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二苯并噻吩(Dibenzothiophene,DBT)是石油中主要的有机硫化物,由于其难溶于水,通常被认为是石油中最难脱除的含硫有机化合物,很难用传统的脱硫技术去除。生物脱硫作为去除石油中DBT的重要手段,通常会受到脱硫处理后微生物难分离的制约。因此,利用功能化微生物进行DBT生物脱硫已成为国内外研究的热点话题。本研究从中国工业微生物菌种保藏管理中心购买一株具有高效的DBT脱硫菌Gordonia sp.WQ-01A,并利用盐酸多巴胺和Fe3O4磁性纳米颗粒对其进行细胞封装构建人工孢子,探索其在多种降解体系的脱硫能力和循环脱硫效果,确定细胞封装在石油脱硫中具有很高的应用价值,并从Zeta电位、FTIR、VSM和微观结构等方面阐述盐酸多巴胺和磁性纳米颗粒与WQ-01A之间的相互作用。最后,探究了紫外光、高温(40℃)、低温(-20℃)和75%乙醇等极端环境对未/已封装细胞的胁迫作用。具体研究内容和结果如下所示:(1)从中国工业微生物菌种保藏中心购买一株以DBT为唯一硫源的脱硫菌Gordonia sp.WQ-01A,研究发现当DBT初始浓度为0.25 mmol/L时,在水溶液体系中,人工孢子与游离细胞对DBT的降解能力没有显著性差异,96 h后对DBT的去除率均可达到80%以上。同时,在降解过程中还可以检测到2-HBP的生成,并且溶液中2-HBP的生成相对于DBT的降解来说存在一定时间上的滞后性,因此可以推断WQ-01A脱硫菌是通过“4S”途径对DBT进行降解。在NAPL体系中培养48 h后发现,人工孢子的生长较原始细胞(native cell)存在一定的滞后性,并且多巴胺封装细胞(cell@PDA)在36 h后DBT的降解量达到0.25 mmol/L,而磁性纳米颗粒封装细胞(cell@PDA@Fe3O4)、油酸修饰磁性纳米颗粒封装细胞(cell@PDA@Fe3O4@OA)和native cell在24 h后就可将DBT降解完全。此外还研究了人工孢子在两种降解体系中的循环反复利用情况,结果发现水溶液体系中人工孢子与游离细胞以96 h为循环周期,在循环利用3次后,对DBT的降解能力没有较大差异。在NAPL体系中cell@PDA@Fe3O4@OA在以48 h为周期,循环利用3次后,对DBT的降解能力与native cell无差异,而cell@PDA和cell@PDA@Fe3O4在循环利用3个周期后对DBT的降解能力下降。(2)通过测量脱硫菌WQ-01A细胞的接触角发现,其接触角为117.55°(大于90°)为疏水性细菌。对cell@PDA和cell@PDA@Fe3O4细胞进行测量,发现其接触角均小于90°(分别为73.05°和48.52°),能够形成O/W型乳液,乳液粒径较大,EI值较低,乳化性能较差,并且在油水界面上几乎观察不到细菌的存在,反而在水溶液中能够发现大量的细菌。但是cell@PDA@Fe3O4@OA与native cell的接触角没有较大差别,均能形成稳定的Picking乳液,且乳液呈W/O型,同时还能在油水界面上观察到大量的细菌存在。(3)探究盐酸多巴胺和磁性纳米颗粒与WQ-01A的相互作用,发现人工孢子与游离细胞的Zeta电位均为负值,并且cell@PDA的Zeta电位更低。其次,在580 cm-1和634cm-1附近观察到很强的FTIR键,为Fe3O4的Fe-O的吸收振动峰。1655 cm-1处的强峰表明存在C=O伸缩振动。3297 cm-1有一个较宽的谱峰,为盐酸多巴胺分子中的N-H和O-H键的振动吸收峰。细菌WQ-01A的VSM曲线表明,与native cell和cell@PDA相比,磁性纳米颗粒细胞具有明显的超顺磁化行为,且cell@PDA@Fe3O4@OA较cell@PDA@Fe3O4饱和磁化强度低(17.7 emu/g和47.4 emu/g)。WQ-01A的SEM结构表明,游离细胞呈短棒状,表面光滑且独立分布;cell@PDA细胞表面褶皱;磁性纳米颗粒封装的细胞表面粗糙并且有颗粒物覆盖。(4)通过研究紫外光、高温(40℃)、低温(-20℃)和75%乙醇等外界环境对脱硫菌WQ-01A的胁迫作用,结果发现,脱硫菌WQ-01A对紫外光较敏感,直接暴露在紫外光下1 min,细胞生长就会受到明显的抑制,存活率只有30%,而人工孢子经过2 min的紫外光照射,细胞的存活率仍然可以达到50%以上,甚至cell@PDA细胞存活率可以达到60%。其次,脱硫菌WQ-01A对低温更具有耐受性,经过10 min的低温处理,游离细胞与人工孢子的存活率均可以达到60%,生长状况良好。但是经过10 min的高温处理,游离细胞的代谢活性降低,细胞存活率不足40%,而人工孢子细胞经过30 min高温后,细胞的存活率仍然有50%。最后将游离细胞与人工孢子直接浸泡在75%乙醇溶液中,发现浸泡3min后细胞均出现死亡现象,但是游离细胞的死亡率较人工孢子的死亡率更高,分别为70%和50%。