【摘要】：據報道濫用抗生素目前已經成為困擾中國的巨大難題之一。而濫用抗生素的后果除了醫(yī)療費增長,耐藥性增強外,其對環(huán)境安全帶來的潛在威脅也不容忽視。抗生素被人類大量的使用后,大部分以原形或代謝產物的形式進入環(huán)境,目前地表水、地下水、河流、土壤等環(huán)境體系中都能檢測到抗生素的殘留,濃度由ng·L-1到μg·L-1不等。由于環(huán)境水體中的殘留抗生素濃度小,且結構穩(wěn)定,不易被破壞,一般的物理處理方法基本無能為力,而Fenton試劑氧化等各種化學方法都不同程度地存在著方法復雜及產生二次污染等各種各樣的問題。本論文針對抗生素污水處理技術的瓶頸,提出了一個氯過氧化物酶(Chloroperoxidase,簡稱CPO)催化、H202氧化快速、高效降解抗生素分子的體系,選取三類抗生素,主要包括磺胺類抗生素磺胺甲惡唑、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、乙�；前�,林可酰胺類抗生素林可霉素和喹諾酮類抗生素諾氟沙星等七種底物為研究對象,系統(tǒng)研究了降解條件、降解產物、降解途徑和機理,并對降解體系的性能及其安全性通過COD的檢測和綠藻的生長抑制率為評價指標進行了評價。取得的主要結果如下：(1)酶促降解的過程優(yōu)化：反應體系的pH,氧化劑H202濃度,酶用量及反應時間是影響降解過程的主要因素：總體來看,降解體系需要處于酸性環(huán)境中,適宜pH應維持在3-5；雙氧水濃度應保持在mM級以下(0.1 mmol·L-1～0.12 mmol·L-1);降解反應所需的酶用量極少,處于nM級之間(0.6nmol·L-1～15 nmol·L-1),這是此降解體系的一大優(yōu)勢。在最佳反應條件下,降解率可在10 min-20 min之內基本達到100%,顯示出誘人的應用前景。(2)降解產物測定及降解途徑推測：以HPLC-MS對CPO酶促降解抗生素的產物進行分析,并依據主要產物對底物降解途徑進行了推測。本文所選擇的七種抗生素經過CPO-H2O2-Cl-酶促氧化處理后,底物分子經過一系列變化最終均有效斷裂成較小的碎片,再與活性淤泥微生物降解過程結合,以COD數值評價的降解效果十分理想。表明經酶法處理后,抗生素的生物可降解性提高。這種CPO酶法前處理+活性淤泥的二級處理方法為環(huán)境抗生素殘留的深度處理提供了一種有效手段。(3)CPO酶促降解機理：CPO因獨特的活性中心而使其具有多種催化活性。本文中的降解反應利用的是CPO最典型的催化活性——氯化氧化活性。首先H202氧化CPO產生一種不穩(wěn)定的中間體高鐵卟啉自由基陽離子[(Fe4+=O)+], Compound I。當體系中引入Cl-時,CompoundI快速氧化Cl-在線產生了氧化性很強的活性小分子,如C12.HClO等,此時底物無需進入酶活性中心即可在溶液本體中被氧化降解,這樣就擺脫了CPO分子中底物通道對底物分子的大小的限制。(4)CPO-H2O2-Cl-方法的性能和安全性評估：以COD為評價指標,結果表明經CPO酶法處理后,底物的COD值都有一定程度的下降,尤其是與活性淤泥生物處理聯用后,其COD去除率達到42.61%～65.31%。同時還進一步對抗生素底物和降解產物對單細胞綠藻的生長抑制率(EC50)為評價指標進行了毒性評估,結果表明隨著降解率的增大,EC50值不斷的增大,即綠藻的抑制生長率逐漸減小,說明經酶法降解后得到的降解產物與原藥相比毒性減小了。
【圖文】：

ｄｉｍｅ比ｙｌｐｙｎｏｌ地ｎｅ－２NBａｒｂｏｘａｍｉｄｅ）。產物ｍ的相對分子量為邋１７６．０７，［２Ｉ＋Ｈ］＋的分逡逑子量為３５３．１４，在質譜圖上對應的ｍ／ｚ峰為３５３．２６。林可霉素經ＣＰＯ－Ｈ２化－Ｃｒ逡逑體系降解后的降解產物列于表３－９。林可霉素的降解機理為圖３－１３所示。逡逑￣邐—邐＋ＭＳ邋Ｓ，６ｍｉｎ邋＃５１１１逡逑３巧．ｐ６６７邐章逡逑＂邐Ｉ逡逑０．８邐Ｉ邐＾邐＾２逡逑ＣＩ逡逑０．６－逡逑０．４－邐ｊ逡逑０，２邐３０１．１４１２邐Ｉ逡逑。。＾Ｉ邐Ｉ邋，，邋Ｉ邐１．１邋ｉ邋Ｌ邋您嚴泌侶畔０１邐椒．

本文編號：2555818