【摘要】：疏水性有機物在環(huán)境中廣泛存在并危害了生態(tài)系統(tǒng)和人類健康。酚類物質(zhì)是一類特殊的疏水性有機物,一方面它們具有較大的辛醇/水分配系數(shù),另一方面它們在水溶液中具有相對較大的溶解度。酚類污染物在自然界廣泛存在,并由于它們對微生物具有毒性而難于降解。生物表面活性劑因其親水親脂的兩親性結(jié)構(gòu)特征在促進疏水性有機污染物生物降解中具有重要作用。但是目前關(guān)于生物表面活性劑對酚類污染生物降解影響的研究還不多。本論文以鼠李糖脂作為生物表面活性劑的典型代表,研究了其對菌體表面性質(zhì)和酶的性質(zhì)的影響機制,考察了這些作用與疏水性有機物苯酚降解的關(guān)聯(lián),并與十六烷的降解進行了對比。 首先,通過研究鼠李糖脂(RL)和Triton X-100對簡青霉菌體表面疏水性和電荷性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)表面活性劑能夠明顯增強簡青霉的菌體表面疏水性,且這種作用與表面活性劑的濃度關(guān)系密切。經(jīng)過0.005%RL,0.05%RL,0.05%TritonX-100和0.2%Triton X-100處理后的細胞的菌體表面疏水性分別是未經(jīng)處理的1.7,2.0,3.0和2.4倍。且兩種表面活性劑的處理作用均提高了簡青霉菌體表面的zeta電勢。研究還發(fā)現(xiàn)兩種表面活性劑均改變了菌體表面的元素組成,這可能是導(dǎo)致菌體表面疏水性和電荷性質(zhì)變化的重要原因。 然后通過研究發(fā)現(xiàn)鼠李糖脂單糖脂能夠改變熱帶假絲酵母的菌體表面疏水性。鼠李糖脂濃度從0到19mg/L時,菌體表面疏水性隨著生物表面活性劑濃度的增加而增加。當(dāng)鼠李糖脂的濃度大于19mg/L時,其濃度的增加不再引起菌體表面疏水性的明顯變化。鼠李糖脂對該微生物的菌體表面電荷性質(zhì)同樣具有影響作用。當(dāng)鼠李糖脂的濃度低于38mg/L時,這種影響作用并不明顯。但當(dāng)鼠李糖脂的濃度高于38mg/L時,鼠李糖脂濃度的增加明顯增大了菌體表面的zeta電勢。研究中還發(fā)現(xiàn)鼠李糖脂能夠改變菌體表面的FTIR光譜圖像,結(jié)果證明該生物表面活性劑導(dǎo)致熱帶假絲酵母菌體表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變,這可能是生物表面活性劑改變菌體表面疏水性和電荷性質(zhì)的又一重要原因。 接下來經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),鼠李糖脂和Triton X-100的預(yù)處理作用提高了簡青霉對苯酚的吸附效率。準(zhǔn)二級動力學(xué)方程和Freundlich方程分別比準(zhǔn)一級動力學(xué)方程和Langmuir方程更適合描述本實驗中苯酚的吸附過程。吸附劑吸附苯酚能力的提高可能是由于菌體表面疏水性和zeta電勢的改變所至。 然后經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)鼠李糖脂單糖脂在濃度為11.4,19和38mg/L時促進了熱帶假絲酵母對十六烷的降解,其中19mg/L是促進熱帶假絲酵母降解十六烷的最佳濃度。這種促進作用一方面來自于鼠李糖脂對十六烷的增溶作用,另一方面可能與其改變的菌體表面疏水性和電荷性質(zhì)有關(guān)。但是114mg/L的鼠李糖脂脂抑制了十六烷的降解,這可能是因為十六烷進入了生物表面活性劑的膠束核心而降低了其生物可利用性。研究結(jié)果表明鼠李糖脂單糖脂對熱帶假絲酵母不產(chǎn)生毒性,并且被作為碳源降解。但是等質(zhì)量濃度的十六烷比鼠李糖脂單糖脂更能促進熱帶假絲酵母的生長,說明在該發(fā)酵體系中鼠李糖脂并非優(yōu)先碳源。本研究表明鼠李糖脂在石油烴修復(fù)中潛在的應(yīng)用價值。 接下來研究了鼠李糖脂單糖脂對熱帶假絲酵母降解溶液中苯酚的影響,并與化學(xué)表面活性劑](?)ween80的影響進行對比。結(jié)果表明苯酚對熱帶假絲酵母存在毒性,但是能夠被該微生物降解。在發(fā)酵過程中鼠李糖脂單糖脂被熱帶假絲酵母降解了,而Tween80的濃度沒有發(fā)生變化。表面活性劑的加入降低了苯酚對細胞的毒性,并促進了細胞的生長和苯酚的降解。表面活性劑的濃度越高,這種影響就越明顯。結(jié)果表明這2種表面活性劑在酚類污染物生物修復(fù)中潛在應(yīng)用價值。研究中還對比分析了鼠李糖脂對苯酚和十六烷降解的影響機制,發(fā)現(xiàn)由于十六烷和苯酚性質(zhì)的差異,鼠李糖脂對它們降解的影響機制有所不同,但是對菌體表面性質(zhì)的改變是促進它們降解的共同原因。 最后通過研究鼠李糖脂二糖脂對漆酶催化去除水體中苯酚的影響,發(fā)現(xiàn)該生物表面活性劑能有效促進多種濃度苯酚的去除。特別在最初的24h,當(dāng)苯酚的濃度為400mg/L時,3.0CMC(臨界膠束濃度)鼠李糖脂二糖脂將苯酚的去除率提高至空白樣的4.3-6.4倍。去除率的提高減少了含酚廢水處理過程中的漆酶消耗量和反應(yīng)時間。另外,鼠李糖脂二糖脂導(dǎo)致了苯酚在初始濃度為50-400mg/L時的完全去除(98%)。在一定的pH和溫度范圍內(nèi),鼠李糖脂二糖脂也促進了苯酚的去除。這些結(jié)果表明鼠李糖脂在漆酶催化去除酚類物質(zhì)中潛在的應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X703

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 時進鋼,袁興中,曾光明,戴芳,傅海燕;鼠李糖脂對沉積物中Cd和Pb的去除作用[J];環(huán)境化學(xué);2005年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 郁紅艷;農(nóng)業(yè)廢物堆肥化中木質(zhì)素的降解及其微生物特性研究[D];湖南大學(xué);2007年

2 錢欣平;生物表面活性劑的合成及其促進有機物降解的研究[D];浙江大學(xué);2002年

3 梁生康;鼠李糖脂生物表面活性劑對石油烴污染物生物降解影響的研究[D];中國海洋大學(xué);2005年

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本文編號：2706602