幾種污染環(huán)境下五氯酚的微生物修復(fù)研究.pdf

1、五氯酚(pentachlorophenol，PCP)作為有機氯農(nóng)藥廣泛地用作殺菌劑、殺螺劑、殺藻劑、殺蟲劑和除草劑，此外也用作木材防腐劑等，從而進(jìn)入水體、河流與湖泊的沉積物、土壤等環(huán)境。 由于其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、殘效期長、毒性高，對生物和人體具有廣譜毒性和致突變性，五氯酚被認(rèn)為是環(huán)境中主要的持久性有機污染物(POPs)及優(yōu)先監(jiān)測污染物之一，而其生物危害性及其在自然環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化與降解等規(guī)律與降解和生物修復(fù)研究也一直是全世界研究

2、和關(guān)注的熱點。 白腐菌在對五氯酚這類難降解有機物的生物修復(fù)中顯示出良好的應(yīng)用前景。因為這種擔(dān)子菌類降解污染物具有非專一性、徹底性、廣譜性及適于固液兩種基質(zhì)等特點，它還有著獨特的胞外酶系，對許多異生物質(zhì)有獨特的降解能力和降解機理，其中對白腐菌研究得最多的是黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)。 本課題針對五氯酚污染的幾種典型環(huán)境：農(nóng)業(yè)廢物、污水、河流底泥和土壤，模擬其污染清情況，分別

3、用黃孢原毛平革菌的游離菌、所產(chǎn)漆酶和固定化菌對其進(jìn)行處理和生物修復(fù)。而后探討了湘江河流底泥吸附五氯酚的動力學(xué)和熱力學(xué)特點，為評價和預(yù)測五氯酚在水環(huán)境中的遷移、歸宿及人工控制這類污染物提供了可靠的理論依據(jù)。 本課題首先選取典型農(nóng)業(yè)廢物--稻草，利用稻草基質(zhì)在固態(tài)發(fā)酵條件下研究白腐菌降解五氯酚的效果。通過研究發(fā)酵過程中黃孢原毛平革菌的生物量、酶活變化及降解五氯酚和木質(zhì)素的降解情況發(fā)現(xiàn)黃孢原毛平革菌的生長趨勢、酶活變化以及五氯酚和木

4、質(zhì)素的降解速度都呈基本一致的趨勢，前10d生物量、酶活增長非常迅速，到第10d，達(dá)到最高，之后逐漸下降，五氯酚和木質(zhì)素的降解率也隨之變化，證明了微生物的生長情況、酶系的活性是和降解率緊密相關(guān)的。同時紫外光譜和紅外光譜分析結(jié)果也表明在白腐菌的作用下，稻草中的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，難降解的大分子長鍵烴被切斷成易降解的小分子短鍵烴。因而，白腐菌在降解五氯酚的同時，也達(dá)到了處理難降解稻草木質(zhì)素的獨特效果。 其次研究了黃孢原毛平革菌產(chǎn)

5、漆酶的優(yōu)化條件，以及所產(chǎn)出的漆酶對水中五氯酚的降解。黃孢原毛平革菌雖然長時間被認(rèn)為是不能產(chǎn)漆酶的白腐真菌，但本研究證明它在特定培養(yǎng)基上--利用農(nóng)、林、食品工業(yè)的殘渣(香蕉皮和玉米芯)作為固態(tài)發(fā)酵的底物，具有較好的產(chǎn)漆酶能力。 這樣既解決了這些含碳水化合物高的廢物引起的環(huán)境的問題，又能生產(chǎn)更有利用價值的真菌漆酶。當(dāng)香蕉皮與玉米芯混合比例為1：2、誘導(dǎo)劑為0.4mMCuSO4時，黃孢原毛平革菌能獲得最高漆酶活，使用硫酸銅和藜蘆醇做

6、誘導(dǎo)劑都可提高漆酶酶活。 同時利用該條件下所產(chǎn)的漆酶酶液對五氯酚污染的污水進(jìn)行了處理，比較了粗酶液與純化酶液以及添加介質(zhì)與不添加介質(zhì)體的處理效果，發(fā)現(xiàn)純化漆酶優(yōu)于粗酶液，添加介質(zhì)ABTS能提高漆酶活性，提高處理率。利用低成本的農(nóng)林業(yè)殘渣作為發(fā)酵底物生產(chǎn)真菌漆酶并應(yīng)用到污染物修復(fù)中去，這將是一條既經(jīng)濟又高效的途徑，對環(huán)境污染治理產(chǎn)生一定意義。 然后探討了固定化和游離黃孢原毛平革菌對五氯酚降解效果及堆制過程中添加黃孢原毛

7、平革菌和未加菌時各種參數(shù)的變化，包括有機質(zhì)、碳氮比、木質(zhì)纖維素、腐殖質(zhì)、種子發(fā)芽、微生物量碳等。在經(jīng)過近兩個月的堆制后，堆料達(dá)到腐熟和穩(wěn)定并基本消除五氯酚的毒害。實驗結(jié)果說明了堆肥是對五氯酚污染的土壤進(jìn)行生物修復(fù)的一種有效方法，在堆肥中添加白腐菌有助于木質(zhì)纖維素的降解和腐殖質(zhì)的形成，而且固定化技術(shù)也是生物修復(fù)中可行的方法之一。 最后對湘江長沙河段5個斷面沉積物樣品進(jìn)行了初步分析，研究了樣品的物理化學(xué)性質(zhì)，吸附動力學(xué)性質(zhì)，吸附等

8、溫線類型以及吸附熱力學(xué)性質(zhì)。 研究分別用拋物線模型和線性模型對五氯酚吸附動力學(xué)進(jìn)行擬合，結(jié)果是線性方程對湘江沉積物的擬合情況更好，實驗還分別測定了五氯酚在湘江不同沉積物上的吸附等溫線，并分別用線性吸附模型、非線性的Freundlich吸附模型、雙模式吸附模型行了擬合，可以推斷出在沉積物吸附五氯酚過程中發(fā)揮主要作用的并不是線性分配作用，而是非線性吸附，其符合Freundlich吸附等溫式。 由吸附熱力學(xué)實驗得到五氯酚在