环境中的多环芳烃结构及其危害

作为一类环境污染有机化合物,多环芳烃具有数量庞大、结构独特、机理复杂的特点。文章从其芳香性分类开始,阐述多环芳烃的结构(环数、支链和杂环等)和毒性的构效关系。多环芳烃存在各种毒性和致癌活性,自然界很多微生物能够降解多环芳烃。多环芳烃的生物降解仍需要进一步深入研究。     

蒽与DNA碱基胸腺嘧啶相互作用的分析

利用紫外、红外和荧光光谱法研究DNA碱基胸腺嘧啶与蒽的相互作用以及由此引起的胸腺嘧啶结构变化,荧光猝灭实验测得二者的结合常数为9.6×103L·mol-1;紫外差谱结果显示,蒽与胸腺嘧啶的作用对共轭系统的π-π跃迁产生了影响;蒽与胸腺嘧啶混合物的红外光谱显示胸腺嘧啶的N-H和C=O振动峰以及环的面外变形振动峰均发生位移,表明二者之间可能以面对面相平行的方式发生了π-π电子给体受体作用,作用结果导致胸腺嘧啶环上电子云密度增大.     

表面活性剂存在下水溶液中溶解态蒽的光降解

本文利用荧光法研究了表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和聚氧乙烯月桂醚(Brij35)溶液以及水溶液中蒽(An)的光降解,初步探讨了Brij35溶液中An的光降解机理.结果表明,An在不同表面活性剂胶用中的增溶位点不同,对其光降解的影响显著.实验证实An在Brij35溶液中的光降解是一个由激发三重态发生且无自由基产生的过程,与其在水溶液中的光降解机理一致.     

典型多环芳烃对红树林区硅藻的毒性效应

研究了2种典型多环芳烃对福建九龙江口红树林区优势藻的毒性效应.所选藻种为浮游藻中肋骨条藻和附着藻菱形藻,经分离、纯化和培养;所用的典型多环芳烃为菲和荧蒽.结果表明:丙酮对两种藻的不可见效应浓度值均为0.3%(v/v),菲对中肋骨条藻和菱形藻急性毒性试验的72 h半数生长抑制浓度(72-EC50)分别为0.95 mg/L和0.32 mg/L,而荧蒽对中肋骨条藻和菱形藻的72-EC50分别为0.17 mg/L和0.09 mg/L.中肋骨条藻对菲和荧蒽的耐受性比菱形藻强,菲对中肋骨条藻和菱形藻的毒性比荧蒽弱.     

十六烷基三甲基氯化铵与荧蒽对小球藻的联合毒性及其作用机制

以普通小球藻(Chlorella vulgaris)为受试生物,采用批量培养方法研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)与多环芳烃荧蒽(Flu)的联合毒性及其作用机制.结果表明,当CTAC初始浓度固定为100μg/L时,随Flu浓度的升高(0~100.84μg/L), CTAC与Flu的联合毒性由协同效应(0~22.50μg/L)转为拮抗效应(22.50~100.84μg/L).当Flu浓度为1.13μg/L时,协同效应达到最大(RI＝2.01),与对照组相比,生物量抑制率从37.5%增加至80.9%;对氮和铁单位吸收量分别从0.27mg和9.18μg降至0.09mg和2.14μg;藻细胞Zeta电位从-10.0mV提高至-8.3mV;叶绿素a和可溶性蛋白质含量分别从5.00mg/L和80.65μg/mg降为2.57mg/L和50.36μg/mg.根据实验结果分析, CTAC与Flu复合污染体系提高了藻细胞Zeta电位,抑制了小球藻对氮和铁的吸收,降低了藻细胞体内叶绿素和蛋白质的含量.     

金属离子对蒽、菲、芘生物降解过程的影响

对驯化筛选的多环芳烃(PAHs)高效降解菌CN4与CN2进行了深入研究,澄清了金属离子对其降解多环芳烃的作用,得出结论:对于CN2、CN4降解菌,Mn2+与常量Ca2+、Mg2+同时存在于降解体系中时,对蒽和菲降解起到明显促进作用。Cu2+和常量元素Ca2+、Mg2+混合对菲降解也起到促进作用,但没有Mn2+的促进作用明显。不加任何常量和微量金属元素离子的体系对蒽、菲、芘的降解作用仅次于含Mn2+的降解体系,加入Cu2+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Zn2+对CN2降解蒽、芘产生抑制作用,加入Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+对CN2降解菲产生促进作用。Mn2+主要是在降解过程中发挥作用的,外加不同浓度的Mn2+制备的菌悬液,对芘的降解作用基本没有差别。在制备菌悬液时加入Mn2+,菌体对Mn2+有富集作用,但Mn2+的存在与否并不影响菌体的生长繁殖状况。降解体系中加入Mn2+能够有效促进降解过程的进行,加入0.5 mmol/L的Mn2+对CN4菌株降解芘的促进作用最大,而在降解体系中一次性加入5.0 mmol/L的Mn2+则会对降解产生抑制作用。     

多环芳烃蒽高效降解菌的筛选及其降解中间产物分析

采用选择性富集培养方法,从海洋沉积物中分离到能以高浓度蒽为唯一碳源且生长良好的优势菌,经形态学观察和生化检验初步鉴定此菌为黄杆菌属(Flavobacterium)。根据GC/MS方法测定了蒽的含量,经过5 d的优势菌培养对初始浓度为50 mg/L蒽的降解率可达77.6%。在萘、蒽和菲的混合物浓度分别为15 mg/L的情况下,该菌对菲的降解效率明显低于对蒽的降解效率,表现出对多环芳烃的酶降解具有很强的选择性。经对萃取中间代谢产物的质谱分析表明降解蒽的中间代谢产物主要有phthalic acid diisobutyl ester(邻苯二甲酸二异丁酯),9,10-anthracenedione(9,10-蒽醌)和dibutylphthalate(邻苯二甲酸二丁酯),说明它可能通过邻苯二甲酸途径来降解蒽。     

Real-time fluorescent quantitative immuno-PCR method for determination of fluoranthene in water samples with a molecular beacon

A reliable and sensitive competitive real-time fluorescent quantitative immuno-PCR (RTFQ-IPCR) assay using a molecular beacon was developed for the determination of trace fluoranthene (FL) in the environment. Under optimized assay conditions, FL can be determined in the concentration range from 1 fg/mL to 100 ng/mL, with y = 0.194x + 7.859, and a correlation coe cient of 0.967 was identified, with a detection limit of 0.6 fg/mL. Environmental water samples were successfully analyzed, recovery was between 90% and 116%, with intra-day relative standard deviation (RSD) of 6.7%–12.8% and inter-day RSD of 8.4%–15.2%. The results obtained from RTFQ-IPCR were confirmed by ELISA, showing good accuracy and suitability to analyze FL in field samples. As a highly sensitive method, the molecular beacon-based RTFQ-IPCR is acceptable and promising for providing reliable test results to make environmental decisions.     

降解蒽嗜盐菌AD-3的筛选、降解特性及加氧酶基因的研究

蒽是典型的多环芳烃类环境污染物,属于美国EPA优先控制的16种多环芳烃类化合物,其在高盐环境下的生物降解备受关注.本研究从某石油污染的高盐土壤中成功筛选出了1株高效降解蒽的菌株,经过对其生理生化特征和16S rDNA序列分析,初步鉴定并命名该菌株为Martelella sp.AD-3.该菌株在0.1%～10%的盐度和6.0～10.0的pH范围内,均能够降解蒽.其生长和降解蒽的优化条件是:蒽初始浓度25 mg·L-1、温度30℃、pH值9.0和盐度3%,在优化条件下培养6 d,蒽的降解率可达到94.6%.根据已报道的双加氧酶α亚基的同源性设计简并引物,通过巢式PCR扩增获得双加氧酶基因的部分序列307 bp(GenBank:JF823991.1),与海杆菌属Marinobacter sp.NCE312(AF295033)菌株萘双加氧酶大亚基的部分氨基酸序列同源性最高为95%.     

外加碳源对红球菌IcdP1降解荧蒽的特性研究

从受多环芳烃(PAHs)污染的河道底泥中筛选分离、纯化得到一株荧蒽降解菌,经形貌分析和16S r DNA序列分析后确定该菌株为红球菌属Rhodococcus sp.,命名为Icd P1。之后对该菌株降解荧蒽性能进行了系统研究。结果表明,当荧蒽浓度为50 mg/L时,Icd P1在培养42 d后对荧蒽降解率可到达31.69%。投加"蒽-菲"混合物、葡萄糖、麦芽糖、腐殖酸(HA)等外加碳源可以不同程度强化Icd P1降解荧蒽的能力,其中投加葡萄糖对红球菌降解荧蒽的强化效果最好,且荧蒽去除率和红球菌生物量之间的线性相关关系最好,说明葡萄糖最适合作为该红球菌降解荧蒽的共代谢基质。动力学分析表明,无论是否添加葡萄糖作为外加碳源,红球菌Icd P1对荧蒽的降解都符合一级动力学降解模型,但葡萄糖的加入大大提高了Icd P1菌对荧蒽的降解速率。