四溴双酚A好氧降解菌的筛选及腐殖酸和重金属对其降解行为影响的研究

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四溴双酚A(TetrabromobisphenolA,TBBPA)在工业生产中作为阻燃剂应用到电子产品、纺织品、塑料等的生产中,是应用最为广泛的溴代阻燃剂。在这些产品的生产、使用和废弃过程中,TBBPA通过垃圾回收、粉尘迁移和污水处理等途径进入到环境介质中。TBBPA具有较高的脂溶性,易在生物体内富集,并表现出一定的肝脏毒性、免疫毒性、神经毒性和内分泌干扰特征,因此TBBPA的污染及其去除已引起人们的广泛关注。其中,微生物降解是一种比较有效的有机污染物降解途径,筛得TBBPA降解菌并在细菌纯培养体系中研究TBBPA的降解转化有助于研究TBBPA的环境归趋。在TBBPA进入的环境介质中,腐殖酸和重金属广泛存在,它们是否会对TBBPA的降解转化产生影响,目前未发现有相关方面的研究。本研究在从活性污泥中筛选TBBPA降解菌后,利用C-14同位素示踪技术,研究了 TBBPA的降解转化,并且首次研究了腐殖酸和重金属(Cd2+和Cu2+)对TBBPA降解转化的影响。从活性污泥中筛选出两株TBBPA降解菌,根据16S rDNA核苷酸序列分析结果将其分别命名为Pseudomonassp.JDT和Pseudomonas sp.CDT。这两株降解菌的生长受外加碳源和TBBPA浓度的影响,其中酵母提取物能够促进菌株的生长,而高浓度的TBBPA在细菌培养后期抑制其生长。这两株降解菌均具有较好的TBBPA脱溴能力,TBBPA在降解菌JDT中培养40天后,脱溴率为12.9%,而经降解菌CDT作用相同时间后,TBBPA的脱溴率达40.9%。在以TBBPA为唯一碳源的培养体系中,经过11天的培养,14C-TBBPA在JDT菌液中矿化为14C02的量为总放射性量的0.1%,而在菌株CDT的培养体系中,14C-TBBPA的矿化相对量为1.5%。外来碳源的加入能够促进TBBPA的矿化,且低浓度的酵母提取物的促进效果较好。在连续加入酵母提取物的培养体系中,TBBPA经过18.5天的培养,被降解菌JDT和CDT矿化为14CO2的量占总放射性量的值分别为2.7%和3.6%,且这两个培养体系均分别检测到2种TBBPA的极性代谢产物。对比降解菌JDT和CDT对TBBPA的脱溴和矿化能力发现,降解菌CDT具有更强的TBBPA降解能力,因此选择降解菌CDT作为腐殖酸和重金属对TBBPA降解转化影响研究的培养菌株。在未加入腐殖酸和重金属的活菌组中,TBBPA经87天的好氧降解,2.3%的14C-TBBPA被降解菌CDT矿化为C02,体系中有机体可提取部分的14C-TBBPA占总放射性量的47.3%。本实验中检测到TBBPA的两种极性代谢产物,代谢产物含量占总放射性量的29.5%,剩余放射性残留在细胞和不可提取水相中。浓度分别为1000 mgL-1和10 μM的腐殖酸和重金属(Cd2+和Cu2+)对细菌CDT的活性无影响。但Cu2+能明显影响TBBPA的降解转化,对TBBPA发生转化部分中的疏水性代谢产物和亲水性代谢产物有明显影响,并显著抑制TBBPA的矿化。Cd2+则对TBBPA的降解影响较小,仅对TBBPA发生转化的部分中亲水性代谢产物影响显著。腐殖酸与TBBPA及其代谢产物结合形成结合态残留后,明显抑制了 TBBPA的降解转化和矿化。而腐殖酸和重金属Cu2+同时存在时,TBBPA的亲水性和疏水性代谢产物与其他处理组相比显著减少,对TBBPA降解的影响强于比两因素的单独作用强。本文首次初步探讨了环境中普遍存在的腐殖酸和重金属这两影响因素对TBBPA微生物降解转化的影响,证明了两者在TBBPA的生物降解中起到了重要作用,为TBBPA的环境修复提供了理论依据。
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