降解喹啉的微生物燃料电池的产电特性研究

通过构建双极室微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC),对喹啉的降解及MFC的产电性能进行了研究.试验结果表明,当喹啉初始浓度为500 mg·L-1,葡萄糖与喹啉浓度之比为1:1,3:5,1:5时,MFC的最大输出电压分别为558 mV、469 mV、328 mV,运行周期分别为56.4 h、70h、82.5 h;最大功率密度分别为173 mW·m-2、122 mW·m-2、60 mW·m-2(按阳极截面积计算)或者35 W·m-3、24 W·m-3、12 W·m-3(按阳极室有效容积计算).MFC可实现对喹啉的高效降解,但葡萄糖的浓度对喹啉的降解速率有较大影响.当葡萄糖浓度分别为500 mg.L-1、300mg·L-1和100 mg·L-1时,使500 mg·L-1喹啉完全降解的时间分别为6 h、24 h和72 h.MFC闭路条件下对喹啉的降解速率高于开路厌氧条件下的喹啉降解速率约10%.MFC对喹啉的降解与产电速率之间存在差距,喹啉被快速降解至较低浓度(<5rag·L-1)后,MFC的产电性能才达到最优.MFC以用喹啉和葡萄糖作为混合燃料时,可以在实现高效降解喹啉的同时可稳定地向外输出电能,这为杂环芳烃类难降解有机物的高效低耗处理提供了新的途径.     

壬基酚初级生物降解产物的辨认

为分析污水生物处理过程中壬基酚的去除机制,采用混合基质加标对照培养活性污泥、单一基质培养优势菌群2种生物降解实验,结合气相色谱-质谱谱图解析,从分子水平分析了壬基酚初级代谢产物和代谢途径.研究结果表明,活性污泥降解壬基酚的初级代谢产物主要为C4-C6烷基取代苯酚,烷基链的结构差异与其母体壬基的异构方式有关,烷基上的支链主要为甲基;优势降解菌群代谢壬基酚的初级产物除烷基苯酚外,还有苯乙酸等.污水生物处理过程中壬基酚可能的初级生物代谢途径是壬基上的长支链断裂为短的甲基链,生成一系列带有不同分支结构的短链烷基酚类代谢产物,进一步的代谢产物有苯乙酸.根据烷基酚类物质的内分泌干扰特性,短链烷基酚仍然具有雌激素活性,因此在壬基酚污染防治过程中应给与足够的重视.     

阿特拉津污染暴露及尿液代谢产物的比较

采集分析了某农药厂阿特拉津(ATZ)生产车间的空气样品以及56 位生产工人不同暴露时间的尿液样品,对ATZ 及其代谢物浓度进行了研究.结果表明,生产车间空气中ATZ 浓度为16.9~113.1µg/m³,厂区周围空气中浓度为0.09~0.56µg/m³.吸入人体的ATZ主要以其代谢产物脱异丙基阿特拉津(DIA)和脱乙基脱异丙基阿特拉津(DEDIA)形式从尿液中排出.这2 种代谢产物占ATZ 及其代谢物总量的95.4%~98.4%.随着空气中ATZ 暴露浓度增加,其代谢产物的浓度也随之增加,而且向着降解更趋完全方向(即从DIA 向DEDIA)进行.     

PM1 菌降解甲基叔丁基醚的代谢途径

采用Methylibium petroleiphilum PM1 降解甲基叔丁基醚(MTBE),检测了MTBE 代谢中间产物,并分析其代谢途径.结果表明,PM1 降解MTBE 的过程中伴有细胞的生长,但细胞得率较低.利用气相色谱-质谱联用仪和离子色谱检测到叔丁醇(TBA)、2-羟基异丁酸和甲酸等中间产物.PM1 能快速降解甲酸叔丁酯、TBA 和丙酮,异丙醇强烈抑制MTBE 的降解,推测异丙醇可能不是MTBE 的代谢中间产物.以乙醇为底物培养的细胞降解MTBE 需要经历一段延滞期,结合蛋白电泳实验,推测MTBE 降解酶可能为诱导酶.     

稀土元素对怀槐悬浮培养细胞异黄酮合成及氧化还原态的影响

在培养基中添加不同浓度的硝酸铈和硝酸镧,并检测怀槐细胞悬浮培养过程中异黄酮含量、苯丙氨酸裂解酶(PAL)酶活、还原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽含量的变化,以探讨稀土元素对怀槐细胞合成异黄酮的影响和机制.结果表明, 20 mmol L-1硝酸铈和10 mmol L-1硝酸镧较适合诱导怀槐悬浮培养细胞合成异黄酮;细胞培养过程中,硝酸铈和硝酸镧诱导异黄酮合成的变化趋势与PAL酶的活性变化一致;氧化还原态变化分析发现,硝酸铈和硝酸镧处理的细胞中GSH/GSSG比例分别在d 3和d 2达到最大值,是同期对照的1.46和1.47倍,而异黄酮含量则在d 4和d 3达到最大值,分别达到了271.42 μg g-1 (DW)和279.32 μg g-1 (DW).研究结果显示,怀槐细胞悬浮培养中添加稀土元素提高次生代谢产物异黄酮的合成可能与稀土元素诱导细胞氧化还原态的改变有关.图3参16     

间甲酚降解Citrobacter farmeri 的降解特性及代谢途径解析

考察了在不同温度、pH值、摇床转速、氮源等环境和营养条件下,间甲酚降解菌Citrobacter farmeri对降解速率和降解过程中反应液的TOC值、紫外吸收及酶活的变化.结果表明,Citrobacter,farmeri降解间甲酚的最适温度为35℃,培养基初始pH值为6.5-8.0,摇床转速为170 r·min~(-1),无机氮比有机氮和氨态氮比硝态氮更利于Citrobacter farmeri对间甲酚的降解;当间甲酚初始浓度低于375mg·l~(-1)时,Citrobacter farmeri降解间甲酚符合零级动力学方程;间甲酚初始浓度约为60 mg·l~(-1)时约4 h完全降解,TOG的去除率8 h内可达到77%,之后几乎不变;Citrobacter farmeri可完全降解约600 mg·l~(-1)的间甲酚,表现出高效与强耐受能力的结合.对酶活的测定发现,儿茶酚1,2-双加氧酶有明显增大,初步判断Citrobacter farmeri以邻位裂解的途径对间甲酚进行降解.     

羟基化多溴联苯醚(OH-PBDEs)在小鼠肝脏微粒体的体外代谢及对CYP450酶活性的影响

羟基化多溴联苯醚(OH-PBDEs)是一类具有内分泌干扰效应的酚类化合物,生物毒性要高于母体多溴联苯醚(PBDEs),研究OH-PBDEs的体外代谢行为对于理解其在生物体内的富集转化具有重要意义。以小鼠肝脏微粒体作为研究对象,考察了3-OH-BDE-47、5-OH-BDE-47、6-OH-BDE-47和2’-OH-BDE-68在小鼠肝脏中的体外代谢,并分别研究了浓度为0.1、0.2、0.4、0.6、1.0μmol·L-1条件下4种OH-PBDEs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,4种OH-PBDEs在小鼠肝脏微粒体中均能够快速代谢,代谢率分别为80%(3-OH-BDE-47)、42%(5-OH-BDE-47)、86%(6-OH-BDE-47)和63%(2’-OH-BDE-68)。实验所设OH-PBDEs各浓度对微粒体的ECOD活性无显著性抑制作用,但对EROD的活性均表现出相同的显著抑制作用;4种OH-PBDEs表现出不同的ANH活性影响,即3-OH-BDE-47对ANH活性具有抑制作用,5-OH-BDE-47具有诱导作用,而6-OH-BDE-47和2’-OH-BDE-68对ANH活性无显著性影响。     

土壤改良剂和红麻联合修复对多金属污染土壤中微生物群落功能的影响

应用BIOLOG技术对广东省大宝山矿山周边多金属污染土壤修复过程中微生物生态特征的变化进行分析.结果表明,种植红麻(Hibiscus cannabinus)前施用改良剂可以显著提高土壤微生物活性,各处理土壤微生物活性由大到小依次为有机肥+石灰石≈粉煤灰、白云石、石灰石和对照(未施用改良剂),其中施用有机肥+石灰石对提高多金属污染土壤微生物的代谢多样性有显著效果;种植红麻后各处理土壤微生物活性由大到小依次为有机肥+石灰石、粉煤灰、石灰石、对照和白云石,有机肥+石灰石和红麻联合修复对增加土壤微生物活性的效果更显著;种植红麻后,施用有机肥+石灰石可以刺激根系分泌L-丝氨酸、4-羟基苯甲酸和L-精氨酸等碳源,使微生物对胺类和氨基酸类碳源的利用能力大幅提高.各处理土壤微生物对糖类、氨基酸类和胺类等碳源的利用能力增强,有助于重金属污染土壤的生态修复.     

抚顺盆地西露天组油页岩微生物碳代谢多样性分析

为探讨油页岩微生物的碳代谢功能多样性,以抚顺盆地西露天组油页岩为研究对象,利用Biolog-GN2和GP2微孔板检测法,在连续7d的培养期内,测定油页岩本源微生物群落水平生理图谱(CLPP),并根据化学基团的不同,分析微生物对不同类型碳源的代谢能力和代谢差异.结果显示,微生物对不同类型碳源的代谢程度和代谢速率存在明显的差异.革兰氏阴性和阳性细菌群落均对氨基类碳源的利用较好,其次是羧酸类以及糖和糖衍生物,而对磷酸糖利用较差.连续多点测算Shannon-Wiener,Simpson和McIntosh多样性指数,分析表明微生物群落碳代谢功能多样性总体较高,但是随着培养时间的增加,多样性略有降低.     

Cu2＋胁迫下湿地微生物热代谢活性及Cu2＋的固定/转化率

应用微量热法结合常规分析方法,研究了桂林会仙湿地沼泽底泥和水稻田微生物在800 - 4 000 μg·g-1 Cu2＋胁迫下的热代谢活性及Cu2＋的固定/转化率。结果表明,在w（Cu2＋）为800 μg·g-1条件下,水稻田和沼泽底泥土壤微生物对Cu2＋的固定/转化率分别为44.93%和34.59%,但在w（Cu2＋）为4 000 μg·g-1 时则分别是93.16%和85.13%;Cu2＋对水稻田和沼泽底泥土壤微生物代谢活性的半抑制浓度分别为2 043和2 325 μg·g-1;水稻田土壤微生物代谢活性低于沼泽底泥,在土壤及其微生物共同作用下Cu2＋的固定/转化率随Cu2＋浓度递增而升高;在相同条件下,水稻田和沼泽底泥土壤微生物的代谢速率在α = 0.05或α = 0.01水平上显著相关。湿地土壤用途发生改变后,土壤微生物在固定/转化Cu2＋的作用上发生了明显变化。