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《厦门大学》 2018年
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环境溶解态菲/甲基菲与其中间代谢产物的同时测定

岑秋霖  
【摘要】:烷基化多环芳烃(Alkylated polycyclic aromatic hydrocarbons,A-PAHs)作为多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的主要衍生物在环境中广泛分布,特别是石油污染区、汽车尾气等,其含量均高于母环多环芳烃(Parent PAHs,P-PAHs)。大部分A-PAHs的毒性、内分泌干扰效应等强于P-PAHs。P-PAHs和A-PAHs在环境中分布和积累带来了潜在的区域环境生态风险问题。另一方面,环境中多种污染物共存,PAHs复合污染问题研究成为热点。微生物降解是去除环境中PAHs的重要途径之一。PAHs的降解路径及代谢产物是相关研究工作的关键。有证据表明,污染土壤经微生物修复后仍然存在毒性或致癌性,甚至会导致土壤毒性或致癌性增加。这主要是由于PAHs的降解可能导致极性更大、毒性更强的中间代谢产物。PAHs降解中间产物测定方法常以色谱法为主。尽管色谱法测定通量大,选择性好,但是其复杂的前处理破坏了PAHs的原始赋存状态,且已有研究多关注非溶解态PAHs。降解过程中中间代谢产物含量少、停留时间短,不易被检测,使原位测定溶解态PAHs降解过程的中间代谢产物成为挑战。本论文选取菲(Phenanthrene,Phe)为P-PAHs代表,1-甲基菲(1-Methylphenanthrene,1-MPhe)和 3-甲基菲(3-Methylphenanthrene,3-MPhe)为 A-PAHs 代表,1-烃基-2-萘甲酸(1-Hydroxy-2-naphthoicacid,1H2NA)为上游代谢产物,水杨酸(Salicylic acid,SA)为下游代谢产物,邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate,DMP)为共存污染物。运用导数-同步荧光法,建立了 Phe和1H2NA同时测定的新方法,进而研究Phe、1-MPhe、3-MPhe微生物降解过程差异,并考察DMP存在下对Phe微生物降解的影响,最后为深入探讨降解机制,运用双扫描-导数-同步荧光法建立了 Phe、1H2NA、SA同时测定的新方法。主要研究结果如下:1.利用导数-同步荧光法,新建快速同时测定溶解态Phe(1-MPhe、3-MPhe)与其中间代谢产物1H2NA的分析方法。所建方法同时测定Phe(1-MPhe、3-MPhe)和 1H2NA 的线性范围分别为 4.0~8.0×102 μg/L(4.0~2.5×102 μg/L、4.0~2.5×102μg/L)和 4.0~1.2×103μg/L,Phe、1-MPhe、3-MPhe、1H2NA的检出限分别为0.08μg/L、0.07μg/L、0.09μg/L、0.07μg.L,样品加标回收率在87.6%~111.6%范围内,相对标准偏差均小于2%。导数-同步荧光法测定1H2NA检出限低于色谱法,方法灵敏度提高。2.利用双扫描导数-同步荧光法实现了 Phe、1H2NA、SA三组份的同时测定。在已建立的Phe、1H2NA同时测定方法基础上,在pH=4条件下,选取Δλ=55 nm进一步测定混合组份中的SA。所建方法测定混合组分中的SA线性范围为4.0~8.0×102μg/L,检出限为0.88 μg/L,相对标准偏差为4.75%。本方法测定SA的检出限较色谱法(2.7 μg/L)更优。3.运用导数-同步荧光法研究了 Phe、1-MPhe、3-MPhe微生物降解过程差异。由于PAHs的毒性胁迫,随着Phe、1-MPhe、3-MPhe初始浓度的增大,1H2NA转化率均呈降低趋势。在同一初始摩尔浓度1.00×10-6mol/L下,Phe、1-MPhe、3-MPhe 的平均降解速率分别为 2.00×10-7mol/L·h-1 1.25×10-7 mol/L·h-1、1.67×10-7mol/L·h-1,降解速率趋势为:Phe3-MPhe(β 位)1-MPhe(α 位。1H2NA 转化率趋势为:Phe1-MPhe3-MPhe。甲基取代位不同,其甲基氧化路径流量不同。1-MPhe甲基氧化路径的流量高于3-MPhe,1-MPhe和3-MPhe的微生物降解机制存在差异。4.从Phe降解机制差异和US6-1理化性质差异两方面考察DMP存在下对Phe微生物降解过程的影响。取DMP和Phe浓度为5.0× 102μg/L,DMP共存增大了 US6-1对Phe的降解速率,促进Phe的降解。Phe单独降解时,1H2NA转化率为30.5%;DMP共存时,1H2NA转化率为30.6%;DMP共存不影响US6-1对Phe的双加氧路径。不同培养底物中US6-1生长速率趋势为:空白组≈DMPPhe ≈ Phe和DMP,DMP存在不促进US6-1的生长。疏水性实验结果为:DMP(20.8%)Phe(25.9%)Phe 和 DMP(30.3%),DMP共存诱导US6-1表面疏水性增强。对US6-1细胞膜表面脂肪酸含量进行测定,3-OH脂肪酸总量大小:2216E(5.48%)Phe(5.16%)Phe和DMP(4.42%),即DMP共存时细胞膜上脂多糖含量最低,说明DMP和Phe共存下US6-1细胞表面疏水性高于Phe单独存在。DMP存在可改变US6-1细胞膜脂肪酸组成和含量,增大了细胞表面疏水性,进而促进了US6-1对Phe的生物降解。
【学位授予单位】:厦门大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:X172;X13

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