源下,四株真菌均有共代謝降解PCBs的可能性,且溶劑正己烷對(duì)真菌正常生長(zhǎng)影響不大。選擇一氯到七氯取代的6種PCBs進(jìn)行移除效果研究,設(shè)置了對(duì)照組、滅活組以及空白組進(jìn)行比對(duì),利用GC-MS檢測(cè)了PCBs的吸附和殘留;在為期3

5、5天的降解實(shí)驗(yàn)中,檢測(cè)到氯離子的累積、漆酶(Lac)活性的變化。結(jié)果表明,海洋青霉真菌對(duì)一氯至七氯取代PCB具有移除效果,最高移除率分別為為72.92％、59.62％、89.98％、88.36％、90.29％、53.3％;四株菌株對(duì)PCBs的平均移除能力順序?yàn)長(zhǎng)C3>LC1>LC2>LC4,氯離子的累積、Lac酶活性的變化與PCBs移除能力顯示出一致性,呈正相關(guān)關(guān)系。海洋青霉真菌可以通過吸附作用、可共代謝降解作用實(shí)現(xiàn)對(duì)PCBs的移除;對(duì)

6、低氯取代PCBs,降解為主要作用方式,降解性能LC3最佳;對(duì)六氯、七氯取代PCBs,吸附為主要作用方式,吸附性能LC4最佳。
　　 第三章,在分析測(cè)定膠州灣表層沉積物氮磷含量基礎(chǔ)上,設(shè)置氮含量N分別為0.595 g·L-1、0.119 g·L-1、0.0595 g·L-1,氮磷比例分別為5:1、15:1、45:1,設(shè)置三個(gè)水平和三個(gè)濃度實(shí)驗(yàn),探討氮磷水平對(duì)海洋青霉真菌降解PCBs的影響。選擇3種沉積物中廣泛分布的PCBs單體為實(shí)

7、驗(yàn)材料,考察氮、磷營(yíng)養(yǎng)水平和不同比例對(duì)PCBs移除性能的影響。實(shí)驗(yàn)過程中檢測(cè)到不同階段的氯離子含量的變化和Lac酶活性變化,檢測(cè)了最終產(chǎn)物。結(jié)果表明,在不同氮磷比例下,4種真菌均能不同程度的降解目標(biāo)PCBs,在氮水平為0.119 g·L-1降解效果最優(yōu)。對(duì)PCBs降解產(chǎn)物的分析結(jié)果表明青霉真菌可進(jìn)攻苯環(huán)上的鄰位、間位、對(duì)位位點(diǎn),相對(duì)于細(xì)菌在降解方式上顯示出明顯的多樣性。
　　 第四章,在分析測(cè)定膠州灣表層沉積物金屬元素含量基礎(chǔ)上

8、,模擬海水環(huán)境,選擇對(duì)Cu、Fe、Mn進(jìn)行不同劑量的添加,開展PCB118降解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)M了海水環(huán)境,檢測(cè)了酶活性變化情況,利用GC-MS分析測(cè)試了PCBs的濃度變化。結(jié)果表明,Fe、Cu和Mn元素的添加促進(jìn)了真菌的生長(zhǎng)。無論在高濃度還是低濃度水平的重金屬含量下,LC3移除效果最優(yōu),LC1次之,緊接著是LC2,最后為L(zhǎng)C4。Fe添加量為20 mg·L-1、Cu添加量為10mg/L獲得了Lac酶活性最大變化及PCB118最佳移除效果。F

9、e、Cu對(duì)菌株Lac酶活性、PCBs移除效果的影響顯示出一致性,Mn添加的不同變化則顯示了菌株對(duì)Mn利用的多樣性。在添加Mn2+的情況下,本章節(jié)中仍然能沒有檢測(cè)到MnP、MiP活性的變化,證明細(xì)胞外的過氧化物酶不參與PCBs的降解,是Lac酶而不是MiP、MnP等過氧化物酶參與了PCBs的降解過程。
　　 第五章,海洋真菌可在pH值為7至8的范圍內(nèi)均能生長(zhǎng),并產(chǎn)生LiP胞外酶降解單體PCB。根據(jù)海洋沉積物的酸堿度,本章節(jié)模擬海水

10、環(huán)境,設(shè)置了6、7、8三個(gè)不同的梯度考察了pH對(duì)PCBs移除效果的影響。檢測(cè)了降解過程中木質(zhì)素氧化酶(LiP)的活性變化,并初步評(píng)價(jià)了真菌降解體系的抗氧化能力。LiP酶活性變化和抗氧化能力表明,海洋真菌在偏堿性條件下對(duì)PCB的移除效果更好,表現(xiàn)出海洋來源的特點(diǎn)。在pH值為6至8的條件下,LiP酶活性和抗氧化能力的變化趨勢(shì)青霉真菌對(duì)PCB移除效果改變趨勢(shì)一致,表明在海洋沉積環(huán)境中LiP酶活性和抗氧化能力的與PCB移除性能正相關(guān)。
　

11、　 本研究以海洋青霉真菌為實(shí)驗(yàn)材料,針對(duì)持久性有機(jī)污染物PCBs開展研究工作,結(jié)合氯離子累積、PCBs殘留及降解產(chǎn)物、酶活性變化等信息,分析真菌對(duì)PCBs的移除效應(yīng);從超純水基體到模擬海水基體,探討真菌在不同氮磷營(yíng)養(yǎng)水平、不同金屬元素添加及不同pH值下的PCBs移除效果,結(jié)果表明,篩選白海洋沉積物的優(yōu)勢(shì)青霉真菌對(duì)PCBs具有良好的移除性能,對(duì)其PCBs降解過程的深入理解有助于更深入地認(rèn)識(shí)海洋微生物,發(fā)現(xiàn)新的海洋微生物資源,為研究生物體