發(fā)布時(shí)間：2020-10-25 20:55

　　 廣泛存在于水體、土壤的有毒污染物因其難降解性而成為環(huán)境治理的瓶頸問題，探索對(duì)其進(jìn)行環(huán)境友好的生物治理技術(shù)是現(xiàn)今發(fā)展方向之一。以降解木質(zhì)素為主的白腐菌因其對(duì)不同底物的降解非特異性而備受關(guān)注，在難降解污染物領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但研究中發(fā)現(xiàn)，白腐菌在環(huán)境污染物生物修復(fù)過程中存在降解效率不足及成本過高等問題�；诖耍疚耐ㄟ^建立木質(zhì)纖維素共基質(zhì)體系，研究白腐菌在該體系中降解污染物的過程及機(jī)理，探究木質(zhì)纖維素作為共基質(zhì)的可能性及有效提升白腐菌降解污染物的作用機(jī)制，以期將白腐菌的非特異性降解功能有效應(yīng)用于環(huán)境處理。主要研究結(jié)論如下： 采用木質(zhì)纖維素共基質(zhì)，分別在液體及固體體系下研究白腐菌對(duì)典型芳香類及氮雜環(huán)類污染物的降解。結(jié)果表明：在所構(gòu)建的共基質(zhì)體系中，白腐菌均能有效地降解不同污染物。液體體系下，2d內(nèi)白腐菌對(duì)孔雀綠的脫色率能達(dá)80％以上；6d左右則能對(duì)吲哚完全降解；15d內(nèi)白腐菌對(duì)喹啉的降解率達(dá)89．48％。不同底物相互共存時(shí)，表現(xiàn)為不同的作用形式，例如吡啶與喹啉共存，表現(xiàn)為明顯的拮抗作用；而喹啉與吲哚共存，表現(xiàn)為協(xié)同作用。對(duì)喹啉和吲哚的降解分別符合零級(jí)和一級(jí)動(dòng)力學(xué)，共基質(zhì)底物的加入能促進(jìn)白腐菌生物量的提升及污染物降解。固體體系下，白腐菌對(duì)選用污染物的降解效率高于液態(tài)體系。白腐菌能對(duì)不同結(jié)構(gòu)的三苯甲烷類染料進(jìn)行降解，作用機(jī)理因結(jié)構(gòu)不同而異，環(huán)境因子較大程度地影響了染料的降解效率。另外，5d內(nèi)白腐菌可去除99％以上的吲哚；15d內(nèi)濃度為250mg／L和150mg／L喹啉的降解率分別能達(dá)到93．47％和97．40％，亦可去除61．5％的吡啶。白腐菌對(duì)喹啉和吲哚的降解則分別符合一級(jí)和零級(jí)動(dòng)力學(xué)。 采用FTIR、SEM、XRD及HPLC對(duì)固體共基質(zhì)體系的不溶及可溶組分的測定，結(jié)果表明：基質(zhì)中白腐菌降解污染物的過程是一個(gè)共降解過程，共基質(zhì)的降解為白腐菌提供了持續(xù)的營養(yǎng)，并促進(jìn)木質(zhì)素酶系的分泌，以利于污染物的降解。其中，白腐菌對(duì)體系中酚類物質(zhì)及木質(zhì)素降解較為明顯，采用酚類及木素提取物進(jìn)一步研究了固體共基質(zhì)體系中物質(zhì)變化對(duì)白腐菌降解污染物的影響。結(jié)果表明：酚類提取物的加入能有效的提升染料降解率及酶活，并促進(jìn)生物量的增加，且提升效率成分主要存在于溶液經(jīng)乙醇沉淀的上清液中。同樣，木素提取物的加入也能促進(jìn)部分污染物的降解及酶活的增加，促進(jìn)程度與污染物結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。研究加入酚類提取物后白腐菌對(duì)污染物生物降解及生物結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系顯示，空間結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分別為影響污染物生物降解性能的主要因素。 通過對(duì)體系中粗酶液降解染料動(dòng)力學(xué)及白腐菌降解染料機(jī)制的研究，發(fā)現(xiàn)在不同培養(yǎng)基中不同時(shí)段獲取的粗酶液對(duì)染料的作用呈現(xiàn)一定的規(guī)律：不同時(shí)間粗酶液對(duì)染料的降解符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；相同時(shí)間內(nèi)粗酶液對(duì)染料的降解量與濃度之間符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；反應(yīng)速率與濃度之間也符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；酶抑制劑的加入能明顯降低白腐菌對(duì)部分染料的降解效果。對(duì)固體共基質(zhì)體系中白腐菌降解染料機(jī)制的研究表明：白腐菌對(duì)孔雀綠及溴酚藍(lán)的降解主要?dú)w因于漆酶及其同工酶；而結(jié)晶紫的降解主要?dú)w因于小分子物質(zhì)的作用，通過產(chǎn)生四種中間代謝產(chǎn)物(苯酚、N，N-二甲氨基苯甲醛、N，N，N′，N″-四甲基堿性副品紅及[N，N-二甲氨基苯基]-[N-甲氨基苯基]-苯酮)被逐級(jí)降解。 將構(gòu)建的共基質(zhì)體系應(yīng)用于不同污染物的生物修復(fù)中，發(fā)現(xiàn)共基質(zhì)體系均能提升白腐菌處理污染物的能力。并開發(fā)了一套新的處理染料廢水的工藝，該工藝在循環(huán)5次后仍能保持較高效率，有一定的應(yīng)用潛力。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：X172
【部分圖文】：

Fig.3.6Seeretedligninaseofwhiterotfungusinrieestrawsolidmediumd.稻草固體基質(zhì)中木質(zhì)纖維素的降解從圖3.7可以看出，不同體系中木質(zhì)纖維素組分在染料降解的過程中均得到了一定程度的降解，其中半纖維素降解較為明顯。但加入的染料不同，體系中木質(zhì)纖維素37

組分也能影響白腐菌降解染料?從稻草基質(zhì)中提取主要木質(zhì)纖維素組分(粗纖維素、可溶性木質(zhì)素及半纖維素)，研究這些組分對(duì)白腐菌生長特性及染料脫色的影響。結(jié)果表明，半纖維素對(duì)白腐菌生物特性有一定的影響(圖3.10)，但整體生物量變化不明顯，且有減少的趨勢，表明半纖維素可能提供了白腐菌所需的基本營養(yǎng)組分，但對(duì)白腐菌分泌漆酶和錳過氧化物酶影響較小。同時(shí)，粗纖維素或木質(zhì)素組分的存在既不能提供白腐菌生長所需的營養(yǎng)，也不能促進(jìn)酶的分泌。研究了不同組分在不同培養(yǎng)基中對(duì)白腐菌降解MG的影響(圖3.11)。在高碳低氮培養(yǎng)基(KMD中，提物的半纖維素的加入顯著提升了白腐菌對(duì)孔雀綠的降解。由于半纖維素主要由一系列糖類構(gòu)成的大分子結(jié)構(gòu)，其降解將會(huì)給白腐菌生長提供充足的營養(yǎng)，同時(shí)，我們的研究表明，白腐菌BPZ降解稻草秸稈時(shí)

白腐菌分泌漆酶和錳過氧化物酶影響較小。同時(shí)，粗纖維素或木質(zhì)素組分的存在既不能提供白腐菌生長所需的營養(yǎng)，也不能促進(jìn)酶的分泌。研究了不同組分在不同培養(yǎng)基中對(duì)白腐菌降解MG的影響(圖3.11)。在高碳低氮培養(yǎng)基(KMD中，提物的半纖維素的加入顯著提升了白腐菌對(duì)孔雀綠的降解。由于半纖維素主要由一系列糖類構(gòu)成的大分子結(jié)構(gòu)，其降解將會(huì)給白腐菌生長提供充足的營養(yǎng)，同時(shí)，我們的研究表明，白腐菌BPZ降解稻草秸稈時(shí)，首先降解半纖維素，推斷半纖維素的降解將會(huì)提供白腐菌生長所需的營養(yǎng)，從而間接提升白腐菌對(duì)孔雀綠的脫色能力;而在PDB培養(yǎng)基中，不同組分的加入抑制了白腐菌對(duì)孔雀綠的降解，由于該培養(yǎng)基為天然培養(yǎng)基，組分復(fù)雜，推測可能不同組分的加入與培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生了相互作用
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