海洋青霉真菌對多氯聯(lián)苯的移除效應研究.pdf

1、多氯聯(lián)苯(Polychlorinated Biphenyls,PCBs),是環(huán)境中廣泛存在的一類有機氯污染物,難以降解,膠州灣表層沉積物已經(jīng)受到PCBs污染。本文從PCBs污染較重的李村河鄰近海域表層沉積物中分離4株優(yōu)勢海洋青霉真菌,HTTD-Z0901、HTTD-Z0902、HTTD-Z0903和HTTD-Z0904,記為LC1、LC2、LC3、LC4。以此四株海洋真菌為研究材料,開展PCBs移效果研究。獲得了一系列有意義的結果及新認

2、識。主要研究內容及獲得的成果總結如下:
　　 第一章,對國內外在海洋真菌生物多樣性、生理活性物質及真菌環(huán)境應用方面的研究進行了簡單介紹和評述,雖然我國未開展海洋真菌在環(huán)境修復方法的工作,但非常明確,我國海洋青霉真菌資源豐富,具有開展海洋真菌環(huán)境修復應用的物質基礎;結合PCBs的性質及環(huán)境分布特點,在總結和評述國內外PCBs處理和修復的基礎上,根據(jù)真菌修復的應用和研究情況,提出海洋真菌修復PCBs污染的方法,并針對真菌修復PCBs

3、污染的主要關注的問題確定了本研究論文的研究重點及主要研究內容。
　　 第二章,從膠州灣表層沉積物中篩選四株優(yōu)勢真菌,經(jīng)分子生物學鑒定和生理生化指標鑒定,LC1、LC2、LC4真菌分別為產(chǎn)黃青霉(Penicilliumchrysogenum)、灰黃青霉(Penicillium griseofulvum)、團青霉(Penicillium commune),LC3也是青霉屬真菌。本章建立了PCBs的氣相色譜-質譜法(GC-MS)分析技

4、術,對技術的線性范圍、檢出限、準確度進行考察,為其后進行真菌移除PCBs效果的評估奠定了技術基礎。
　　 通過對四株真菌進行生長及PCBs耐受能力測試,發(fā)現(xiàn)四株真菌均不能直接利用聯(lián)苯和PCBs;而在外加葡萄糖碳源下,四株真菌均有共代謝降解PCBs的可能性,且溶劑正己烷對真菌正常生長影響不大。選擇一氯到七氯取代的6種PCBs進行移除效果研究,設置了對照組、滅活組以及空白組進行比對,利用GC-MS檢測了PCBs的吸附和殘留;在為期3

5、5天的降解實驗中,檢測到氯離子的累積、漆酶(Lac)活性的變化。結果表明,海洋青霉真菌對一氯至七氯取代PCB具有移除效果,最高移除率分別為為72.92％、59.62％、89.98％、88.36％、90.29％、53.3％;四株菌株對PCBs的平均移除能力順序為LC3>LC1>LC2>LC4,氯離子的累積、Lac酶活性的變化與PCBs移除能力顯示出一致性,呈正相關關系。海洋青霉真菌可以通過吸附作用、可共代謝降解作用實現(xiàn)對PCBs的移除;對

6、低氯取代PCBs,降解為主要作用方式,降解性能LC3最佳;對六氯、七氯取代PCBs,吸附為主要作用方式,吸附性能LC4最佳。
　　 第三章,在分析測定膠州灣表層沉積物氮磷含量基礎上,設置氮含量N分別為0.595 g·L-1、0.119 g·L-1、0.0595 g·L-1,氮磷比例分別為5:1、15:1、45:1,設置三個水平和三個濃度實驗,探討氮磷水平對海洋青霉真菌降解PCBs的影響。選擇3種沉積物中廣泛分布的PCBs單體為實

7、驗材料,考察氮、磷營養(yǎng)水平和不同比例對PCBs移除性能的影響。實驗過程中檢測到不同階段的氯離子含量的變化和Lac酶活性變化,檢測了最終產(chǎn)物。結果表明,在不同氮磷比例下,4種真菌均能不同程度的降解目標PCBs,在氮水平為0.119 g·L-1降解效果最優(yōu)。對PCBs降解產(chǎn)物的分析結果表明青霉真菌可進攻苯環(huán)上的鄰位、間位、對位位點,相對于細菌在降解方式上顯示出明顯的多樣性。
　　 第四章,在分析測定膠州灣表層沉積物金屬元素含量基礎上

8、,模擬海水環(huán)境,選擇對Cu、Fe、Mn進行不同劑量的添加,開展PCB118降解實驗。實驗模擬了海水環(huán)境,檢測了酶活性變化情況,利用GC-MS分析測試了PCBs的濃度變化。結果表明,Fe、Cu和Mn元素的添加促進了真菌的生長。無論在高濃度還是低濃度水平的重金屬含量下,LC3移除效果最優(yōu),LC1次之,緊接著是LC2,最后為LC4。Fe添加量為20 mg·L-1、Cu添加量為10mg/L獲得了Lac酶活性最大變化及PCB118最佳移除效果。F

9、e、Cu對菌株Lac酶活性、PCBs移除效果的影響顯示出一致性,Mn添加的不同變化則顯示了菌株對Mn利用的多樣性。在添加Mn2+的情況下,本章節(jié)中仍然能沒有檢測到MnP、MiP活性的變化,證明細胞外的過氧化物酶不參與PCBs的降解,是Lac酶而不是MiP、MnP等過氧化物酶參與了PCBs的降解過程。
　　 第五章,海洋真菌可在pH值為7至8的范圍內均能生長,并產(chǎn)生LiP胞外酶降解單體PCB。根據(jù)海洋沉積物的酸堿度,本章節(jié)模擬海水

10、環(huán)境,設置了6、7、8三個不同的梯度考察了pH對PCBs移除效果的影響。檢測了降解過程中木質素氧化酶(LiP)的活性變化,并初步評價了真菌降解體系的抗氧化能力。LiP酶活性變化和抗氧化能力表明,海洋真菌在偏堿性條件下對PCB的移除效果更好,表現(xiàn)出海洋來源的特點。在pH值為6至8的條件下,LiP酶活性和抗氧化能力的變化趨勢青霉真菌對PCB移除效果改變趨勢一致,表明在海洋沉積環(huán)境中LiP酶活性和抗氧化能力的與PCB移除性能正相關。
　

11、　 本研究以海洋青霉真菌為實驗材料,針對持久性有機污染物PCBs開展研究工作,結合氯離子累積、PCBs殘留及降解產(chǎn)物、酶活性變化等信息,分析真菌對PCBs的移除效應;從超純水基體到模擬海水基體,探討真菌在不同氮磷營養(yǎng)水平、不同金屬元素添加及不同pH值下的PCBs移除效果,結果表明,篩選白海洋沉積物的優(yōu)勢青霉真菌對PCBs具有良好的移除性能,對其PCBs降解過程的深入理解有助于更深入地認識海洋微生物,發(fā)現(xiàn)新的海洋微生物資源,為研究生物體