苯并[a]芘对毛霉EPS特征的影响

为了明确毛霉胞外聚合物(Extracellular polymertic substances,EPS)在多环芳烃修复中的作用机理,研究了不同浓度苯并[a]芘(BaP)诱导下毛霉EPS的提取量(TOC)和主要化学成分含量(糖类、蛋白质、腐植酸和DNA)的变化规律,采用三维荧光光谱(3D-EEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等方法分析了不同条件下EPS蛋白含量和自身结构的变化。结果表明,当BaP浓度为40 mg·L~(-1)时,单位生物量所产生的毛霉EPS的提取量、糖类含量、蛋白质含量和腐植酸含量均达到最大值,分别为1 407.22 mg·g-1、700 g·g-1、564 g·g-1和174 g·g-1;3D-EEM结果显示,当BaP浓度为40 mg·L~(-1)时,荧光类蛋白质(峰A和峰B)强度分别达到最大值68.91 a.u和245.6 a.u;FTIR分析结果表明,在BaP的诱导下,与空白相比,EPS的细胞质蛋白质酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带向长波方向发生了红移现象;SEM分析结果显示,随BaP浓度的增大,毛霉EPS表面逐渐呈现板结现象,当BaP浓度为40 mg·L~(-1)时,毛霉EPS呈毛绒状,孔隙达到最大。以上分析结果表明,BaP破坏毛霉EPS原有结构,低浓度BaP促进真菌EPS的分泌,EPS中的蛋白质和多糖在毛霉代谢降解BaP过程中起到了主要作用。     

分枝杆菌胞外聚合物(EPS)对芘增溶作用的影响

为阐明分枝杆菌胞外聚合物(EPS)在土壤多环芳烃(PAHs)微生物修复过程中的作用机理,以芘为研究对象,研究在不同pH值、温度和EPS浓度条件下,EPS对芘增溶作用的影响。结果表明:在固定EPS浓度下,48 h内芘在EPS中的溶解量先增高后降低,于8 h芘溶解度达到最大值,为0.368 mg/L;当温度升高时(15~35℃),EPS浓度从65.2 mg/L增加到422.6 mg/L,芘溶解量的变化趋势均为先升高后降低,在25℃、216.3 mg/L条件下,芘溶解量达到最大值;随着pH值升高(pH值范围为1~9),芘的溶解量先升高后降低,于pH值=5(自然)时溶解量最多。研究证实了EPS能够促进芘的溶解,通过芘的溶解量受温度、EPS浓度及pH值影响而变化的研究,推测EPS增溶芘的作用过程,其中影响芘溶解的主要物质为蛋白质。     

高效多环芳烃降解菌的筛选、鉴定及降解特性分析

多环芳烃(PAHs)是环境中普遍存在的一类高毒且较难降解的有机污染物。筛选高效降解菌,采用微生物降解PAHs,对于消除PAHs的环境污染和毒性具有重要的意义。采用萘平板法初筛、氧化还原酶活性复筛,筛选到3株PAHs高效降解菌,分别命名为B5、sh4、sh2。经16S rDNA基因序列分析鉴定,依次为伯克氏菌(Burkholderia)、罗尔斯通菌(Reutropha)、中华单胞菌(Sinomonas)。降解条件优化结果表明:B5、sh4、sh2均能以萘、蒽、芘为唯一的碳源,120 h内,三个菌株对单一萘(200 mg/L)、蒽(100 mg/L)、芘(50 mg/L)的降解率分别达到81%、65%、53%以上;混合多环芳烃萘(200 mg/L)、蒽(100 mg/L)、芘(50 mg/L)的降解率分别为:82.17%—99.13%、70.76%—87.25%、52.59%—75.07%。PAHs的降解率与其分子量相关,同时PAHs的分子量也影响着菌株B5、sh2的生长活性。相比较而言,菌株B5、sh4、sh2均具有较强PAHs降解能力;菌株B5对PAHs降解效果最佳,可能与其氧化还原酶活性高有关;菌株sh4对芘的耐受力强,具有降解高分子量多环芳烃的潜能。     

微生物胞外聚合物对土壤中芘降解效果的促进作用

研究外加不同浓度胞外聚合物（ EPS ）对芽孢杆菌和黑曲霉降解土壤中芘效果的影响。结果表明,在100 mg／kg芘污染土壤中添加芽孢杆菌 EPS由411．78 mg／kg 增加到2779．54 mg／kg,土壤中芘的残余浓度减少6．27 mg／kg;向土壤中接种芽孢杆菌0．86亿 CFU／kg,芘的降解率为36．99％, EPS 由411．78 mg／kg 增加到2779．54 mg／kg,芘残留浓度下降到47．72 mg／kg。黑曲霉EPS由1387．68 mg／kg增加到3844．37 mg／kg,土壤中芘的残余浓度由42．36 mg／kg降至31．12 mg／kg;向土壤中接种黑曲霉1．0亿CFU／kg,EPS浓度由1387．68 mg／kg增加到3844．37 mg／kg,芘残留浓度降至38．15mg／kg。因此,真菌和细菌的EPS具有较强的降解土壤中芘的能力,且EPS浓度越高土壤中芘的降解效果越好。     

真菌细胞色素P450与多环芳烃浓度及降解率的相互关系

以菲、芘作为多环芳烃代表污染物,采用室内培养方法,研究了 4种真菌细胞色素 P450含量与多环芳烃( PAHs)浓度及降解率的相互关系.结果表明,在一定的浓度范围内(菲 0～ 200 mg· L-1、芘 0～ 100 mg· L-1),菲、芘浓度与真菌 P450含量呈明显正相关,菲、芘浓度与真菌 P450含量之间表现出明显的剂量-效应关系.在上述浓度内 ,真菌降解多环芳烃的能力与真菌 P450含量之间也表现出明显的剂量-效应关系.在选用的 4株真菌中, Zj1(镰刀菌)降解菲和芘的能力最强, Zj3(小克银汉)次之, Zj2(毛霉)和 Zj4(青霉)降解能力较弱.     

混合菌降解土壤中多环芳烃的试验研究

PAHs生物降解程度受多种因素影响.通过筛选驯化PAHs降解菌,研究混合菌对土壤中菲、芘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、茚并(1,2,3-cd)芘的生物降解性能,并考察污染时间对土壤中PAHs降解效果的影响.结果表明,筛选的混合菌具有很强的PAHs降解能力,缩短了PAHs生物降解的半衰期,且PAHs起始降解速率较快,之后趋于平缓.27 d内土壤中的菲、芘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧葸、茚并(1,2,3-cd)芘的平均降解率分别为98.14%、89.97%、88.47%、63.55%、65.24%、60.49%,其中菲在5 d之内的降解率高于93%.污染210 d的土壤中各PAHs的起始降解速率高于污染50 d的土壤,因此污染时间越长,PAHs生物降解的停滞期越短.     

胞外聚合物对土壤中苯并芘的降解

研究从Pseudomonas sp.DNBe-S1中分离出的胞外聚合物(EPS)对苯并芘(Ba P)在污染土壤中的降解。结果表明,EPS的主要成分是蛋白质,含量为68%;EPS可以促进土壤中Ba P的降解,并且Ba P的降解率随着EPS的添加体积增加而提高。35 d后,Ba P在土壤中的降解率从20%(未添加EPS)提高到79%(添加15 m L EPS悬浮液)。该结果可为EPS在多环芳烃(PAHs)污染土壤的生物修复中的作用提供新的见解。     

丛枝菌根对土壤中多环芳烃降解的影响

以菲和芘为多环芳烃(PAHs)代表物,紫花苜蓿(Medicagos ativa L.)为宿主植物,研究了丛枝菌根(AM)对土壤中PAHs降解的影响.供试5种丛枝菌根真菌(AMF)为Glomus mosseae、Glomus etunicatum、Glomus versiforme、Glomus constrictum和Glomusintraradices.土样中菲和芘的起始浓度分别为0~170.6mg·kg-1和66.06mg·k-1.结果表明,PAHs污染土壤中,AMF对紫花苜蓿的侵染状况良好.20~60d,供试5种AMF对土壤中菲的修复效率均在91%以上.与有植物无AMF对照相比,接种AMF后土壤中菲和芘的残留浓度明显降低,其中Glomus mosseae、Glomus versiforme、Glomus constrictura对菲和芘降解的促进效果最好.AM作用下,紫花苜蓿吸收积累对菲、芘降解的贡献率小于1.4%;而接种AMF明显提高了土壤微生物的数量和活性,这应是AM促进土壤中菲、芘降解的-个重要机理.     

萘、菲、芘在土壤中的降解及其对植物生长的影响

【目的】分析多环芳烃(PAHs)萘、菲、芘在土壤中随时间的降解情况及其对小麦、小白菜生长的影响。【方法】采用盆栽试验,以小麦和小白菜为供试植物,研究PAHs不同起始含量(0(空白对照),50,100,200,500mg/kg)下土壤中萘、菲、芘残留量随时间的变化情况以及PAHs对植物发芽、生长的影响。设置小麦种植组、无植物对照组、无植物土壤灭菌对照组3个处理,研究种植小麦对土壤中PAHs萘、菲、芘含量的影响。【结果】小麦和小白菜种植90d时,土壤中萘、菲、芘的平均残留量分别为其起始含量的25.88%,29.84%和47.25%,萘、菲在土壤中的残留比率相差不大,而芘在土壤中的残留比率明显高于萘和菲。随着时间的推移,土壤中萘、菲、芘的残留量均逐渐降低,90d时残留量表现为芘菲萘。土壤中的萘、菲、芘对小白菜的发芽率和生长都有明显的抑制作用,并且土壤中PAHs起始含量越大,这种抑制作用越明显。PAHs对小麦发芽及生长情况的影响与小白菜有所差异,当土壤中PAHs的起始含量为0~100mg/kg时,PAHs对小麦的发芽具有一定的促进作用,而当PAHs起始含量超过100mg/kg时,其对小麦的发芽表现出抑制作用;与空白对照相比,不同含量PAHs对小麦生长的影响不明显。种植30d时,小麦种植组土壤中的萘、菲、芘残留量较起始含量(300mg/kg)分别减少了20.92%,21.75%和21.23%,较无植物对照组分别降低了9.75%,8.77%和9.96%,较无植物土壤灭菌对照组分别降低了8.88%,16.10%和16.14%。【结论】植物的存在能明显促进土壤中PAHs的降解,这是土壤微生物与植物共同作用的结果。     

均匀设计在固定化毛霉载体配方优化中的应用

将均匀设计方法应用于固定化毛霉(Mucorsp.)载体配方优化中。在单因素实验基础上,采用U(1557)均匀设计表对影响毛霉生长的主要营养因子进行优化,利用SPSS建立了固定化毛霉对土壤中芘、苯并(a)芘(BaP)和总多环芳烃(PAHs)降解率的回归方程。结果表明,全相关系数分别达到0.999,0.997和0.997。而后通过无约束规划求解获得了固定化载体最佳配方:玉米芯92.1%,豆饼4.8%,CaSO41.6%,白糖1.4%,MgSO40.2%,有效地提高了固定化毛霉对土壤中PAHs的降解率,为将固定化微生物技术应用于非流体介质中PAHs污染的原位修复提供了可行途径,而且该载体配方用料来源广泛,成本低廉,工艺简单,安全无毒。     

芘降解菌Ⅱ的培养条件及芘降解率研究

通过选择性富集培养,从沈抚灌区石油污染土壤中分离到1株芘降解细菌Ⅱ,该菌株能以芘为唯一碳源生长。通过对菌株Ⅱ培养条件优化,确定其最佳培养条件为pH值7.0,温度30℃,150 mL容积三角瓶装液量50 mL。并测定了菌株Ⅱ对不同浓度芘的降解率,结果表明,在培养10 d后,该菌株Ⅱ对培养基中浓度为50 mg/L,100 mg/L,150 mg/L和200 mg/L的芘的降解率分别为83.06%,90.6%,94.3%,78.13%。     

1株苯并[a]芘高效降解菌的分离鉴定

以苯并[a]芘为唯一碳源反复驯化,从长期受苯并[a]芘污染的土壤中分离筛选出1株高效降解苯并[a]芘的菌株A12,经形态及生理生化特征分析,初步鉴定为睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)。菌株A12在苯并[a]芘质量浓度为5 mg/L、温度为28℃条件下,振荡培养12 d,苯并[a]芘的降解率可达到28%。     

小麦粉中多环芳烃的污染特征及评价

优化了小麦粉中多环芳烃(PAHs)的提取方法,利用高效液相色谱法对30份小麦粉样本进行18种PAHs含量测定,以苯并[a]芘毒性为当量因子,分析小麦粉中PAHs污染特征。结果表明,采用正己烷直接提取小麦粉中PAHs,方法简单,提取效果较好。小麦粉中4种PAHs总量范围为0.93~8.64μg/kg;18种PAHs的总量范围为6.29~80μg/kg;苯并[a]芘的含量范围为0~1.08μg/kg。本研究中30份样本均能达到我国国家标准对小麦粉中苯并[a]芘限量要求,均能达到德国安全技术认证(GS认证)对18种PAHs限量要求,但有1份小麦粉超出欧盟[Regulation(EC)No.835/2011]对苯并[a]芘限量要求,10份小麦粉超出4种PAHs限量要求,对人体存在一定健康风险。污染特征分析表明,虽然小麦粉中PAHs主要由2~3环PAHs构成,但小麦粉的毒性主要是由5~6环PAHs贡献。     

东莞市蔬菜基地多环芳烃的污染特征研究

利用气相色谱-质谱技术分析了东莞市典型蔬菜基地灌溉水、土壤和蔬菜中属于美国国家环保局优控污染物的16种多环芳烃(PAHs)化合物的污染特征。结果表明,灌溉水中仅检出少数PAHs化合物,且含量较低。土壤和蔬菜中均检出14种PAHs化合物,其中土壤中PAHs化合物总含量在0.048～1.799mg/kg之间,主要化合物为菲和芘,部分化合物超过美国土壤控制标准;蔬菜中ΣPAHs在0.174～3.261mg/kg(干重)之间,多数低于1.0mg/kg。大部分蔬菜中检出5种以上PAHs化合物,含量以低于0.50mg/kg为主,主要化合物为芘、菲、萘、蒽和荧蒽。致癌性化合物苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽和苯并(k)荧蒽的检出率较低但含量高达1.0mg/kg左右。因此,东莞市蔬菜基地已受到PAHs不同程度的污染。     

环芳烃芘对拟南芥的生物毒性效应

[目的]研究多环芳烃（PAHs）对植物生理生化的影响。[方法]以模式植物拟南芥为试验材料,研究4环PAHs芘胁迫对拟南芥生长的影响及抗氧化酶活性及叶片超微结构的变化。[结果]芘胁迫下拟南芥根长呈现低浓度促进生长、高浓度受抑制的现象,叶片香毛簇随着芘浓度的增加发生畸变。0.25mmol/L的芘胁迫28d后,叶绿素含量显著降低,拟南芥的光合作用过程受到抑制。随胁迫浓度的升高,拟南芥叶片中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性显著增强;过氧化氢酶（CAT）的活性先上升后下降,不同浓度芘胁迫下,拟南芥叶片中过氧化氢的平均含量都高于对照。在亚细胞水平上的观察也证实芘处理的拟南芥叶片中叶绿体的数量相对减少,出现肿胀现象,叶肉细胞受到严重损伤,光合作用受阻。[结论]该研究可为PAHs对植物的致毒机理以及PAHs污染土壤的植物修复材料筛选提供一些参考。     

多环芳烃芘对拟南芥的生物毒性效应

[目的]研究多环芳烃（PAHs）对植物生理生化的影响。[方法]以模式植物拟南芥为试验材料,研究4环PAHs芘胁迫对拟南芥生长的影响及抗氧化酶活性和叶片超微结构的变化。[结论]芘胁迫下拟南芥根长呈现低浓度促进生长、高浓度受抑制的现象,叶片香毛簇随着芘浓度的增加发生畸变。0.25 mmol/L的芘胁迫28 d后,叶绿素含量显著降低,拟南芥的光合作用过程受到抑制。随胁迫浓度的升高,拟南芥叶片中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性显著增强;过氧化氢酶（CAT）活性先上升后下降,不同浓度芘胁迫下,拟南芥叶片中过氧化氢的平均含量都高于对照。在亚细胞水平上的观察也证实芘处理的拟南芥叶片中叶绿体的数量相对减少,出现肿胀现象,叶肉细胞受到严重损伤,光合作用受阻。[结果]该研究可为PAHs对植物的致毒机理以及PAHs污染土壤的植物修复材料筛选提供一些参考。     

白腐真菌对PAHs的吸附和降解特征及Tween 80和Cu2+的强化作用

为揭示白腐真菌对多环芳烃(PAHs)的去除特性,采用间歇培养方式考察了白腐真菌对萘、菲、芘的吸附和降解特征,以及Tween80和Cu2+对白腐真菌去除萘、菲、芘的影响。吸附试验结果表明,当萘、菲、芘的初始浓度分别为30.0、1.0、0.1mg L-1时,白腐真菌灭活菌对它们的吸附作用显著高于活菌,其最大吸附率分别为29.3%、38.2%、70.6%。降解试验结果表明,在培养前期,白腐真菌对萘和菲的降解能力很弱,而培养后期降解作用占总去除率的59.6%~77.3%。然而,白腐真菌对芘的累计降解率仅为28.8%。在吸附和降解的共同作用下,萘、菲、芘的去除率最终达到了46.9%、53.5%和73.7%。另外,发现Tween80和Cu2+可以促进白腐真菌对PAHs的去除。当Tween80浓度介于0.1~1.0g L-1时,萘和菲的去除率随Tween80浓度的增加而增加,而芘的去除率随Tween80浓度的增加而呈现先增加后降低的变化趋势。Tween80不仅可以促进白腐真菌的生长,同时能提高漆酶活性。低浓度Cu2(≤+1.25mmol L-1)可以提高白腐真菌的漆酶活性,从而提高萘、菲、芘的去除率,且在Cu2+为0.25mmol L-1条件下的强化作用最为显著,分别比对照(无Cu2+)提高了77.3%、60.9%和23.2%。     

芘胁迫对玉米幼苗生长及生理指标的影响

[目的]探讨芘胁迫对玉米幼苗生长及生理指标的影响。[方法]通过水培试验,研究了4个浓度（0、0.5、1.0和2.0mg/L）的芘对2种玉米市祥1号（敏感品种）和广甜3号（耐性品种）幼苗生长及生理指标的影响。[结果]在试验浓度范围内,随芘浓度的升高,市祥1号叶绿素a和叶绿素b含量呈先升高后降低的趋势,相对生长量和绝对生长速率呈下降趋势,根系和叶片丙二醛（MDA）含量呈上升趋势;广甜3号相对生长量、绝对生长速率和叶绿素a含量呈先上升后下降趋势,叶绿素b和根系MDA含量呈上升趋势,叶片MDA含量呈下降趋势。与对照相比,市祥1号在0.5～1.0mg/L芘处理时叶绿素a和叶绿素b含量显著增加,芘浓度≥2.0mg/L时则显著降低,芘浓度≥1.0mg/L时根系和叶片MDA含量显著增加,而相对生长量和绝对生长速率显著降低;广甜3号在芘浓度≥1.0mg/L时叶绿素a和叶绿素b含量显著增加。芘浓度与敏感品种市祥1号的相对生长量和绝对生长速率呈显著负相关,与根系MDA含量呈显著正相关;芘浓度与耐性品种广甜3号叶绿素b含量和根系MDA含量呈显著正相关。[结论]为玉米苗期的管理措施提供了依据。     

芘胁迫对玉米幼苗生长及生理指标的影响

[目的]探讨芘胁迫对玉米幼苗生长及生理指标的影响。[方法]通过水培试验,研究了4个浓度（0、0.5、1.0和2.0 mg/L）的芘对2种玉米市祥1号（敏感品种）和广甜3号（耐性品种）幼苗生长及生理指标的影响。[结果]在试验浓度范围内,随芘浓度的升高,市祥1号叶绿素a和叶绿素b含量呈先升高后降低的趋势,相对生长量和绝对生长速率呈下降趋势,根系和叶片丙二醛（MDA）含量呈上升趋势;广甜3号相对生长量、绝对生长速率和叶绿素a含量呈先上升后下降趋势,叶绿素b和根系MDA含量呈上升趋势,叶片MDA含量呈下降趋势。与对照相比,市祥1号在0.5～1.0 mg/L芘处理时叶绿素a和叶绿素b含量显著增加,芘浓度≥2.0 mg/L时则显著降低,芘浓度≥1.0 mg/L时根系和叶片MDA含量显著增加,而相对生长量和绝对生长速率显著降低;广甜3号在芘浓度≥1.0 mg/L时叶绿素a和叶绿素b含量显著增加。芘浓度与敏感品种市祥1号的相对生长量和绝对生长速率呈显著负相关,与根系MDA含量呈显著正相关;芘浓度与耐性品种广甜3号叶绿素b含量和根系MDA含量呈显著正相关。[结论]为玉米苗期的管理措施提供了依据。     

不同种类蔬菜幼苗对多环芳烃胁迫的生理反应

为了探索多环芳烃对蔬菜幼苗生长和生理特性的影响。分别以0.3、0.6、0.9 mg/L等不同浓度的16种多环芳烃对黄瓜、菜心、萝卜进行胁迫培养,以不加多环芳烃的幼苗为对照,研究多环芳烃胁迫下各蔬菜幼苗的生长和生理响应。结果表明,黄瓜的叶宽、鲜质量、CAT活性、POD活性以及萝卜的叶绿素b含量、CAT活性在0.3 mg/L PAHs处理时达到最小值。处理浓度为0.6 mg/L时,黄瓜的POD活性、菜心的维生素C含量和萝卜的MDA含量最小。黄瓜的干质量、菜心的鲜质量以及萝卜的鲜质量、POD活性在0.9 mg/L PAHs处理下达到最小值。不同浓度的PAHs处理对黄瓜和菜心叶片叶绿素的合成和光合作用以及萝卜的维生素C含量均有促进作用。随着PAHs处理浓度的升高,黄瓜和菜心的MDA含量呈上升趋势,在0.9 mg/L PAHs处理下达到最大值。不同种类蔬菜幼苗对PAHs具有不同生理反应的原因之一,可能与它们叶片结构的不同导致吸收PAHs量的差异有关。