2,2',4,4'-四溴联苯醚的好氧微生物降解

从北京高碑店污水处理厂活性污泥中筛选出1株能好氧降解2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)的细菌,并对其降解特性及有关蛋白质进行分析,目的是了解好氧条件下BDE-47的微生物降解机制.BDE-47降解菌通过平板划线法获得,其16S rDNA与不动杆菌(Acintobacter sp.)的相似度最大,为90%.采用250 mL锥形瓶研究了所得菌对BDE-47的降解情况,在BDE-47初试浓度为146μg.L-1的条件下,经过63 d的培养,所得菌降解了45.44%的BDE-47,降解产物主要为4-OH-联苯醚,菌量增加了7倍左右.分别以BDE-47和酵母提取物为碳源培养所得菌2周,然后各自提取蛋白质,通过蛋白质双向电泳及质谱检测,发现了与BDE-47降解有关的一些特异蛋白质.本研究表明,在好氧条件下,细菌可以BDE-47为碳源生长,其过程涉及多种蛋白质的作用.     

2,2',4,4'-四溴联苯醚高效好氧降解菌的鉴定及其降解路径

2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)是环境和生物体中普遍检出且生物毒性较大的一种多溴联苯醚同系物.本研究从广东省贵屿镇电子垃圾拆解厂周边采集的农田土壤中分离出一株BDE-47的高效好氧降解菌GYP1,考察了其对BDE-47的降解性能、降解路径及不同的环境因素对菌株降解BDE-47的影响.根据菌株形态特征、16S r DNA基因序列及系统发育树分析,将该菌鉴定为伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia).结果表明,菌株GYP1在好氧条件下能够利用BDE-47为唯一碳源生长,在BDE-47初始质量浓度为1 mg·L~(-1)、温度为30℃、摇床转速为150r·min~(-1)的条件下避光培养4 d,该菌株对BDE-47的降解率可达到82.4%.菌株GYP1在15~35℃和p H=4.0~7.0的环境条件范围内对BDE-47均能保持良好的降解性能,但外加蔗糖、酵母粉、联苯醚等碳源会明显抑制其对BDE-47的降解.在菌株GYP1对BDE-47的降解过程中检测到6-OH-BDE-47、5-OH-BDE-47、4'-OH-BDE-17、2'-OH-BDE-3这4种羟基多溴联苯醚及2,4-二溴苯酚,证明菌株GYP1对BDE-47的好氧降解机理主要是羟基化过程.     

厌氧条件下 2,2',4,4'-四溴联苯醚的微生物降解

多溴联苯醚是环境中的新兴污染物,其中2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)在环境(尤其是水环境)中普遍存在且生物毒性很高.以BDE-47为对象,研究了6组含脱卤球菌的培养液对BDE-47的降解,目的是了解厌氧条件下BDE-47的微生物降解及其动力学.采用100 mL血清瓶作为厌氧反应器,对厌氧微生物进行培养.对每组菌作两种处理,一是仅加入BDE-47作为能源(设计终浓度为200μg.L-1),另一是同时加入BDE-47和三氯乙烯(TCE)作为能源(设计终浓度分别为200μg.L-1和13mg.L-1).经过3个月的实验,两组含脱卤球菌的培养液(6M6B和T2)均能明显降解BDE-47,生成BDE-17、BDE-4及少量的DE,TCE的存在一定程度上减弱了6M6B和T2菌对BDE-47的降解.采用PCR-DGGE法对不同培养菌液的群落结构进行比较,发现醋酸杆菌属与BDE-47的降解关联较大.在3种不同初始浓度(50、250和500μg.L-1)条件下,BDE-47的降解速率分别为0.003 3、0.001 4和0.001 0 d-1.本研究表明,厌氧条件下BDE-47在细菌的作用下可发生还原降解,生成BDE-17和BDE-4.醋酸杆菌属可能在BDE-47的降解中起较大作用.高浓度的BDE-47在一定程度上会抑制降解菌的活性.     

微生物降解多溴联苯醚研究进展

多溴联苯醚(PBDEs)广泛用于电子电器设备、自动控制设备、建筑材料和纺织品等商品化产品中。作为工业阻燃剂,它是一类环境中广泛存在的全球性有机污染物。由于其结构稳定,难以降解,具有环境持久性、迁移性、生物富集性及对生物和人体具有毒害效应等特性,对其微生物降解的研究已成为当前生命科学的新兴热点。文章详细地探讨了国内国外微生物厌氧,有氧降解PBDEs以及其降解基因的最新研究进展,并针对目前的研究状况对今后PBDEs的微生物降解研究方向进行了展望。     

猪肝微粒体体外代谢2,2’,4,4’-四溴联苯醚

多溴联苯醚(PBDEs)是一类在环境中普遍存在的持久性有机污染物,研究PBDEs的体外代谢行为对理解其在体内的富集和转化具有重要意义。文章以猪肝微粒体作为研究对象,以体外代谢形式研究其对2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)的代谢能力,优化了代谢条件,并研究了0.01、0.05、0.1、0.5、1、5、10 mg/L的BDE-47对细胞色素P450酶系中7-乙氧基香豆素-O-脱乙基酶(ECOD)、7-乙氧基异吩唑酮-O-脱乙基酶(EROD)和苯胺4-羟基化酶(ANH)活性的影响。结果表明,孵育0.1 mg/L的BDE-47时,猪肝微粒体对BDE-47的代谢率可达到28.6%。实验所设各浓度BDE-47均能够保护微粒体的ECOD活性,但较高浓度的BDE-47(0.5、1、5 mg/L)对微粒体的EROD活性有显著抑制作用,而各浓度BDE-47对ANH活性没有显著影响。     

2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)污染沉积物对铜锈环棱螺肝胰脏的SOD、CAT和EROD活性的影响

以实验室培养的铜锈环棱螺(Bellamya aeroginosa)为受试生物,研究了2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)污染沉积物对铜锈环棱螺肝胰脏超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和7-乙氧基-3-异吩唑酮-脱乙基酶(EROD)活性的影响,以揭示BDE-47与这些酶活性之间的剂量-效应和时间-效应关系.结果表明,不同水平BDE-47污染沉积物暴露后,铜锈环棱螺肝胰脏SOD和CAT活性表现出较为明显的剂量或时间依赖性效应,BDE-47可引起铜锈环棱螺肝胰脏的氧化应激,高剂量(≥160ng.g-1)BDE-47的长时间暴露可导致SOD和CAT活性显著下降,提示细胞出现氧化损伤.SOD对BDE-47胁迫的敏感性高于CAT.铜锈环棱螺肝胰脏中SOD和CAT可以作为指示低水平BDE-47污染沉积物胁迫的生物标志物.BDE-47不能诱导铜锈环棱螺肝胰脏EROD活性,但高剂量(≥160ng.g-1)或长时间BDE-47暴露则导致EROD活性显著降低.     

多溴联苯醚的降解途径研究进展

多溴联苯醚(PBDEs)属溴代阻燃剂,是一类分布广、难降解、高生物毒性的持久性有机污染物,具有极高的生态风险。开展PBDEs降解途径的研究,可降低典型环境中持久性有机污染物的污染风险,在其污染修复治理等方面具有重要的科学意义。该文在分析PBDEs结构、种类及危害的基础上,对国内外PBDEs降解途径研究近况进行了系统的总结与评述,分析了光降解、零价铁降解、微生物降解等降解方式的优点与不足,并对多溴联苯醚降解的研究进行了展望,为持久性有机污染物的相关降解研究提供参考借鉴。     

纳米Pd/Fe催化甲醇/水中2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)还原脱溴

构建了纳米Pd/Fe催化还原甲醇/水中2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)反应体系,常压下采用单因素实验系统考察了纳米Pd/Fe催化还原甲醇/水中2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)的主要影响因素,并分析了BDE-47还原反应的中间产物及终产物.结果表明,纳米Pd/Fe的反应活性随Pd负载率的提高而先升后降;甲醇-水体积比高于50∶50后,BDE-47去除率随甲醇-水体积比升高而降低;在25～40℃内,BDE-47去除率随反应温度的升高而升高,随BDE-47初始浓度的增加而降低,增加纳米Pd/Fe量可提高反应速率;酸性及弱碱性条件有利于BDE-47还原.BDE-47还原主要为脱溴反应,是一个从n溴到(n-1)溴联苯醚的逐步脱溴过程,反应进行90min后,BDE-47分子中溴原子完全被脱除,反应终产物为二苯醚.     

白腐菌锰过氧化物酶对2,2’,4,4’-四溴联苯醚的降解

多溴联苯醚(PBDEs)是一类在环境中普遍存在的全球性有机污染物,对这类污染物环境行为的研究虽然已有较多报道,但是微生物降解方面尤其是针对单一胞外酶降解的研究还比较少。文章以白腐菌模式菌种Phanerochaete chrysosporium为对象,研究其分泌的胞外酶锰过氧化物酶(MnP)对环境中最常检测到的2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE47)的好氧降解,考察不同β-环糊精浓度对该酶降解BDE47的影响,并初步探讨了胞内细胞色素P450的作用。结果表明,MnP能有效降解BDE47,在培养15 d后,扣除空白损失,降解率达到70%左右。低浓度和高浓度的环糊精对MnP降解BDE47无显著性影响。胞内细胞色素P450对BDE47的降解没有明显贡献。     

多溴联苯醚降解技术的研究进展

多溴联苯醚(PBDEs)是一类环境中广泛存在的全球性有机污染物。由于其环境持久性、毒性和潜在的生物蓄积性而备受关注,如何处理环境中的PBDEs已成为当前研究的热点问题之一。该文综述了国内外对PBDEs不同处理方法的最新研究进展,重点探讨了生物降解和光降解两大方面进展,并对目前存在问题及进一步的研究方向进行了展望。     

多溴联苯醚好氧生物降解研究

研究了好氧真菌白腐菌对4, 4′-二溴联苯醚（BDE15）和十溴联苯醚(BDE209)的降解,并考察了不同浓度Tween　80和β-环糊精的加入对BDE15和BDE209表观溶解度和生物降解的影响.结果表明,白腐菌对BDE209和BDE15均有显著降解作用,培养10　d后,BDE209的降解率达到43.0％,降解了约69.7　μg,BDE15则由150　μg降至4.8　μg,扣除其挥发损失,降解率达62.5％.低浓度Tween　80(≤700 mg/L)和β-环糊精对白腐菌降解BDE209均有明显的促进作用,而高浓度的Tween　80（900 mg/L）则会抑制白腐菌生长,从而抑制其降解作用.Tween 80和β-环糊精（500 mg/L）对BDE15的降解均有一定抑制作用.Tween　80和β-环糊精对BDE209降解的促进作用主要是由于其对BDE209的增溶作用,对BDE15的抑制作用可能是由于Tween　80胶束和β-环糊精空腔对BDE15的包裹降低了水中可直接利用的自由态BDE15,影响了降解速度.     

海洋环境中的羟基和甲氧基多溴联苯醚

近年来,多溴联苯醚的结构类似物羟基和甲氧基多溴联苯醚逐渐成为人们研究的热点。它们广泛分布在海水、沉积物和海洋生物中,并能在哺乳动物体内累积。由于结构与多溴联苯醚类似,羟基和甲氧基多溴联苯醚也具有相似的生物活性和毒性。研究表明,海洋环境中这类化合物可能源于天然合成,而不是人为污染物的直接排放或者降解。开展这两类天然溴代有机化合物的环境行为研究具有十分重要的现实意义。本文综述了海洋环境中羟基和甲氧基多溴联苯醚来源与分布的研究现状,同时对未来的研究方向进行了展望。     

钯/铁双金属对土壤中2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯的催化脱氯研究

采用Fe⁰还原、钯催化法对土壤中2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯的的还原特性进行了实验研究.结果表明,Pd/Fe双金属能有效地进行2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯的催化脱氯.在钯化率为0.05%、钯/铁加入量1g、初始pH为5.6、反应时间5 d的条件下,钯/铁双金属对土壤中2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯去除率达54%.实验还考察了钯化率、初始pH、反应时间、钯/铁投加量、2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯初始浓度等参数对2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯脱氯效果的影响.研究表明,较高的钯化率、钯/铁加入量,较低的2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯初始浓度及弱酸性等条件更有利于Pd/Fe对2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯的还原脱氯.在Pd/Fe双金属表面,2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯的脱氯符合一级动力学反应,反应速率常数为0.014 2/h,其半衰期为49h.利用实验数据,对钯/铁双金属作用下的2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯还原脱氯的反应机制也进行了分析.     

Fenton法处理水中4,4’-二溴联苯及动力学研究

多溴联苯是一类具有持久性有机物特性的难降解物质对环境造成很大危害。应用H2O2/Fe2+对水中的4,4’-二溴联苯(4,4’-DBB)去除效果及影响因素进行研究。结果表明:pH值对4,4’-DBB的去除率的影响很大,反应时间、起始质量浓度以及H2O2/Fe2+的摩尔比对DBB的去除率的影响也较大。当H2O2和Fe2+的摩尔比为10:1,pH=1.4￣2.4时,处理初始浓度为2mg/L 4,4’-DBB的水溶液2h,4,4’-DBB去除率最高可达到99%以上,说明Fenton试剂可将4,4’-DBB基本完全去除。研究还发现4mg/L绝对去除率>2mg/L,说明该方法有利于处理较高浓度的4,4’-DBB,具有一定的工业应用价值。经拟合发现4,4’-DBB的降解符合拟一级反应规律,并推导出动力学方程。     

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.     

Cu~(2+)对商用腐殖酸增溶4,4′-二溴联苯醚的影响

用批平衡法研究了Cu2+在不同pH下对商用腐殖酸(HA)增溶4,4′-二溴联苯醚(BDE-15)的影响,并通过表征HA的Zeta电位和粒径分布特征,探讨了Cu2+的浓度效应以及pH对增溶过程的影响.结果表明,HA对BDE-15增溶等温曲线在低浓度HA下呈线性,随着HA浓度增大逐渐表现为非线性,其主要机制应为疏水作用与其他形式作用力的联合作用,HA分子对BDE-15的增溶作用受溶液中Cu/C以及pH的影响.在pH为4.0时,Cu2+对HA增溶BDE-15的影响呈现"U"型曲线关系(低促进高抑制);在pH为6.0时,在实验的Cu2+浓度范围内均对增溶起促进作用,并且Cu2+在pH6.0时要比在pH4.0下更能促进HA对BDE-15的增溶作用,同时使增溶非线性现象更显著,这主要是由于pH影响HA官能团的解离程度,从而影响HA与Cu(Ⅱ)复合物的结构以及大小.     

恶臭假单胞菌好氧降解高氯联苯的蛋白质组分析

利用固相pH梯度双向凝胶电泳分离恶臭假单胞菌以葡萄糖和Aroclor1260作为营养基质生长的菌株总蛋白,凝胶经银蓝显色后,采用PDQuest图像分析软件比较、分析识别差异表达蛋白,应用MOLDI-TOF-MS得到相应的肽质量指纹图谱,然后搜索数据库鉴定部分差异蛋白点.结果表明,获得了分辨率较高、重复性较好的不同营养基质条件下菌株蛋白的双向凝胶电泳图谱,比较分析共发现80个差异蛋白点,成功鉴定14个差异表达蛋白,包括应激应答蛋白、蛋白质生物合成、运载体和代谢相关酶类.提示与葡萄糖作为生长基质相比,菌体以多氯联苯作为碳源和能源生长时,产生应激,通过增强应激响应蛋白、蛋白质生物合成相关蛋白和相关代谢酶类的表达使细胞在胁迫条件下维持自身的稳定性与生长代谢.     

湖泊沉积柱中的高溴联苯醚及其在环境中的降解

采用GC/MS方法分析了5个内陆湖泊(巢湖、滇池、红枫湖、青海湖和四海龙湾)钻孔沉积物中HB-PBDEs(高溴联苯醚,包括九溴和十溴的联苯醚)的垂直分布状况,并对它们的组成特征及其在环境中的降解进行了分析.结果显示,5个内陆湖泊表层沉积物中有机碳归一化后的w(ΣHB-PBDEs)为17.5～977.9 ng/g,其中滇池、红枫湖和巢湖HB-PBDEs的污染相对较为严重;与国内外其他研究相比,我国内陆湖泊沉积物中BDE-209的污染状况相对较轻.沉积物中HB-PBDEs的组成特征显示,BDE-209不但在大气传输过程中发生了明显降解,而且在进入湖泊沉积物后也发生了明显降解.由于BDE-209在不同环境介质中都可发生降解,并且降解产物为毒性更大的低溴代单体,因此进一步研究BDE-209在环境中的降解具有重要意义.      

纳米零价铁降解水中多溴联苯醚(PBDEs)及降解途径研究

纳米零价铁(nZVI)法是多溴联苯醚(polybrominated biphenyl ethers,PBDEs)脱溴的有效方法.其反应动力学与途径对阐明PBDEs降解机制具有重要意义.本研究采用液相还原法制备的nZVI,在含有表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)的条件下,46 h内完全降解商用八溴联苯醚(octa-BDE)混合物中高溴代物质(7~9个溴代的同系物),其降解过程符合类一级反应动力学(pseudo-first-order)方程,平均降解速率常数(k)为0.106 h-1.本研究利用数量结构保留关系(quantatitivestructure retention relationship,QSRR)模型建立了在缺乏全系标准样品的情况下PBDEs降解产物的有效分析方法.通过混标中39种PBDEs各标准物在气相色谱中的保留时间,再以BDE47和BDE183的平均保留时间归一化后得到每种标准物的相对保留时间(relative retention time,RRT),再将数据库中的相对保留时间指数(relative retention time index,RRTI)与实验测得的相对保留时间拟合,得到QSRR模型.利用该模型对octa-BDE降解产物进行定性分析,推导得出nZVI对octa-BDE的还原降解途径.结果表明,nZVI对PBDEs的逐级脱溴过程中,间位的溴原子最容易被取代.     

磁性生物炭负载α-MnO2活化过一硫酸盐降解2,2',4,4'-四溴联苯醚

环境中的多溴联苯醚（PBDEs）对人类健康和生态环境存在潜在危害,开发高效、经济和环保的高级氧化体系对其进行有效降解具有重要意义.利用水热法合成的磁性生物炭负载二氧化锰复合材料（α-MnO₂/MWB）作为催化剂,有效活化过一硫酸盐（PMS）降解2,2'',4,4''-四溴联苯醚（BDE-47）,通过SEM、XRD、FT-IR和BET等手段对材料进行表征分析,同时探究了材料对PMS的催化活化能力.结果表明,α-MnO₂/MWB具有最佳的催化性能,在α-MnO₂/MWB负载质量比为1：2、催化剂投加量为0.05 g·L^-1、PMS浓度为5 mmol·L^-1的条件下,对1 mg·L^-1 BDE-47的降解率达到94%.溶液初始pH对体系的影响较小,氯离子（Cl^-）和腐殖酸（HA）对BDE-47的降解有抑制作用,随其浓度升高抑制作用增强,硝酸根离子（NO₃^-）和碳酸氢根离子（HCO₃^-）对降解几乎无影响.通过自由基淬灭实验证明SO₄^-·和·OH是该体系降解BDE-47的两种关键自由基,其中SO₄^-·占主导地位.反应前后材料的XPS表征分析表明,Mn和Fe元素的价态转化是活化PMS的主要原因.α-MnO₂/MWB经重复利用4次,仍保持着高效的催化性能.