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生物表面活性剂强化苏云金芽孢杆菌J-1修复BDE-209/Pb复合污染的研究

王芳芳  
【摘要】:电子废物拆卸地有机物和重金属的复合污染及其修复问题已引起科研工作者的关注。本论文就苏云金芽孢杆菌J-1与生物表面活性剂联合修复BDE-209/Pb复合污染的特性及机理展开研究。主要内容包括:考察复合污染情况下,环境因子温度(T)、pH和污染物浓度对菌降解BDE-209及吸附Pb性能的影响,并对其影响机理进行研究,同时对BDE-209的降解产物进行初步探索;考察单一BDE-209污染情况下,3种生物表面活性剂对菌J-1降解BDE-209的影响,初步了解各表面活性剂的基本性质和促进能力;考察复合污染情况下,3种生物表面活性剂对菌J-1降解BDE-209和吸附Pb的影响,优选出合适的生物表面活性剂、确定最佳使用浓度,并对其影响机理进行探讨。主要实验结果如下: 菌J-1修复BDE-209/Pb复合污染的最佳温度为30℃,pH值为7。 复合污染体系中,Pb对J-1降解BDE-209有明显抑制作用,脱溴量随Pb浓度的增加而下降;低浓度(0.1-2 mg/L)的BDE-209可促进J-1对Pb的吸附,其中1mg/L的BDE-209的促进效果最明显,当Pb浓度为1mg/L时可将吸附率提高10.16%,高BDE-209浓度(5mg/L)对J-1吸附Pb会产生抑制作用。高BDE-209和Pb浓度对J-1降解BDE-209及吸附Pb的协同抑制作用尤为明显。 J-1对BDE-209的降解产物中未检出低溴代联苯醚,通过衍生化产物分析,J-1对BDE-209的降解很可能是羟基(或羧基)化产物。 3种生物表面活性剂对BDE-209的增溶能力大小为:鼠李糖脂蔗糖脂肪酸酯茶皂素。低浓度鼠李糖脂(100 mg/L)、蔗糖脂肪酸酯(50 mg/L)和茶皂素(50mg/L)对J-1降解BDE-209的促进作用是由于增溶和协同代谢的综合效应,最高可分别将BDE-209降解率提高23.18%、16.47%和12.64%;中等浓度的蔗糖脂肪酸酯(200-700mg/L)和茶皂素(100-200mg/L)因底物竞争或(/和)将BDE-209包裹于胶束内部减少菌J-1与其接触而抑制BDE-209的降解;而3种表面活性剂在高浓度下均会对菌J-1产生毒害作用,从而抑制J-1对BDE-209的降解。 浓度为20-100mg/L的3种表面活性剂在复合污体系中均能促进菌J-1对BDE-209的降解和对Pb的吸附。在BDE-209/Pb (1mg/L/1mg/L)复合体系中,50mg/L的鼠李糖脂可将菌J-1对BDE-209的降解率提高38.37%,对Pb的吸附率可提高16.46%,与茶皂素和蔗糖脂肪酸酯相比,用量省且效果佳,具有一定的应用优势。 鼠李糖脂能以单分子或胶束与Pb结合,促进J-1对Pb的吸附和缓解Pb对菌体的毒性,促进BDE-209的生物降解。当其浓度大于200mg/L时会造成菌体萎缩死亡。


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