本文關鍵詞：活性氧成分對光照自然水體生物膜體系中SDBS降解的作用　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：自然水體生物膜作為復合微生物群落會對周圍的微環(huán)境特征造成影響,通過富集、吸附、轉化等作用改變自然水體中有機污染物的遷移和轉化規(guī)律。相關研究表明,光照條件下藻類光合作用生成的活性氧(ROS)等活性物質會促進有機污染物的降解,由藻類釋放到自然水體中的ROS種類繁多,各ROS在有機污染物降解過程中所起的作用不盡相同,對有機污染物的降解機制尚不清晰。本文為深入探究自然水體生物膜產(chǎn)生的ROS對有機污染物降解的作用,以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為有機污染物的代表來構建模擬實驗體系,通過選擇合適的活性氧清除劑(FRS)來清除特定的ROS,進而確定其在SDBS降解過程中發(fā)揮的作用。通過初步篩選,選擇比較常見的FRS進行實驗。在H_2O_2體系、SDBS體系以及H2O_2~-SDBS體系中選取FRS的最適濃度,然后在水-生物膜體系中分別測定·O_2~-、·OH、~1O_2三種ROS熒光探針的熒光強度,以此計算FRS的清除率,確定最適用于實驗體系的FRS。同時驗證添加時間對FRS活性的影響,確定各FRS的使用條件。選取·O_2~-、H_2O_2、·OH和~1O_2這四種代表性比較強的ROS,研究其在SDBS降解過程中的作用。通過僅保留水-生物膜體系中的某一種ROS和僅清除該種ROS,分別從直接和間接的角度研究單一ROS對SDBS降解的作用;此外,通過清除全部四種ROS及清除氧自由基,探究其他因素對SDBS降解的作用。為了深入研究ROS對SDBS降解的作用,通過清除水-生物膜體系中的某兩種ROS,結合上述相關實驗來確定各ROS對SDBS降解作用的大小。研究結果表明,各FRS最適濃度分別為:Vc和硫脲為0.5 mg/L,兒茶酚、CAT和IPA為0.7 mg/L,L-GSH、SOD、甘露醇、組氨酸和二苯胺為1.0 mg/L。熒光探針的熒光強度變化表明最適濃度的FRS可將水-生物膜體系中的ROS有效清除。通過對比清除率,最終選擇SOD、CAT、甘露醇和組氨酸分別作為·O_2~-、H_2O_2、·OH和~1O_2的清除劑。水-生物膜體系中的實驗證明了FRS在體系中的停留時間不會影響其活性。清除或保留水-生物膜體系中的·O_2~-、H_2O_2、·OH或~1O_2后,SDBS降解量都有不同的變化,這表明這四種ROS均通過直接或間接的方式參與到SDBS的降解過程中。H_2O_2濃度高、存在穩(wěn)定,對SDBS的降解作用最大;·OH活性較強,在SDBS降解過程中比較重要;·O_2~-是最早生成的ROS,對SDBS降解也有一定作用;~1O_2對SDBS的降解作用最小。除ROS外,體系中存在其他因素(如生物膜上的細菌等)也會促進SDBS降解。清除兩種ROS的相關實驗可進一步證明各ROS對SDBS的降解有促進作用,單一ROS并不是導致SDBS降解的唯一因素。各ROS之間可以相互轉化,但轉化關系較為復雜。
[Abstract]:Natural water biofilm as a composite microbial community will affect the characteristics of the surrounding microenvironment. It can change the migration and transformation of organic pollutants in natural waters through enrichment, adsorption and transformation. Related research shows that light reactive oxygen species generated under the conditions of algae photosynthesis (ROS) and other active substances can promote the degradation of organic pollutants by algae released into the natural water ROS variety, the ROS in the degradation of organic pollutants in the process of action is not the same, the degradation mechanism of organic pollutants is not clear. This paper is to probe into the function of natural biofilm produced by ROS on the degradation of organic pollutants, with twelve sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS) as the representative of organic pollutants to construct the simulation system, by selecting appropriate scavengers of reactive oxygen species (FRS) to remove specific ROS, and then determine its play in the process of SDBS degradation effect. Through the preliminary screening, the more common FRS was selected to carry out the experiment. The optimum concentration of FRS was selected in H_2O_2 system, SDBS system and H2O_2~-SDBS system. Then, the fluorescence intensity of three ROS fluorescent probes, O_2~-, OH and ~1O_2, were measured in water biofilm system respectively, so as to calculate FRS scavenging rate and determine the most suitable FRS for experimental system. At the same time, the effect of addition time on the activity of FRS was verified, and the use conditions of each FRS were determined. Four representative ROS, such as O_2~-, H_2O_2, OH and ~1O_2, were selected to study the role of the ROS in the degradation of SDBS. By reservations of only one ROS in the water biofilm system and only removing the ROS, we studied the effect of single ROS on SDBS degradation from a direct and indirect perspective. In addition, we removed all four ROS and scavenged oxygen free radicals to explore the effect of other factors on SDBS degradation. In order to further study the effect of ROS on the degradation of SDBS, two kinds of ROS in water biofilm system were removed, combined with the above related experiments, to determine the size of ROS degradation to SDBS. The results showed that the optimum concentrations of FRS were Vc and thiourea, 0.5 mg/L, catechol, CAT and IPA were 0.7 mg/L, L-GSH, SOD, mannitol, histidine and two aniline were 1 mg/L. The fluorescence intensity changes of the fluorescent probe indicate that the optimum concentration of FRS can effectively remove the ROS in the water biofilm system. By comparing scavenging rates, SOD, CAT, mannitol and histidine were selected as the scavengers of O_2~-, H_2O_2, OH and ~1O_2 respectively. Experiments in the water biofilm system show that the retention time of FRS in the system does not affect its activity. After removal or retention of O_2~-, H_2O_2, OH or ~1O_2 in water biofilm system, the SDBS degradation amount varied differently, indicating that these four kinds of ROS were involved in the degradation process of SDBS through direct or indirect way. H_2O_2 concentration is high, stable, and has the greatest degradation effect on SDBS. OH activity is stronger, and it is more important in SDBS degradation process. O_2~- is the first generation of ROS, and also plays a role in SDBS degradation. ~1O_2 has the least degradation effect on SDBS. In addition to ROS, there are other factors in the system, such as bacteria on the biofilm, which can also promote the degradation of SDBS. The related experiments of eliminating two kinds of ROS can further prove that ROS can promote the degradation of SDBS, and single ROS is not the only factor that leads to the degradation of SDBS. Each ROS can be converted to each other, but the transformation relationship is more complex.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X52

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本文編號：1346985