【摘要】：鄰苯二甲酸酯（Phthalate esters，PEs），又名酞酸酯，是一類具有雌激素效應(yīng)的內(nèi)分泌干擾物，被廣泛應(yīng)用于許多與人們生活息息相關(guān)的生活和工業(yè)制品中，目前已成為全球最普遍的環(huán)境有機(jī)污染物之一，對(duì)生態(tài)環(huán)境及生物體的潛在危害不容忽視。環(huán)境中PEs的去除和轉(zhuǎn)化已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。人工濕地是一種水陸交錯(cuò)的特殊生態(tài)系統(tǒng)，被廣泛地應(yīng)用于城市污水后繼處理以及農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水處理中。它在接受大氣降水、生活污水和地表徑流的同時(shí)，也接受了來自這些大氣以及水系統(tǒng)中的PEs污染物。本研究分析了濕地微生物對(duì)PEs的生物降解作用，探討了基質(zhì)材料蛭石及其表面降解菌形成的生物膜對(duì)PEs類污染物的去除機(jī)理，闡明了利用人工濕地降解PEs的重要作用。 人工濕地基質(zhì)材料對(duì)PEs類污染物的吸附作用是影響其環(huán)境行為的主要因素，本課題研究了濕地基質(zhì)材料蛭石對(duì)PEs類化合物的吸附及作用機(jī)理，并探討了環(huán)境因素（如溫度、pH和腐殖酸含量）對(duì)其吸附能力的影響，尤其對(duì)環(huán)境中大量存在的腐殖酸物質(zhì)影響蛭石吸附能力的機(jī)理進(jìn)行了探討。PEs主要依靠疏水作用以單分子層的形式吸附在蛭石的片層結(jié)構(gòu)上，動(dòng)力學(xué)分析表明吸附符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程（r0.99），熱力學(xué)分析表明吸附符合Langmuir模型（r0.99），該吸附過程是放熱的，自發(fā)進(jìn)行的，由熵變和焓變共同驅(qū)動(dòng)。環(huán)境中腐殖酸物質(zhì)的存在會(huì)明顯影響PEs在基質(zhì)材料蛭石表面的吸附，導(dǎo)致PEs的吸附量下降。溶液中腐殖酸-DEHP復(fù)合體的形成，以及腐殖酸和PEs競(jìng)爭(zhēng)蛭石表面的吸附位點(diǎn)，都是造成DEHP在蛭石表面吸附量下降的主要原因，然而過量的腐殖酸存在以及過酸性的環(huán)境都會(huì)削弱腐殖酸對(duì)吸附的影響。 生物降解是環(huán)境中PEs轉(zhuǎn)化降解的主要途徑，本研究從長(zhǎng)期接受污水處理廠二沉池出水的人工濕地中分離篩選PEs降解菌，以DMP、DBP和DEHP為PEs類污染物的代表物，考察了這些降解菌對(duì)PEs及其代謝產(chǎn)物的降解能力，探討降解菌對(duì)PEs的生物降解轉(zhuǎn)化特性，并對(duì)降解菌進(jìn)行了分類鑒定與降解相關(guān)基因的研究。共從濕地土壤及基質(zhì)混合物中分離得了15株具有PEs降解能力的菌株。這些降解菌主要屬于變形菌綱和放線菌綱，共涉及8個(gè)菌屬，其中有些菌屬（克雷伯氏菌屬Klebsiella sp.），對(duì)PEs的降解利用還未見報(bào)道。其中節(jié)桿菌屬（Arthrobacter sp.）菌株C21除了高效降解PEs外，對(duì)PEs的降解中間產(chǎn)物鄰苯二甲酸（PA）也有較高的利用能力。降解動(dòng)力學(xué)分析表明高濃度PEs對(duì)降解菌C21的生長(zhǎng)代謝具有底物抑制作用，降解過程的細(xì)胞生長(zhǎng)符合Haldane抑制模型（r=0.98），其相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)為μmax=0.12h1，Ks=4.2mg/L，Ki=204.6mg/L。低濃度PEs時(shí)，菌株C21細(xì)胞生長(zhǎng)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。本研究為今后利用人工濕地去除PEs提供了優(yōu)勢(shì)菌種，并為構(gòu)建具有高效PEs降解性能的微生物體系和用分子生物學(xué)方法檢測(cè)人工濕地的PEs降解菌群奠定了基礎(chǔ)。 PEs降解菌Arthrobacter sp. C21能夠在人工濕地基質(zhì)材料-蛭石的表面快速形成生物膜，以DEHP為PEs類污染物的代表物的研究發(fā)現(xiàn)，生物膜的形成會(huì)提高蛭石-生物膜體系中PEs的去除率。本研究結(jié)果表明生物膜去除PEs的主要依靠以下三種途徑，即蛭石對(duì)DEHP的吸附作用、生物膜的吸附作用以及生物膜的降解作用。在蛭石-生物膜體系中，蛭石吸附與生物降解的協(xié)同作用提高了DEHP的生物降解速率。在生物膜形成的初期（0-5小時(shí)），也就是菌體黏附階段，菌株C21的生物降解作用和蛭石吸附作用是PEs去除的主要途徑；在生物膜的聚集階段（5-36小時(shí)），則主要依靠生物降解作用去除PEs。分析生物膜對(duì)DEHP的降解能力較懸浮培養(yǎng)有所提高的原因之一是細(xì)菌生物量的大量增加。另外，通過計(jì)算底物比降解速率發(fā)現(xiàn)細(xì)菌C21形成生物膜后，其降解活性也明顯增強(qiáng)；在生物膜的成熟階段，生物膜對(duì)PEs的大量吸附是液相中PEs減少的主要原因，有少量PEs被用來維持生物體生長(zhǎng)，大量的EPS交聯(lián)在一起構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本骨架，其中的疏水性組分蛋白質(zhì)有利于生物膜吸附DEHP，而且分析表明生物膜體系中的EPS產(chǎn)量與底物DEHP的去除量具有顯著正相關(guān)性（rp＞0.86）。此外，添加葡萄糖會(huì)促進(jìn)蛭石-生物膜體系中生物量的增加和對(duì)DEHP的去除，且DEHP的去除量隨著體系pH的上升而顯著下降。 【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X703

【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文直接進(jìn)入大氣環(huán)境，這是PEs進(jìn)入自然環(huán)境的主要途徑[9]。近年來，PEs類污染物的研究和監(jiān)控，已經(jīng)受到越來越多國(guó)家的重視[9, 10]。研影響PEs在大氣中遷移轉(zhuǎn)化的重要因素[10]。對(duì)法國(guó)巴黎市區(qū)大氣中研究，主成分分析（DCA）表明，大氣中總PEs濃度的季節(jié)變化與溫[11]。例如，在中國(guó)東部的南京市，其大氣中氣溶膠態(tài)的和氣態(tài)的PE高呈下降趨勢(shì)[12]；印度Raipur地區(qū)大氣中的PEs含量在春季和冬季較季，季風(fēng)季節(jié)最低[13]。

- 6 -圖1-2 PEs在南非Jukskei河的水樣（A）和沉積物（B）中的分布； 數(shù)字代表不同的采用點(diǎn)，S和W分別代表夏季和冬季[24]。Fig. 1-2 Mean concentration of PEs in water samples (A) and sediment samples (B) of JukskRiver, South Africa. The figure represents different sampling sites; S represents summer; Wrepresents winter.PEs在地表水和沉積物中的分布受季節(jié)變化的顯著影響。在南非的Jukskei河無論是水相還是沉積物中，，監(jiān)測(cè)到的PEs的總含量在冬季都明顯高于夏季（圖1-24]。國(guó)內(nèi)根據(jù)取樣的時(shí)間來推算長(zhǎng)江水系水體中PEs含量的季節(jié)變化，發(fā)現(xiàn)無論干流還是支流，冬季PEs含量都明顯高于夏季，這可能與枯水期和豐水期的交替

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 梁威,吳振斌,周巧紅,成水平,付貴萍,詹發(fā)萃,鄧家齊;構(gòu)建濕地去除酞酸酯的基質(zhì)微生物和酶機(jī)制研究[J];長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境;2003年03期

2 張金蓮;吳振斌;;水環(huán)境中生物膜的研究進(jìn)展[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2007年11期

3 曹秀芹;趙自玲;;胞外聚合物(EPS)構(gòu)成的影響因素分析[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2010年S2期

4 遲杰;康江麗;;水體中懸浮顆粒物對(duì)酞酸酯的吸附和解吸特性[J];環(huán)境化學(xué);2006年04期

5 溫沁雪;施漢昌;陳志強(qiáng);;生物膜微環(huán)境和傳質(zhì)現(xiàn)象研究進(jìn)展[J];環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備;2006年06期

6 王龍;高旭;郭勁松;杜蓉;;Mg/Al水滑石對(duì)水中痕量鄰苯二甲酸酯的吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2011年11期

7 李海濤;黃歲j;;水環(huán)境中鄰苯二甲酸酯的遷移轉(zhuǎn)化研究[J];環(huán)境污染與防治;2006年11期

8 曾巧云;莫測(cè)輝;蔡全英;吳啟堂;;蘿卜對(duì)鄰苯二甲酸酯(PAEs)吸收累積特征及途徑的初步研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

9 李曉東;;A/O及人工濕地耦合工藝處理縣城生活污水[J];環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì);2012年09期

10 甘家安,王西奎,徐廣通,王筱梅,孟平蕊,吳毓娟;植物中酞酸酯的分析測(cè)定研究[J];色譜;1997年02期

本文編號(hào)：2711917