Methylobacterium sp.TP-1好氧降解四溴双酚A机理及其功能酶研究

四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)是目前使用最广泛的溴代阻燃剂之一,在各种环境介质中普遍存在,对人体健康具有潜在危害.本研究从沉积物中筛选得到一株可降解TBBPA的菌株,命名为TP-1,经16S rDNA序列分析鉴定为甲基杆菌(Methylobacterium sp.).在pH=7的条件下反应60 h,菌株TP-1对初始浓度为10 mg·L~(-1)的TBBPA降解率为74.87%.采用HPLC-MS测定TBBPA的降解产物,发现主要产物为二溴双酚A、双酚A、4-对羟基苯乙酮和二溴化芳香族化合物,其降解方式主要为β断裂、还原脱溴和氧化,进而初步推测出其降解途径.在此基础上,基于KEGG数据库分析菌株TP-1降解TBBPA的分子生物学机制,依据模拟降解途径和KEGG注释结果推测菌株TP-1降解TBBPA的功能酶为过氧化氢酶(EC:1.11.1.6)、卤代烷脱卤酶(EC:3.8.1.5)、卤乙酸脱卤酶(EC:3.8.1.3)和单加氧酶(EC:1.14.13.7).对这4种酶同源性和编码基因进行对比分析表明,这4种酶与甲基杆菌属菌株的相应功能酶均具有较高的同源性,且相应的基因簇在甲基杆菌属菌株中均具有较好的同线性,据此推测甲基杆菌属的多数菌株具有TBBPA降解能力.本研究可从分子水平阐述TBBPA的微生物降解机制,为相关研究提供有益参考.     

Ti/RuO2-IrO2电极电化学方法降解溶液中TBBPA及其降解机理探究

四溴双酚A(TBBPA)是世界上产量和用量最大的溴代阻燃剂之一,在河流、底泥及污水中持久存在,严重威胁环境和人体健康.探讨了阳极为Ti/RuO_2-IrO_2电极的电化学法对溶液中TBBPA的降解效率,并考察了电流密度(5~20 m A·cm~(-2))、初始pH值(3~11)、极板间距(1~3 cm)及电解质浓度(1~40 mmol·L~(-1))对降解速率的影响.研究结果表明,TBBPA的降解遵循一级动力学方程,在溶液初始浓度为5 mg·L~(-1)、电流密度为10 mA·cm~(-2)、电解质浓度为5 mmol·L~(-1)及极板间距为1 cm的条件下,60 min后TBBPA的降解率可达97.2%,且降解速率常数和半衰期分别为0.060 min~(-1)和11.6 min,能量消耗为105.3 k Wh·m~(-3).同时运用HPLC-MS/MS检测出中间产物双酚A(BPA)和2-溴苯酚,并推断其降解途径主要为在羟基自由基(·OH)作用下连续的脱溴过程中,苯环与异丙基之间的C—C键断裂生成BPA和2-溴苯酚.电化学法是一种高效的、有潜力的降解难降解有机污染物的方法,本文将为今后实际废污水中TBBPA的去除提供基础数据和技术参数.     

铋银氧化物混合物高效氧化降解四溴双酚A的研究

以Ag NO3和Na Bi O3·2H2O为原料,采用离子交换-共沉淀法制备了铋银氧化物混合物(silver bismuth oxide,BSO),并利用它氧化降解溴代阻燃剂四溴双酚A(TBBPA).研究了制备过程中银铋摩尔比及降解过程中BSO用量对TBBPA降解效果的影响.结果表明,当银铋摩尔比为1∶1,BSO用量为1 g·L-1时,40 mg·L-1TBBPA在7 min内可完全降解,其总有机碳的去除率高达80%.采用离子色谱、气相色谱-质谱联用仪及X射线光电子能谱监测降解过程中TBBPA的变化,发现TBBPA降解过程涉及脱溴、叔丁基碳的断裂和苯环的开环氧化等反应.利用Na N3作为分子探针,发现单线态氧是BSO氧化降解TBBPA的主要反应活性物种.     

四溴双酚A的辐照降解研究

研究了甲醇-水溶液中四溴双酚A(TBBPA)的电子束辐照降解.通过测定辐照前后TBBPA的浓度变化来研究吸收剂量、初始浓度、pH、自由基清除剂对辐照降解效果的影响.结果表明,TBBPA在甲醇-水溶液的辐照降解是还原性逐步脱溴降解过程,自由电子在降解过程中起主导作用,降解反应遵循一级动力学方程.在辐照剂量为10 kGy时,20 mg.L-1的TBBPA有91.6%发生脱溴降解,当向辐照体系充入氮气并且加入叔丁醇,可将TBBPA的降解效率提高到100%,或者调节辐照体系溶液的pH值至12,TBBPA的降解效率也可以达到100%.辐照降解是处理TBBPA的一种有效手段.     

环境中四溴双酚A降解技术的进展研究

四溴双酚A(TBBPA)作为一种常见的溴系阻燃剂(BFRs),广泛应用于印刷电路板、绝缘电线以及各种聚碳酸酯塑料中,也是目前全球产量和使用量最大的溴系阻燃剂.由于TBBPA具有持久性,生物累积性和毒性,严重威胁了人类健康和生态系统安全,近年来已经被认定是一种值得探讨与关注的环境内分泌干扰物,TBBPA作为一种新的"POPs问题"成为了目前降解技术研究的热点.通过综合国内外的相关研究,对TBBPA的物理降解、化学降解,生物降解等降解技术进行了综述,并对存在的问题及未来的研究方向进行了讨论与展望.     

四溴双酚A降解技术的最新研究进展

作为目前产量和使用量最大的溴系阻燃剂,四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)在其生产、使用及处置等环节会被释放到环境中,由于四溴双酚A具有持久性、累积性和生物毒性等特性而对人类健康和生态环境造成威胁。文章在简单介绍四溴双酚A主要性质和毒性的基础上,结合近几年国内外的研究现状,综述了四溴双酚A在光降解、微生物降解和高级氧化等技术的最新研究进展,并对目前存在的问题及未来的研究方向进行了讨论与展望。     

有机蒙脱石负载纳米铁去除溶液中四溴双酚A的研究

研究了改性蒙脱石负载纳米铁材料(NZVI-CMT)在甲醇-水体系中对四溴双酚A(TBBPA)的去除作用,并确定了反应温度、TBBPA初始浓度以及材料投加量等因素对去除效果的影响.结果表明,在25℃条件下,0.02 g NZVI-CMT对初始浓度为10 mg·L-1TBBPA溶液的去除率可达97.5%,而且NZVI-CMT对TBBPA的去除率明显高于两种单一材料即纳米零价铁(NZVI)及有机蒙脱石(CMT)的去除率(18.3%、67.3%),同时也大于两者之和(85.6%).利用NZVI-CMT对TBBPA进行重复去除实验时,前3次的去除率均可达到90%以上.通过检测降解产物并分析材料对TBBPA去除过程的特性,发现NZVI-CMT对TBBPA的去除以吸附为主,并伴有少量还原脱溴反应发生,而且较高的反应温度对降解反应有利.     

四溴双酚A好氧降解菌的筛选及其降解特性研究

为了解四溴双酚A(TBBPA)的微生物降解特性,采用TBBPA为单一碳源的选择性培养基从苯酚降解颗粒污泥中筛选出4株对TBBPA具有良好降解性的好氧菌株,其中菌株H经16S rDNA测序鉴定为红球菌属.正交试验得出其最优降解条件为:温度30℃,摇床转速150 r.min-1,pH 6.5,腐殖酸浓度200 mg·L-1,K+浓度1 000 mg·L-1;此条件下21 d降解脱溴率达20.75%.LC-MS结果表明,TBBPA好氧降解的主要产物是分子中异丙基与苯环断裂后脱溴产生的一溴苯酚.聚丙烯酰胺蛋白凝胶电泳(SDS-PAGE)结果表明,该菌株H的蛋白系列中含有一条介于(90～117)×103间的条带,对比同期考察的葡萄糖培养与TBBPA无机盐溶液培养菌,结合粗酶液的降解实验,该蛋白可能是受TBBPA激活的特异性降解酶.     

过渡金属/亚硫酸盐体系去除水中TBBPA研究

文章以四溴双酚A(TBBPA)为代表性的溴代有机物,考察过渡金属/亚硫酸盐体系去除水中TBBPA的效能,并对TBBPA的降解机理进行研究。结果表明：在酸性（p H=4）条件下,Fe(Ⅲ)/亚硫酸盐体系、Fe(Ⅱ)/亚硫酸盐体系与Cr(Ⅵ)/亚硫酸盐体系对TBBPA的去除效果较好。对于Fe(Ⅲ)/亚硫酸盐体系与Fe(Ⅱ)/亚硫酸盐体系,Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)与亚硫酸盐投量比值为1∶10时反应体系呈现出最优的去除效果,10μmol/L TBBPA反应5 min后的去除率可达到66.8%;对于Cr(Ⅵ)/亚硫酸盐体系,升高金属离子浓度可促进TBBPA的去除效果。Cu(Ⅱ)/亚硫酸盐体系与Co(Ⅱ)/亚硫酸盐体系在中性条件下对TBBPA具有一定的去除效果,而在酸性条件下无法去除TBBPA。实际水体中常见的腐殖酸与HCO3-均对过渡金属/亚硫酸盐体系去除TBBPA表现出抑制作用。结合密度泛函理论计算与LC-MS实际测得TBBPA降解的中间产物,推测了TBBPA可能的初始降解路径为TBBPA分子苯环上的碳原子脱溴或发生取代反应。     

四溴双酚A厌氧共代谢降解性能研究

基于厌氧共代谢原理构建反应器,分析厌氧共代谢强化四溴双酚A（TBBPA）的转化机理.研究发现,当TBBPA浓度为75μg/L时,TOC和TBBPA去除率都达到最高,分别为88.6%和81.7%;当TBBPA浓度为25μg/L时,生物半衰期最低,为21.97h.根据检测到的中间代谢单环产物3,4-二甲氧基苯甲酸甲酯和TBBPA代谢途径分析可推测TBBPA在厌氧共代谢体系中实现了深度降解,且固氮弧菌属和毛球菌属对TBBPA的厌氧生物降解起到了主要作用.     

泰乐菌素的微生物降解途径及其降解产物研究

研究了越南伯克霍尔德氏菌(Burkholderia vietnamiensis)对泰乐菌素的降解能力,并通过对降解产物的分析,推测了泰乐菌素的微生物降解途径.在自主筛选驯化分离到1株泰乐菌素高效降解菌B.vietnamiensis的基础上,采用高效液相色谱法测定其在不同条件下降解泰乐菌素的能力,并利用制备液相色谱分离纯化降解产物,质谱鉴定其结构.实验结果表明:B.vietnamiensis能高度耐受并快速降解泰乐菌素,用B.vietnamiensis处理初始浓度为50、100、200、300、400或500 mg·L-1的泰乐菌素培养基7 d,泰乐菌素的降解率均达到99%以上.B.vietnamiensis降解泰乐菌素的可能途径是:泰乐菌素A首先脱去碳霉糖转化为泰乐菌素B,然后分子中内酯键和醛基再经水解和还原生成2个新的降解产物.研究结果为泰乐菌素微生物降解机制的研究以及在此基础上降解酶的确定提供有价值的技术参考.     

含水量对垃圾土中有机物降解的影响

含水量是影响垃圾土中有机物降解的因素之一,本文根据重庆市垃圾土的成分特点,自配生活垃圾试样进行试验,研究在不同的含水量情况下,由于有机物的降解而引起的垃圾土的质量变化情况。试验结果表明:试样的质量变化在试验初期较大,随着时间推移,质量变化逐渐减小,至试验后期,质量基本无变化。通过数据拟合可知,质量变化及有机物的降解率呈现指数型衰减规律,降解速率有先增大后减小的趋势。水对有机质降解有促进作用,当含水量为50%时,有机物最易发生降解。     

邻苯二甲酸酯的光降解研究

为了了解水环境中邻苯二甲酸酯(PAEs)的降解及归趋,对紫外光照射下邻苯二甲酸二甲酯(DMP),邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的光降解过程进行了研究,并采用气相色谱-质谱联用技术分别对3种物质降解过程中生成的中间体进行了分析,提出了可能的降解机理.研究结果显示,所测试的3种邻苯二甲酸酯的降解过程均符合一级反应动力学.以UV/H2O2工艺降解DMP,浓度为10.0mg·L-1的DMP在H2O2为20.0 mg·L-1条件下,光照45min降解率可达90%以上.对邻苯二甲酸酯及H2O2的初始浓度、光照时间及pH值等因素对降解过程的影响进行了研究,以期为该方法的实际应用提供必要的基础.     

基因工程技术在降解农药中的应用

综述基因工程技术:基因重组、原生质体融合、利用外源基因、降解酶和固相反应器等在降解农药中的研究进展,提出几种高效基因工程降解菌的构建策略和构建手段。     

木质素降解酶及其调控机理研究的进展

近年来有关木质素降解微生物和木质素降解酶的产与调控机理的研究表明，腐霉和细菌在木质自然降解中起着重要作用，腐霉的降解作用发生在次级代谢阶段，而细菌发生在初级代谢阶段，影响木质素降解酶的产生酶活力高低的因素有碳氮的选择与限制；诱导物的添加；表面活性剂的使用；某些金属离子浓度水平的改变；菌丝的固定化，温度和摇床转速的变换等。     

一株DDT降解菌的筛选及其降解特性

以DDT为目标污染物,通过筛选获得了一株效果稳定的DDT降解菌,并对其进行形态学观察,生理生化特性及16S rRNA测序鉴定.经鉴定,该菌株属于甲基菌属（Methylovorus）,命名为Methylovorus sp. XLL03.菌株在pH值为7,温度30℃,外加碳源浓度0.5%,初始DDT浓度20mg/L时生长量最大.在pH值为6,温度30℃下,外加碳源（葡萄糖）浓度0.1%,初始DDT浓度20mg/L时对DDT的降解率最大.在优化条件下,4d后菌株XLL03对DDT最高降解率可达50.4%.利用GC-MS对DDT的降解中间产物进行定性分析,初步推断在菌株XLL03中,DDT最初分别通过脱氯和脱氯化氢生成DDD和DDE,随后DDD和DDE进一步脱氯得到DDMU,最终DDMU开环后又经过一系列反应被彻底矿化.在DDT的代谢过程中,未发现代谢中间产物的积累,表明菌株XLL03在修复受DDT污染的水或土壤中具有一定的应用前景.     

哌嗪高效降解菌PIPA-6的分离筛选及降解特性

从制药厂周边土壤分离获得一株哌嗪高效降解菌株PIPA-6,其能在以哌嗪为唯一能量来源的无机培养基中生长,30h对100mg/L的哌嗪降解率达100%.形态学观察、生理生化鉴定和16S rDNA基因序列同源性分析表明,菌株为嗜烟碱类节杆菌（Paenarthrobacter nicotinovorans）.菌株PIPA-6具有广泛的温度（10~40℃）和pH（5~10）适应范围、优良的钠盐耐受性（50g/L）和极强的哌嗪抗性（300mg/L）,其最佳降解条件为温度35℃,pH,8.体系中额外添加有机碳能提高菌株的降解效率.降解效应的模拟试验结果表明,菌株PIPA-6能在50L模拟罐中稳定发挥降解作用,制药废水中化学需氧量（COD）和铵态氮含量显著降低（P<0.05）,哌嗪降解率在30d达98%.宏基因组测序证实该菌株能在水体中稳定定殖,改变了污水中的微生物群落结构.本研究中所获菌株充实了哌嗪降解菌种资源库,实验结果为菌株的实际开发应用提供了初步理论依据.     

产表面活性剂解烃菌的筛选及其降解条件研究

以原油为唯一碳源和能源,从新疆克拉玛依油田土壤中筛选出1株能产生物表面活性剂的高效解烃菌XJBM,经形态观察、生理生化特征和Biolog分析,初步鉴定该菌为铜绿假单胞菌(Pseudomonas Aeruginosa)。薄层色谱分析结果表明,XJBM产糖脂类生物表面活性剂,在最适发酵条件下,生物表面活性剂的产量可达2.25 g/L,可将发酵液表面张力从68.20 m N/m降低到32.50 m N/m,乳化指数(E24)达到81.8%。采用单因素试验对影响XJBM降解率的因素进行了研究,得出最适降解条件为p H 7.5,温度30℃,盐浓度5 g/L,接种量10%。在此条件下,菌株对1%石油烃的7d降解率为63.78%。     

石油降解菌的筛选及其降解效率的研究

从石油污染土壤中分离纯化得到1株特征明显的石油降解菌,研究了不同的油含量、温度及添加物等因素对石油降解菌的脂酶活性和除油率的影响。结果表明:实验菌株属于假单胞菌属;脂酶活性与除油率正相关;除油率随油浓度的升高而降低;石油降解率通常随温度的降低而降低;添加蔗糖不利于石油的降解;添加表面活性剂吐温80有利于脂酶的产生和代谢。