本文關(guān)鍵詞：鄰苯二甲酸酯降解菌的篩選、降解特性及其在土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究　出處：《暨南大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 鄰苯二甲酸酯 生物降解 土壤污染 動(dòng)力學(xué) 降解途徑

【摘要】：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中塑料薄膜、農(nóng)藥和化肥大規(guī)模地使用,以及污水灌溉和污泥的施用,使得農(nóng)田土壤中鄰苯二甲酸酯(PAEs)的污染嚴(yán)重。PAEs對(duì)農(nóng)田土壤的污染不僅會(huì)破壞土壤的質(zhì)量和生產(chǎn)功能,還能夠進(jìn)入食物鏈進(jìn)行富集,威脅人體健康。因此,如何消除農(nóng)田PAEs污染已經(jīng)成為亟待解決的問(wèn)題。微生物降解被認(rèn)為是自然環(huán)境中PAEs降解的主要途徑。大量的PAEs降解菌已從不同環(huán)境中被分離出來(lái),但從糞肥中分離尚鮮見(jiàn)報(bào)道。有研究表明向土壤中施加糞肥有利于土壤中PAEs的降解,但糞肥降解PAEs的作用機(jī)制并不明確。本研究以糞肥為起始接種物,分離獲得PAEs高效降解菌,并進(jìn)行菌種鑒定;測(cè)定其降解特性,優(yōu)化降解條件;鑒定其降解產(chǎn)物,克隆獲得PAEs關(guān)鍵降解酶基因,綜合分析其降解途徑;利用降解菌對(duì)PAEs污染的土壤中進(jìn)行修復(fù)實(shí)驗(yàn),揭示糞肥與PAEs降解菌在修復(fù)過(guò)程中的互作機(jī)制,為PAEs污染土壤的生物修復(fù)提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:(1)降解菌株的篩選與鑒定。以4種PAEs為受試污染物,使用濃度梯度馴化的方法,從糞肥中分離篩選獲得一株鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)降解菌。根據(jù)菌株的形態(tài)學(xué)特征、生理生化特性以及16S rDNA序列同源性鑒定,確定該菌株為普羅維登氏菌(Providencia sp.2D)。(2)菌株降解特性研究及降解條件優(yōu)化。通過(guò)單因素試驗(yàn),研究溫度、pH和接菌量對(duì)Providencia sp.2D降解性能的影響;再通過(guò)Central Composite Rotatable Design響應(yīng)曲面優(yōu)化設(shè)計(jì),最終確定Providencia sp.2D最佳的降解條件為:溫度32.4℃,pH 8.3,接菌量0.6(OD600)。在最佳降解條件下,Providencia sp.2D的降解動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:培養(yǎng)72h后,菌株2D對(duì)不同初始濃度DBP(50~1000 mg/L)的降解率均達(dá)到80%以上,且降解過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,降解半衰期處于8~27h之間。(3)降解產(chǎn)物的鑒定、降解酶的克隆及降解途徑分析。通過(guò)GC-MS技術(shù)對(duì)DBP及降解中間產(chǎn)物分析,克隆與驗(yàn)證了Providencia sp.2D其降解關(guān)鍵酶基因,并進(jìn)行了相關(guān)厭氧條件下的降解試驗(yàn),最終推測(cè)其降解途徑。第一步:在Providencia sp.2D的作用下,DBP通過(guò)一次或二次酯鍵斷裂直接或間接生成鄰苯二甲酸(PA);第二步:Providencia sp.2D對(duì)PA的降解。好氧或厭氧條件下,Providencia sp.2D對(duì)PA可能表現(xiàn)出不同的降解途徑:好氧條件下,Providencia sp.2D可編碼生成鄰苯二甲酸4,5-雙加氧酶,PA在其催化作用下被轉(zhuǎn)化為4,5-二羥基鄰苯二甲酸,4,5-二羥基鄰苯二甲酸再經(jīng)過(guò)脫羧反應(yīng),轉(zhuǎn)化為PCA,之后在Providencia sp.2D編碼生成的原兒茶酸4,5-雙加氧酶的催化作用下,PCA被轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)酸,最終被礦化為CO2和H2O;在氧氣濃度較低的情況下,兼性厭氧性的Providencia sp.2D更傾向于通過(guò)脫羧反應(yīng)將PA轉(zhuǎn)化為苯甲酸(BA);第三步:Providencia sp.2D對(duì)BA的降解。BA可在無(wú)氧條件下被Providencia sp.2D徹底礦化為CO2和H2O;好氧條件下BA可被轉(zhuǎn)化為原二茶酸(PCA)或鄰苯二酚,之后被進(jìn)一步礦化為CO2和H2O。(4)Providencia sp.2D對(duì)DBP污染土壤和施加糞肥的DBP污染土壤的降解動(dòng)力學(xué)研究。結(jié)果表明,Providencia sp.2D可高效降解土壤中DBP,且降解過(guò)程中可與土壤中的土著微生物發(fā)生協(xié)同作用共同促進(jìn)土壤中DBP的降解;糞肥的施加能夠大幅度提高微生物對(duì)DBP的降解率。因此Providencia sp.2D對(duì)DBP污染土壤環(huán)境具有巨大的修復(fù)潛能。
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X172;X53

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本文編號(hào)：1327197