發(fā)布時(shí)間：2020-08-31 21:48

　　 多環(huán)芳烴(PAHs)含有兩個(gè)或以上的閉合苯環(huán),具有疏水性、生物累積性等特點(diǎn),不易被降解,再加上土壤微小孔隙的截留,容易被土壤綁定、老化而長(zhǎng)期停留在土壤中,使得PAHs污染控制與修復(fù)非常困難。由于微生物體對(duì)PAHs的吸附由分配作用主導(dǎo),且吸附-解吸過(guò)程是可逆的,吸附在菌體上的PAHs可以解吸出來(lái)而發(fā)生降解,也可在菌體上直接發(fā)生降解作用,而水溶性有機(jī)物(DOM)、PAHs和降解菌的相互作用可以提高生物可及性。本論文以芘為PAHs的研究對(duì)象,以白腐真菌的常用菌株黃孢原毛平革菌Phanerochaete chrysosporium(PC菌)為降解真菌,研究了DOM對(duì)土壤吸附-解吸芘的影響,分析了DOM對(duì)菌絲生物吸附芘的作用機(jī)理,探討了DOM對(duì)降解酶系產(chǎn)生過(guò)程的關(guān)系。分離并鑒定了其它芘降解真菌,對(duì)比PC菌,考察了降解土壤PAHs的效果。所獲得的主要結(jié)論如下:(1)DOM對(duì)土壤吸附芘的影響:土壤的內(nèi)源DOM抑制土壤對(duì)芘的吸附作用,因此去除內(nèi)源DOM可促進(jìn)土壤對(duì)芘的吸附;不同濃度的外源DOM對(duì)芘在土壤的吸附是促進(jìn)還是抑制取決于DOM的臨界值濃度,當(dāng)小于DOM臨界濃度值時(shí),共吸附和累積吸附起主要影響,會(huì)促進(jìn)土壤對(duì)芘的吸附;當(dāng)大于臨界值時(shí),DOM對(duì)有機(jī)物增溶作用起主要影響,有利于土壤中芘解吸,提高移動(dòng)性,抑制土壤對(duì)芘的吸附。不同分子量DOM對(duì)土壤吸附芘的影響不同,當(dāng)DOM濃度大于臨界值時(shí),分子量越大吸附越多;不同來(lái)源的DOM對(duì)土壤吸附芘,來(lái)源于生豬糞的DOM比來(lái)源于蚯蚓糞的DOM更加能促進(jìn)芘的溶解,即大分子量組分越多,對(duì)芘的增溶作用就越強(qiáng);反之就越弱。(2)DOM對(duì)菌絲吸附芘的影響:增加DOM的用量,促進(jìn)菌絲對(duì)芘的吸附;死菌絲比活菌絲吸附芘的能力更強(qiáng)。(3)DOM對(duì)菌絲吸附-降解芘的促進(jìn)作用:通過(guò)對(duì)死菌絲、活菌絲的吸附、活菌絲的吸附-降解研究發(fā)現(xiàn),死菌絲比活菌絲前期的生物吸附更強(qiáng),但很容易解吸出來(lái);活菌絲在降解酶的作用下,能徹底去除PAHs。添加DOM比未添加更能促使菌絲產(chǎn)酶,且加入量越多,測(cè)到酶活性的時(shí)間越早。當(dāng)芘的解吸量略大于酶的降解量時(shí),芘的濃度會(huì)保持一個(gè)較低的值;當(dāng)芘的解吸量約等于酶的降解量時(shí),則芘濃度會(huì)出現(xiàn)很低的接近于0的值。DOM中的大分子組分有增溶作用,有利于PAHs的解吸,增加PAHs的生物可及性;小分子組分的DOM可作為電子供體的有機(jī)碳源被氧化分解,為PC菌的生長(zhǎng)提供碳源和能源,是較理想的共代謝底物,致使PC菌菌絲生物量增大,生物吸附量也相應(yīng)增大,在高C/N和共存PAHs時(shí)又誘導(dǎo)了降解酶的產(chǎn)生,通過(guò)生物吸附減少了PAHs和降解酶之間的距離,增大了生物可及性,促進(jìn)生物降解。(4)DOM對(duì)土壤-菌絲吸附/降解芘的促進(jìn)作用:大分子量DOM能增加土壤和菌絲對(duì)PAHs的解吸,加大溶解態(tài)PAHs,從而增加了PAHs的生物可及性;而中分子量DOM能促進(jìn)土壤顆粒的吸附,縮短了降解酶與PAHs之間的距離,增加了PAHs的生物可及性;而小分子量DOM則很容易被菌絲以能源的形式利用而增大菌絲量,從而增大生物吸附,而生物吸附有利于生物降解。(5)C/N與菌絲分泌降解酶:通過(guò)對(duì)培養(yǎng)過(guò)程中的C/N監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn):菌絲干重的增長(zhǎng)與酶活性、氮濃度都呈正相關(guān);且酶活性越高,菌絲干重增長(zhǎng)至最大值越快;氮濃度越高,菌絲球老化變黃的時(shí)間也越早。培養(yǎng)過(guò)程中酶活性的分泌與氮濃度和C/N相關(guān),木質(zhì)素過(guò)氧化物酶(Li P)和錳過(guò)氧化物酶(Mn P)的分泌有特定的閾值,此閾值不但要求培養(yǎng)基中有極低的氮濃度,還要求有特定的C/N,也就是說(shuō)極低的氮濃度和特定的C/N是酶產(chǎn)生的不可缺少的條件;氮限制和氧限制導(dǎo)致多糖的產(chǎn)生,過(guò)量產(chǎn)生的多糖抑制酶活性。(6)芘降解菌種的影響:從采自廣東清遠(yuǎn)以豬糞為原材料生產(chǎn)的蚯蚓糞中,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的多環(huán)芳烴富集培養(yǎng)后,采用升華法成功篩選到3株芘降解菌H1、H2、H3,通過(guò)平板觀察、顯微觀察和分子鑒定結(jié)果,發(fā)現(xiàn):H1、H2、H3的培養(yǎng)特征及顯微形態(tài)特征分別與煙曲霉(Asperqillus fumigatus)、棘孢木霉(Trichoderma asperellum)、卷枝毛霉菌(Mucor circinelloides)最相似。以約5 mg/L的初始芘濃度檢測(cè)其降解率,以不加菌為空白對(duì)照,H1、H2、H3對(duì)芘的降解率最大分別達(dá)到75.63、81.82、95.98%,H2、H3培養(yǎng)30天分別比PC菌的降解率高了8.49%、22.65%。
【學(xué)位單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：X172
【部分圖文】：

對(duì) PAHs 的影響作用，進(jìn)一步研究大分子量的 DOM 對(duì) PAHs 的結(jié)合增溶機(jī)制，定時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)氧化物酶（LiP）、錳過(guò)氧化物酶（MnP）的產(chǎn)生機(jī)制，深入研究代謝降解酶與 PAHs 之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，重點(diǎn)分析降解真菌的碳、氮源利用規(guī)律和降解酶產(chǎn)生的途徑與機(jī)制的相關(guān)性，深入分析在土壤-微生物界面上復(fù)雜的吸附/生物吸附及生物降解過(guò)程，探明 DOM 促進(jìn)白腐真菌降解土壤 PAHs 的關(guān)鍵影響因素，為以多環(huán)芳烴為有機(jī)污染土壤的治理提供科學(xué)依據(jù)。1.2 研究背景1.2.1 水溶性有機(jī)物（DOM）的定義及其結(jié)構(gòu)特征1.2.1.1 DOM 的定義與結(jié)構(gòu)組成水溶性有機(jī)物（Dissolved Organic Matter），簡(jiǎn)稱 DOM，泛指能夠溶解于水、酸或堿溶液中的有機(jī)質(zhì)，如天然水和土壤溶液中的有機(jī)質(zhì)，能夠用水、酸或堿等從土壤

圖 1. 2 腐殖酸三維模式圖（元素顏色：C =灰色，H =白色，O =黑色Fig 1. 2 Model 3D-structure of proposed HA monomer(element colour: C = gray, H = white, O = black)和有機(jī)肥中浸提的有機(jī)質(zhì)（唐東民, 2008; Sun, 2016）。事實(shí)上，DOM 只是上的定義，具體指土壤與水體中由一系列大小、結(jié)構(gòu)不同的分子組成，且能μm 濾膜的有機(jī)物的總稱（McCarthy, 1989; Sun, 2016）。DOM 是由兩部（Thurman, 1985）：（1）非均質(zhì)憎水性的腐殖質(zhì)，是 DOM 的主要組成部機(jī)質(zhì)總量的 50%-80%（或 40%-60%（Leenheer, 1981）。通常根據(jù)在水中溶同，分為三部分（Thurman, 1985；Wershaw, 1993），①胡敏素（Humin）的組分；②胡敏酸（或者腐殖酸）（humic acid，HA）：堿性條件下溶解，= 1-2）的酸性條件下不溶于水的組分；③富里酸（或富啡酸）（fulvic ac在任何 pH 條件下都溶于水的組分。目前對(duì)腐殖酸結(jié)構(gòu)的研究比較多，但是構(gòu)模式也沒(méi)有得到統(tǒng)一的認(rèn)同，公認(rèn)最好的結(jié)構(gòu)模式是 Schulten 和 Schulte

附、絡(luò)合、螫合、凝絮、氧化還原等一系列反應(yīng)（H ss, 1998; Yongkoo, 2000; 凌婉婷2004），且 DOM 本身及代謝物對(duì)環(huán)境無(wú)任何毒副作用，是高環(huán) PAHs 芘生物修復(fù)優(yōu)良的共代謝底物。DOM 對(duì)微生物在土壤中降解 PAHs 的吸附-解吸、生物降解過(guò)程羧基、羥基、羰基和甲氧基等活性功能團(tuán)，可以與介質(zhì)中的 PAHs 發(fā)生離子交換、吸具有重要影響：一方面，大分子組分的 DOM 有增溶 PAHs 的作用（Dong, 2013），有利于 PAHs 的解吸，減少生物吸附中的生物累積量，增加 PAHs 的生物可及性；另一方面，小分子組分的 DOM 可作為電子供體的有機(jī)碳源被氧化分解為 PC 菌的生長(zhǎng)提

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭蘭;魏然;倪進(jìn)治;楊柳明;包桂奇;;生物炭添加對(duì)土壤中菲吸附行為的影響[J];亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報(bào);2015年02期

2 盧仕嚴(yán);曹永軍;招嘉佩;何紅;孫省利;;一株多環(huán)芳烴芘降解菌的鑒定及其降解特性研究[J];海洋科學(xué);2014年08期

3 伍鳳姬;張夢(mèng)露;郭楚玲;廖長(zhǎng)君;陳梅芹;黨志;;菌源對(duì)多環(huán)芳烴降解菌的篩選及降解性能的影響[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2014年08期

4 張燦燦;郭書(shū)海;李婷婷;吳波;李鳳梅;邵春巖;;焦化廠高環(huán)PAHs污染土壤的電動(dòng)-微生物修復(fù)[J];環(huán)境工程;2014年07期

5 侯梅芳;潘棟宇;黃賽花;劉超男;趙海青;唐小燕;;微生物修復(fù)土壤多環(huán)芳烴污染的研究進(jìn)展[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào);2014年07期

6 喬肖翠;何江濤;楊蕾;鄒合萍;;DOM及pH對(duì)典型PAHs在土壤中遷移影響模擬實(shí)驗(yàn)研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2014年05期

7 吳宇澄;林先貴;;多環(huán)芳烴污染土壤真菌修復(fù)進(jìn)展[J];土壤學(xué)報(bào);2013年06期

8 陸泗進(jìn);何立環(huán);孫聰;;土壤芘降解菌的分離及特性研究[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2013年06期

9 包桂奇;倪進(jìn)治;魏然;楊柳明;;土壤不同有機(jī)質(zhì)組分對(duì)菲的吸附特征研究[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2013年05期

10 DING Jie;CHEN BaoLiang;ZHU LiZhong;;Biosorption and biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by Phanerochaete chrysosporium in aqueous solution[J];Chinese Science Bulletin;2013年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 吳濟(jì)舟;溶解性有機(jī)質(zhì)分組及各組分對(duì)芘的生物有效性及其吸附解吸的影響研究[D];南開(kāi)大學(xué);2012年

2 凌婉婷;溶解性有機(jī)質(zhì)對(duì)莠去津在土壤/礦物-水界面行為的影響及其機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 伍鳳姬;一株芘高效降解菌的篩選及其降解途徑研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 丁潔;白腐真菌對(duì)多環(huán)芳烴的生物吸附與生物降解及其修復(fù)作用[D];浙江大學(xué);2012年

3 謝文娟;芘降解菌的分離鑒定及其降解能力研究[D];北京化工大學(xué);2011年

4 馬姍姍;一株芘高效降解菌的選育及降解特性、固定化研究[D];江蘇科技大學(xué);2010年

5 唐東民;溶解性有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化及其對(duì)有機(jī)物吸附解吸的影響[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2809362