Pseudomonas sp. ZW代谢α-蒎烯的关键产物及其代谢酶鉴定

利用气相色谱-质谱分析检测了假单胞杆菌Pseudomonas veronii ZW在降解α-蒎烯过程中产生的10种主要中间代谢产物,完善了其代谢途径。通过紫外诱变的方法,成功获得一株α-蒎烯降解失活的突变株ZW-U,该菌株对某些中间产物丧失了降解能力。利用双向电泳技术从这2株菌中分离获得16种差异蛋白,并通过MALDI-TOF-MS进行分析,结果表明其中14种蛋白与细胞功能有关,另外2种蛋白(PKHD型羟化酶和芳基醇脱氢酶)在α-蒎烯的代谢过程中起重要作用,PKHD型羟化酶催化对伞花烃转化为5-甲基-2-异丙基苯酚和4-异丙基苯甲醇,4-异丙基苯甲醇在芳基醇脱氢酶的催化下转化为4-异丙基苯甲醛。这两种酶的发现,进一步验证了菌株ZW代谢α-蒎烯的途径,有利于今后对ZW降解α-蒎烯进行代谢调控。     

1株α-蒎烯降解菌的分离鉴定及降解特性研究

从处理废气的生物滤塔内筛选到1株能高效降解α-蒎烯的菌株PT.通过菌落形态、生理生化特征、16SrRNA基因序列相似性分析及Biolog鉴定等方法,确定该菌株属于荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens).菌株PT最佳生长条件为: NaCl浓度0.00%、pH7.13、温度25.5℃,降解速率达到最大值5.22mg/(L×h).降解过程符合Haldane’s抑制生长动力学模型,最大比降解速率为0.0364h-1.菌株PT能不同程度地降解一些分子结构较为简单或与α-蒎烯结构相似的工业有机污染物.代谢产物分析表明,菌株PT在降解α-蒎烯的过程中产生柠檬油精、紫苏酸等结构较为简单的物质,它们最终被完全矿化为CO2或合成细胞自身组成物质.碳平衡分析表明,底物有机碳含量完全矿化和转化为细胞生物量的比例分别为64.83%和30.37%.     

α-蒎烯降解菌株的筛选及降解特性

从生产萜烯树脂的废水中分离到一株能降解α-蒎烯的菌株,通过16S r RNA序列鉴定和构建系统发育树分析,该菌株为海洋小单胞菌(Micromonospora marine),命名为HKY。研究了温度、p H值、α-蒎烯的浓度对这株菌降解α-蒎烯的影响,结果表明,菌株在25~40℃对α-蒎烯都有较好的降解,其中在30℃降解率最高,可达到90.21%。初始p H在6~8之间时降解率较高,其中p H为7时,降解率最高可达到93.43%。当α-蒎烯在100 mg/L以内时,培养48 h后没有残留,200 mg/L和300 mg/L时培养液中有残留,500 mg/L基本对该菌处于抑制状态。同时研究了该菌株的底物谱,结果表明该菌株能够降解一些分子结构较为简单或者与α-蒎烯结构相似的工业有机污染物。运用该菌处理生产萜烯树脂污水处理厂的出水,能够对COD有一定的去除作用。     

鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium sp.)JCR5降解17α-乙炔基雌二醇的代谢途径

从北京某避孕药厂污水处理站曝气池的活性污泥中分离得到1株能够以17α-乙炔基雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)为唯一碳源和能源生长的菌株JCR5.通过对其形态特征、生理生化以及16S rDNA序列分析,鉴定该菌株为鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium sp.).菌株JCR5在10d内对初始底物浓度为30 mg·L-1EE2的降解率可达87%.该菌株能够利用甾体雌激素(甾酮、17β-雌二醇、雌三醇以及炔雌醇甲醚)、避孕药生产中间体以及一些芳烃化合物为唯一碳源生长.对EE2降解中间产物进行质谱分析推测,EE2在降解过程中首先被氧化为雌酮(estrone,E1),后经过一系列生物催化作用生成2-羟基-2,4-二烯-戊酸和2-羟基-2,4-二烯-1,6-己二酸2种中间代谢产物.前者是与Comamonas testosteroni TA441代谢睾甾酮的途径类似的产物,而后者是3-羟基-4,5-9,10-二断雌甾烷-1(10),2-二烯-5,9,17-三酮基-4-酸不同于前者断键位置的另一产物.     

生物过滤塔和生物滴滤塔净化α-蒎烯性能比较

分别采用以木屑/泥炭为填料的生物过滤塔(BF)和以聚氨酯小球为填料的生物滴滤塔(BTF)净化α-蒎烯废气,比较两者的挂膜时间及对α-蒎烯的降解性能.结果表明,采用气液相联合方法,过滤塔和滴滤塔分别在21d和27d内完成挂膜;扫描电镜观察表明,填料上生物膜菌群生长良好,优势菌为杆菌和球菌.在α-蒎烯进口浓度80～2200mg.m-3、空床停留时间(EBRT)29～102s条件下,两者对α-蒎烯均有较好的去除效果,过滤塔与滴滤塔的最大去除负荷分别为50g.m-.3h-1和43g.m-.3h-1;滤塔中CO2生成量与α-蒎烯降解量之间呈线性关系,通过线性拟合得出过滤塔与滴滤塔的α-蒎烯矿化率分别为74%与68%,滤塔中减少的α-蒎烯主要被微生物利用而去除.菌落数(CFU)分析表明,在挂膜阶段滤塔微生物数量增长明显,稳定运行阶段菌落数随着EBRT的延长而增加,在EBRT102s条件下单位反应器空间内过滤塔和滴滤塔菌落数分别为5.52×1014cfu.m-3和1.84×1014cfu.m-3.     

“真菌-细菌”复合菌剂的构建及其降解α-蒎烯、乙酸丁酯和邻二甲苯混合废气的性能研究

以α-蒎烯、乙酸丁酯和邻二甲苯3株高效降解菌为菌源(2株真菌和1株细菌),通过对比单菌单底物和多菌多底物降解效果,确定这3株菌之间不存在抑制效应,可用于构建"真菌-细菌"复合菌剂.考察了复合菌剂与活菌液的降解性能及对饥饿期的响应,结果表明复合菌剂和活菌液均能较完全地降解底物,但经历饥饿期后,复合菌剂对底物仍保持100%的降解率,而活菌液对α-蒎烯和邻二甲苯的去除率只有94.6%和62%.该菌剂具有较好的稳定性,常温保存180 d后对各初始浓度为120 mg·L-1的α-蒎烯、乙酸丁酯和邻二甲苯24 h内去除率为48.2%、95.1%和57.3%.将复合菌剂与活性污泥分别接种于生物过滤塔,复合菌剂能明显缩短生物膜形成时间,接种的反应器对底物总去除率维持在90%左右,而活性污泥只有60%.     

耐盐类固醇激素降解菌交替赤杆菌MH-B5的降解特性、降解途径及其固定化

从咸水湖中分离得到1株具有类固醇激素降解能力的耐盐菌株,利用16S rRNA基因序列同源性分析确定菌株MH-B5属于交替赤杆菌属(Altererythrobacter),其可生长p H范围为5.5~9.0,可耐受盐度生长范围为0~7%,单碳降解实验表明该菌可以利用雌酮、雌二醇、雌三醇和睾酮.应用超高压液相色谱串联四级杆飞行时间质谱分析得出菌株降解睾酮的过程中主要中间代谢产物为4-雄烯二酮、宝丹酮和雄二烯二酮.应用单一载体和复合载体两种方法分别制备的菌株MH-B5固定化颗粒均可降解雌二醇,批次降解实验表明菌株MH-B5固定化颗粒可有效降解2 mg·L~(-1)雌二醇及其初级代谢产物雌酮.上述研究结果表明菌株MH-B5可在海水中生长良好,其能降解典型雌激素及雄激素睾酮,且经过微生物固定化过程后依然具有类固醇激素的降解特性,因此对类固醇激素污染的咸水环境修复,具有潜在应用前景.     

一株产生物表面活性剂菌株的筛选

从被长期受石油污染的特定环境中取样,经富集培养和平板法筛选得到9株乳化性能较好的菌株.采用排油圈法对这9株菌进行表成活性测定,其中菌株SF-6表面活性最强,通过形态观察和部分生理生化试验初步鉴定该菌株为铜绿假单胞菌(Pseudomonas Aeruginosa),其所产生物表面活性物质初步鉴定为鼠李糖脂.     

长白山温带森林挥发性有机物的排放通量

2010年夏季,在长白山温带森林开展了挥发性有机物(VOC)排放通量以及气象参数、PAR的综合测量.VOC排放通量采用松弛涡度积累(RelaxedEddyAccumulation)技术在森林冠层上进行测量.初步发现长白山阔叶林主要排放α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯、香桧烯、月桂烯、蒈烯、柠檬烯、罗勒烯、松油烯、繖花烃、萜品油烯、三环烯等.研究表明,长白山阔叶混交林VOC排放有明显的日变化——早晚较低和中午前后较高.2010年夏季,单萜烯总排放通量的平均值为0.242mg·m·h-2-1,其变化范围为0.005～1.668mg·m·h-2-1;各成分排放通量的平均值(和最大值)分别为α-蒎烯0.072(0.234)、莰烯0.028(0.356)、月桂烯0.027(0.433)、蒈烯0.023(0.173)、柠檬烯0.037(0.197)、罗勒烯0.016(0.168)、萜品油烯0.053(0.320)、繖花烃0.067(0.755)mg·m·h-2-1.研究还发现VOC排放通量与气温之间存在一定的联系.     

金华地区PM2.5中的极性有机示踪物

用GC/MS,对金华地区3个采样点、四个季节,225个PM_(2.5)样品中10种极性有机示踪化合物进行了分析,包括天然源:3个异戊二烯SOA示踪物、1个α-蒎烯SOA示踪物和2个真菌孢子示踪物,和人为源:1个甲苯SOA示踪物、3个生物质燃烧示踪物.结果表明,异戊二烯SOA示踪物浓度为3.41~48.50 ng·m~(-3),α-蒎烯SOA示踪物浓度为2.45~25.40 ng·m~(-3),甲苯SOA示踪物为4.75~39.80 ng·m~(-3).各SOA示踪物均有明显的季节变化,其中,异戊二烯SOA示踪物呈夏季秋季≈春季冬季,α-蒎烯SOA示踪物夏季春季≈秋季冬季,甲苯SOA示踪物秋季夏季春季冬季.估算得出甲苯SOC对OC的贡献为3.03%~24.50%,而来源于生物质燃烧的有机碳对OC的贡献可以达到1.23%~42.80%.表明人为源排放前体物的二次转化以及生物质燃烧是金华地区大气细颗粒物污染的重要来源.     

烃类大气氧化最初产物的理论研究

石油和煤在燃烧前或在燃烧过程中,将有大量低沸点烃类排入大气,这些烃类在大气中常常被氧为一些有害物质。现在根据26种烷烃(C_(1～8))、烯烃(C_2H_4、丙烯)和芳烃(苯、甲苯和邻-、间-、对-二甲苯)以及2种萜烯(异戊间二烯、α-蒎烯)的详细化学机理,在理论上研究了代表性烃类化合物对流层氧化的最初产物。对于富NO_x的大气,混合物中烷烃的氧化     

京津冀天然源挥发性有机物排放研究

为探明2017年京津冀地区天然源挥发性有机物(BVOCs)的空间分布,将研究区划分成3 km分辨率的格网,并通过WRF模型提供气象驱动数据,MODIS影像提供植被功能类型和叶面积指数,最终利用MEGAN模型进行模拟研究.结果表明,该模型将BVOCs分成147个细类,其中主要有异戊二烯、单萜烯41类、半萜烯32类、其他VOC73类.2017年京津冀地区BVOCs排放总量为426.26×10~3 t,四大类别的排放比例依次为29.38%、12.32%、6.24%、52.05%.单萜烯中排放较高的类别是α-蒎烯、β-蒎烯、t-β-罗勒烯,而半萜烯中排放较高的是α-法呢烯和β-石竹烯.整个研究区域内BVOCs排放较高的区域位于北部森林与灌丛分布密集的燕山山脉和西南的太行山山脉,其中主要的城市有承德、北京、张家口、保定、石家庄等.排放量较低的地区为廊坊、衡水、天津等地.本研究通过模型模拟得到了京津冀地区2017年高时空分辨率BVOCs排放清单,同时可为以后的大气环境研究提供基础数据.     

短期干旱胁迫对马尾松排放挥发性有机物的影响

为探究干旱环境对BVOCs排放的影响,应用动态封闭式采样系统和热脱附-气相色谱-飞行质谱仪,对短期干旱胁迫作用下马尾松的BVOCs排放进行了实验室测量,定量分析BVOCs排放速率和排放组成的变化.结果表明,干旱胁迫时异戊二烯的排放受到抑制,排放速率降低约50%;单萜烯和倍半萜烯的排放水平增强,排放速率分别为137.85和0.98μg/（m²·h）,是未受胁迫时的2.9和2.0倍.除反式-α-香柠檬烯外,干旱胁迫促进各单萜烯和倍半萜烯化合物的排放,是未受胁迫时的1.3~42.4倍,其中3-蒈烯排放的响应最敏感,α-葑烯、α-水芹烯和石竹烯的响应最弱.干旱胁迫时单萜烯和倍半萜烯的排放组成有所变化,但主导的化合物种类不变,单萜烯以α-蒎烯、香桧烯和β-蒎烯为主,占比分别为48%、17%和17%;倍半萜烯以石竹烯和长叶烯为主,占比分别为57%和34%.     

嗜热地芽孢杆菌DM-2烃降解特性研究

从油田地层水中分离到1株嗜热解烃菌(地芽孢杆菌DM-2),通过研究该菌株在不同条件下降解原油的性能以及在最适条件下降解烃的特性发现：地芽孢杆菌DM-2可在45～70℃、pH 4.0～10.0、 0.2%～3.0%的盐离子浓度缺氧条件下降解原油烃类,其降解原油烃的最适温度和pH值分别为60℃和7.0.在此条件下,该菌可乳化液体石蜡作为碳源进行生长;气相色谱和红外光谱进一步分析表明,其能降解原油中的C14～C30的直链烷烃、支链烷烃和芳香烃类,并能降解C16～C36的长链单烷烃,其中对C28的降解量最高,达88.95%.DM-2菌株代谢烷烃的产物之一为脂肪酸,经液相色谱和质谱分析代谢十六烷产生的脂肪酸为乙酸,5 d产量达0.312 g/L,说明其采用次末端氧化途径氧化烷烃,之后进入β-氧化途径代谢.DM-2菌株在高温缺氧的极端环境下对烃的乳化、降解和产酸特性使其在高温石油污水的生物处理和开采重质原油方面具有潜在的应用价值.     

假单胞菌(Pseudomonas sp.)表面活性物质产生与性能

从广州猎德污水处理厂的二沉池污泥中分离到1株产表面活性剂的细菌,经镜检及一系列生理生化试验,鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。试验结果表明,菌株接种培养96h后,培养液可以使汽油层的乳化率达到100%;产表面活性物质的最佳的碳源和氮源分别为葡萄糖和NH4NO3,最大的排油直径均超过100mm;在偏碱性(pH 8￣9)的培养条件下生长良好,培养液的排油活性明显优于中性及酸性条件;盐离子浓度较高时能够生长并且大量产表面活性物质;通气量对培养液的表面活性有较大影响,摇瓶培养比通气培养更有利于保持培养液的表面活性。     

油松排放萜烯类化合物浓度的日变化及排放速率的研究

 采用封闭式采样和气相色谱法分析监测了北京主要树种油松排放的萜烯类化合物，其中包括α和β蒎烯、蒈烯、松油烯、柠檬烯和罗勒烯，以及少量异戊二烯。松油烯、B蒎烯、柠檬烯和蒈烯的排放量之和占油松排放碳氢总量的94％以上。萜烯和异戌二烯排放速率随日照和温度的升高而增加。萜烯等浓度的日变化表明在正午和午夜油松有两个排放高峰。在日均气温为18℃时油松的碳氢化合物平均总排放速率约为8.7μh/h.g。     

热脱附气相色谱质谱法测定空气中萜烯有机物

采用自动热脱附(ATD)和气相色谱质谱(GC/MS)联用技术,研究并建立了空气中11种萜烯有机物的测试方法。采用吸附剂Tenax TA进行吸附捕集时,α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯极易发生穿透现象,三者的穿透率超过60%;与Tenax TA相比,吸附剂Carbopack B/CarbosieveTMS-Ⅲ可有效抑制萜烯有机物的穿透行为。ATD优化的操作参数为:一级脱附温度和时间分别选择为260℃和10 min,冷肼温度为-20℃,二级热脱附温度和时间分别为280℃和5 min。该方法测试结果准确,重现性和稳定性较好,方法的加标回收率为89%¹12%,相对标准偏差(RSD)小于11%。将该法用于室内空气中萜烯类有机物的测试,发现不同空气样品中均含有多种萜烯有机物,其总量约占总挥发性有机物(TVOC)的15%112%,相对标准偏差(RSD)小于11%。将该法用于室内空气中萜烯类有机物的测试,发现不同空气样品中均含有多种萜烯有机物,其总量约占总挥发性有机物(TVOC)的15%⁶5%,出现几率较大的有α-蒎烯、β-蒎烯、香叶烯、蒈烯、柠檬烯和柏木烯,松油醇较少出现。     

红球菌J-5菌株降解聚乙烯醇的研究

从土壤样品中分离到一株能以聚乙烯醇(PVA)为唯一碳源、能源生长的纯菌株,经生理生化鉴定和16S rRNA基因序列分析,该菌株属于红球菌属(Rhodococcus sp.),对该菌株降解PVA的特性进行了研究.结果表明,该菌株降解PVA的适宜条件为10000mg/L PVA,25℃,摇床培养;此外,添加0.1%的酵母膏可以明显促进PVA的降解.在该条件下通气培养7d,可以降解58%的PVA,通过红外光谱分析PVA的代谢产物,说明PVA降解的中间产物带有羰基.     

一株尼古丁高效降解菌株的分离鉴定和降解特性

从杭州利群环保纸业有限公司库存废烟叶中分离得到一株尼古丁高效降解菌株ZUTSKD.经形态、生理生化以及16S rDNA序列同源性分析,鉴定该菌株属于Pseudomonas sp.,命名为Pseudomonas sp. Strain ZUTSKD.该菌能以尼古丁为唯一碳氮源和能源生长,降解尼古丁最适温度为30℃,最适pH为7.5.添加氯化铵和葡萄糖有利于尼古丁的降解.在尼古丁的代谢产物中能够检测到3-(2,3,4-三氢-5-吡咯基)-吡啶,2,3′-二吡啶, 可天宁和3-羧基-吡啶.该研究表明,ZUTSKD菌株有很强的尼古丁降解能力,可用于处理烟草废弃物.     

喹啉降解菌Rhodococcus sp.QL2的分离鉴定及降解特性

从某焦化厂生物处理系统的活性污泥中驯化、分离出1株能以喹啉为唯一碳、氮、能源生长代谢的菌株QL2.经过对其形态特征、生理生化特征和16S rRNA序列分析鉴定该菌株为红球菌属(Rhodococcus sp.).研究表明,菌株QL2利用喹啉生长的适宜温度为35～42℃,培养基初始pH为8～9,摇床转速为150 r/min.外加氮源能促进菌株的生长,其中无机氮比有机氮、铵态氮比硝态氮更利于细菌的生长.在喹啉初始浓度为60～680 mg/L范围内菌株QL2降解喹啉符合零级动力学方程.喹啉初始浓度为150 mg/L时在8 h内完全降解,TOC去除率14 h内可达到70%.降解过程中产生有颜色的物质,且杂环上的氮原子以氨氮的形式被释放.通过HPLC及GC/MS分析出喹啉降解过程中的主要中间产物为2-羟基喹啉.该菌底物利用范围广,能降解苯酚、萘、吡啶等多种芳香族化合物.