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146 μg·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.     

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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

2,2',4,4'-四溴联苯醚对赤子爱胜蚓的抗氧化酶、代谢酶及其基因表达的影响

多溴联苯醚(PBDEs)是广泛存在于环境中的一种新型持久性有机污染物.四溴联苯醚同分异构体中的BDE-47是多溴联苯醚中最重要的单体之一.试验采用人工土壤培养法,通过亚急性试验,研究了在不同暴露时间阶段下,不同BDE-47剂量对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)抗氧化酶(过氧化氢酶CAT)、代谢酶(谷胱甘肽转移酶GST)以及二者基因表达的影响.结果表明,在暴露14 d和28 d时,CAT活性被诱导上升并且差异显著;GST活性变化差异不显著;CAT基因表达水平在第14 d时呈现抑制效应,在后续的第28 d和第42 d基因表达水平上调;GST基因表达水平整体呈现诱导效应,并且差异显著,随着暴露时间的增加,低毒处理组(10、50 mg·kg-1)的基因表达水平逐渐下调至低于对照组的水平,高毒处理组(100、200 mg·kg-1)的基因表达量仍高于对照组水平;在BDE-47的暴露试验中,CAT与GST活性及其基因表达水平两项指标对低毒处理组较高毒处理组更为敏感.     

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.     

Degradation of 2,2′,4,4′-tetrabromodiphenyl ether by Pycnoporus sanguineus in the presence of copper ions

The degradation of 2,2′,4,4′-tetrabromodiphenyl ether(BDE-47) by Pycnoporus sanguineus was investigated in order to explore the impact of the heavy metal Cu~(2+) on BDE-47 decomposition and the subsequent formation of metabolites, as well as to further elucidate the degradation mechanism of BDE-47. An increase in degradation rate from 18.63% to49.76% in the first four days and its stabilization at(51.26 ± 0.08)% in the following days of BDE-47 incubation were observed. The presence of Cu~(2+) at 1 and 2 mg/L was found to promote the degradation rate to 56.41% and 60.79%, respectively, whereas higher level of Cu~(2+) (≥ 5 mg/L) inhibited the removal of BDE-47. The similar concentration effects of Cu~(2+) was also found on contents of fungal protein and amounts of metabolites. Both intracellular and extracellular enzymes played certain roles in BDE-47 transportation with the best degradation rate at 27.90% and 27.67% on the fourth and third day, individually. During the degradation of BDE-47, four types of hydroxylated polybrominated diphenyl ethers(OH-PBDEs), i.e., 6′-OH-BDE-47, 5′-OH-BDE-47, 4′-OH-BDE-17, 2′-OH-BDE-28, and two bromophenols, i.e., 2,4-DBP and 4-BP were detected and considered as degradation products. These metabolites were further removed by P. sanguineus at rates of 22.42%,23.01%, 27.04%, 27.96%, 64.21%, and 40.62%, respectively.     

市政污泥接种焦化废水好氧降解能力及微生物群落演替的响应分析

焦化废水是毒性很大的典型工业废水,生物处理过程中需要微生物具备很强的适应能力.以探讨焦化废水对微生物的毒性抑制以及微生物对焦化废水的适应过程为目的,通过于焦化废水原水中接种市政污泥,在考察COD、苯酚、氨氮和硫氰化物等主要污染物指标降解的基础上,运用Illumina高通量测序平台分析降解过程微生物群落组成及多样性变化的响应关系.结果表明,接种了市政污泥的焦化废水培养16 h后COD开始下降,40 h时苯酚降解了97.14%,72 h时硫氰化物开始降解,96 h时硫氰化物浓度低于检测限,氨氮浓度随着硫氰化物的降解而升高.群落测序分析表明,不同培养阶段污泥中微生物表现出群落结构及丰度上的差异:在苯酚降解阶段,苯酚优势降解菌Acinetobacter、Pseudomonas的丰度增大,48 h总相对丰度为13.04%;在硫氰化物降解阶段,Sphingobacterium、Brevundimonas、Lysobacter、Chryseobacterium为主导菌属,96 h时其总相对丰度为16.13%;在144 h阶段,优势菌属则变为Fluviicola、Stenotrophomonas和Thiobacillus,总相对丰度为22.45%.由此认为,市政污泥克服了焦化废水中毒性成分的抑制作用之后能迅速适应环境,表现出微生物群落结构随着废水降解成分的变化而改变,环境因子和降解功能菌之间的竞争是群落结构演变的主要因素.     

乙醇共代谢降解MTBE好氧颗粒化的实验研究

以絮状活性污泥为接种污泥,乙醇为共代谢基质,通过逐步缩短沉降时间、洗脱沉降性能较差的絮状污泥,在SBR中成功地培养出降解MTBE的好氧颗粒污泥。成熟的好氧颗粒污泥平均粒径为400.5μm,SVI 41.39mL/g,MLVSS 2896mg/L,颗粒表面分布有丰富的球菌、短杆菌及少量丝状菌。好氧污泥实现颗粒化后,反应器进水MTBE浓度为300mg/L时,其出水浓度可维持在10mg/L以下,去除效率高达90%以上(其中挥发部分约占15%)。好氧污泥颗粒化后MTBE的降解速率也明显增加,相比启动初期,一个运行周期内MTBE的降解速率可提高4倍。一个运行周期内pH值的明显降低也表明了好氧颗粒污泥对MTBE的降解。     

2,2’,4,4’—四溴联苯醚对2种赤潮微藻种间竞争的影响

基于Logistic种群增长模型,研究了2,2’,4,4’—四溴联苯醚(BDE-47)的亚急性毒性胁迫对不同初始接种生物量比的赤潮异弯藻(Heterosigmaakashiwo)和米氏凯伦藻(Kareniamikimotoi)种间作用的影响.结果发现:不同的初始接种生物量比影响微藻间的竞争.加入0.05、0.25 mg/LBDE-47后,对于K. mikimotoi而言,不同初始生物量比的处理组表现出高浓度组的最大环境容纳量、种群瞬时增长率均大于低浓度组(P<0.05),而H. akashiwo高浓度组的最大环境容纳量、种群瞬时增长率均小于低浓度组(P<0.05).微藻之间的竞争表现出向着对K. mikimotoi有益方向发展的规律,因此一定浓度下的BDE-47干扰了两种微藻之间的竞争.     

氮浓度对牟氏角毛藻富集2,2',4,4',5-五溴联苯醚的影响

以牟氏角毛藻为研究对象,采用半连续培养法,研究了不同氮浓度条件下牟氏角毛藻对2,2',4,4',5-五溴联苯醚富集.结果表明,牟氏角毛藻对多溴联苯醚的富集与氮营养条件有关,随着氮浓度的增加,富集量和富集因子均呈降低趋势.氮浓度为0,128,512μmol/L条件下,单位藻细胞的富集量分别为2.84,2.38,1.91ng/106 cells,单位体积藻液富集量分别为0.19,0.16,0.12ng/mL.富集因子的变化趋势相似,氮为0μmol/L时单位总脂富集因子(BCFlipid)为238.19×104 (ng/g)/(ng/mL),随着氮浓度的升高,BCFlipid明显降低.相关性分析表明,单位体积藻液富集量、单位藻细胞富集量和BCFlipid等均与氮浓度呈现显著的负相关关系(r>-0.8, P0.8, P<0.05).