血红密孔菌对水中BDE-47/Cu2+的去除及菌体响应机制

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多溴联苯醚(PBDEs)和重金属在电子垃圾拆解地拥有较高的检出率,其中,对生物具有很高毒性的2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)在PBDEs同系物中检出率和含量最高;Cu在电子垃圾拆解地也有很高的含量。白腐真菌因分泌的非专一性功能酶对有机污染物具有高效的降解效果而被广泛应用于持久性有机污染物的去除。本论文选择血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)作为受试菌种,研究其对BDE-47/Cu2+复合污染的去除机理及菌体在污染物胁迫下的响应。主要研究成果如下:(1)当pH在2-7之间变化时,BDE-47的去除率随体系pH值的升高先增加后降低,pH值为5时去除率最高(61.2%);Cu2+的去除率随pH的增加而增加,pH大于5后,Cu2+的去除率趋于稳定。因此,培养基的pH设为5。P.sanguineus接种量为0.5%、1.5%、2.5%、3.5%和5%时,0.5 mg//BDE-47的去除率分别为30.5%、43.35%、51.0%、51.9%和 52.1%,2 mg/L Cu2+的去除率分别为 32.3%、52.1%、66.0%、66.6%和 66.7%。因此,实验体系P.sanguineus的接种量定为2.5%。(2)培养4 d的菌体胞内酶对BDE-47的去除率最高为27.9%,培养3 d的菌体胞外酶对BDE-47的去除率最高为27.7%。P450酶抑制剂胡椒基丁醚(PB)存在时,BDE-47的去除率与对照组相比有所降低,说明胞内P450酶参与了 BDE-47的去除。胞外酶对BDE-47的降解在前3 d与LiP和MnP的活性成正相关关系,而反应3 d后,这两种酶的活性降低,而BDE-47的降解率维持稳定,可能是因为Lac活性升高的原因,因此可以推导出,LiP、MnP和Lac在BDE-47降解过程中均起着一定的作用。(3)BDE-47降解过程中检测到6种代谢产物(6’-羟基-2,2’,4,4’-四溴联苯醚(6’-OH-BDE-47)、5’-羟基-2,2’,4,4’-四溴联苯醚(5’-OH-BDE-47)、2’-羟基-2,2’,4-三溴联苯醚(2’-OH-BDE-28)、4’-羟基-2,4,4’-三溴联苯醚(4’-OH-BDE-17)、2,4-二溴苯酚(2,4-DBP)和4-溴酚(4-BP))。结合实验结果和前人研究报道,BDE-47的降解路径可能有:(Ⅰ)在功能酶的催化作用下,两个苯环之间发生醚键断裂,形成单环的溴苯酚2,4-DBP和4-BP;(Ⅱ)体系中的OH-取代苯环上的Br-而转化为羟基化中间产物,进一步发生醚键断裂转化为溴苯酚;(Ⅲ)BDE-47脱溴还原生成2,4,4’-三溴联苯醚(BDE-17)、2,2’,4-三溴联苯醚(BDE-28)等低溴类联苯醚,并发生羟基化生成羟基多溴联苯醚(OH-PBDEs)(4’-OH-BDE-17、2’-OH-BDE-28),生成的 OH-PBDEs 进一步发生醚键裂解形成溴苯酚。(4)低浓度的Cu2+(≤2 mg/L)通过促进菌体蛋白及有机酸等的分泌从而促进对BDE-47和Cu2+的去除,而高浓度的Cu2+(≥5 mg/L)对菌体有不利影响从而降低了对污染物的去除能力。
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