菲对土壤酶活性的影响

采用室内培养方法,选择菲作为PAHs代表物,探讨了菲与土壤酶活性之间的关系。结果表明,当菲的添加浓度>100μg·kg-1时,添加菲后的3d时间里,土壤中脲酶活性有被抑制的现象;添加菲后的7d时间里,土壤中脱氢酶活性被抑制,土壤磷酸酶的活性却被激活;当菲的添加浓度为100～2400μg·kg-1时,土壤过氧化氢酶活性没有显著变化。土壤脲酶、脱氢酶、磷酸酶的活性可以作为菲污染土壤的生态毒理指标,并且观察它们在添加菲后的第1d到第7d的变化最为重要。

共基质对10株细菌降解苯并芘的作用研究

从石油污染的污泥中分离驯化出10株细菌(SB01～SB10),利用生物摇床实验对其降解苯并芘(BaP)的效能进行试验,研究了有(或无)共基质(葡萄糖Glu,或菲PHE)对细菌降解BaP的影响,并采用ANOVA和Tukey多重比较进行分析。结果表明(,1)当以BaP为惟一碳源和能源且BaP初始浓度为50mg·L-1时(MS1),SB01的降解率最高,5d可降解31.0%;以Glu为共代谢基质时(MS2),SB09的降解率最高,可达36.9%;以PHE为共代谢基质时(MS3),SB01对BaP的降解率为46.0%。(2)Glu对SB01、SB02、SB03、SB07、SB10降解BaP有抑制作用,对SB01抑制作用最明显,使SB01的降解率降低了13.1%,Glu对SB05,SB08降解率无明显促进或抑制作用。(3)PHE对细菌降解BaP均表现出促进作用,对SB01的促进作用最明显,使其降解率提高15.0%。(4)Glu对SB09的促进作用大于PHE的促进作用,而对SB06,PHE的促进作用大于Glu。

固定化微生物对多环芳烃污染土壤的降解

利用微生物固定化技术,研究了微生物固定化菌剂对土壤中菲、蒽、芘、(艹屈)和苯并(a)芘的降解动态,并且采用Michaelis-Menton和Monod动力学模型对结果进行拟合。结果显示,4种处理(TB02、TB07、TBB03、TBB08)均有降解菲、蒽、芘、(艹屈)和苯并(a)芘的能力。其中,处理TB02的降解能力强、降解速率快、半衰期短且处理成本低,而处理TB07则需要较长时间作用于PAHs污染土壤,其降解能力才能充分发挥出来。当菲、蒽、芘、散发出(艹屈)和苯并(a)芘的初始浓度均为20mg·kg-1时,42d后,TB02对菲、蒽、芘、(艹屈)和苯并(a)芘的降解率分别为84.32%、85.24%、82.59%、43.75%和62.25%;133d后,TB07对5种污染物的降解率分别为95.00%、95.24%、90.93%、74.82%和72.20%。通过比较5种污染物半衰期,其可降解性由大到小依次为菲、蒽、芘、苯并(a)芘、(艹屈)。

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。

Remediation of Persistent Organic Pollutants (POPs) in Two Different Soils

Persistent organic pollutants (POPs) are a set of chemicals that are toxic, persist in the environment for long periods of time, and biomagnify as they move up through the food chain. The most widely used method of POP destruction is incineration, which is expensive and could result in undesirable by-products. An alternative bioremediation technology, which is cheaper and environ-mentally friendly, was tested during this experiment. Two different soil types containing high and low organic matter (OM) were spiked with 100 mg/kg each of pyrene and Aroclor 1248 and planted with three different species of grasses. The objective of the study was to determine residue recovery levels (availability) and potential effectiveness of these plant species for the remediation of POPs. The results showed that recovery levels were highly dependent on the soil organic matter content—very low in all treatments with the high OM content soil compared to recoveries in the low OM soil. This indicates that availability, and, hence, biodegradability of the contaminants is dependent on the organic matter content of the soil. Moreover, the degree of availability was also significantly different for the two classes of chemicals. The polyaromatic hydrocarbon (PAH) recovery (availability) was extremely low in the high organic matter content soil compared to that of the polychlorinated biphenyls (PCBs). In both soil types, all of the plant species treatments showed significantly greater PCB biodegradation compared to the unplanted controls. Planting did not have any significant effect on the transformation of the PAHs in both soil types; however, planting with switchgrass was the best remedial option for both soil types contaminated with PCB.

邻苯二酚2,3-双加氧酶基因克隆、定位和高效表达

采用特异性引物 ,以菲、芘降解菌株ZL5的代谢性质粒为模板 ,扩增出邻苯二酚 2 ,3-双加氧酶 (C2 3O)基因 .将该基因和表达载体pET - 30a(+)连接 ,转化E .coliJM10 9(DE3) ,获得了高效表达的转化子 .SDS -PAGE结果表明 ,转化子的C2 3O蛋白不仅在细胞内存在 ,而且能被分泌到胞外 ,薄层扫描显示 ,转化子细胞内和细胞外表达蛋白总量占细胞总蛋白的 4 2 % .酶活分析表明 ,分布在转化子细胞内、外的表达蛋白都具有较高的C2 3O比活力 .Southern杂交将菌株ZL5的C2 3O基因定位在内生质粒的不同酶切片段上 .图 5表 1参 12

芘在土壤中的共代谢降解研究

高分子量多环芳烃 (PAHs)的降解通常以共代谢方式进行 .研究比较了高分子量多环芳烃代表种类芘作为唯一C源和能源的降解过程和有共代谢底物存在下芘的降解过程 ,结果表明 ,2 5d后前者中芘的降解率5 7% ,而后者中芘的降解率为 80 % .且有共代谢底物存在下 ,芘在降解过程中半衰期缩短 ;水杨酸 ,邻苯二甲酸 ,琥珀酸钠能作为共代谢底物提高芘的降解率 ,琥珀酸钠效果最好 .芘和低分子量多环芳烃之间也有共代谢关系 ,菲促进了芘的降解 ,但萘未出现同样的结果 .此外 ,这阐明了共代谢原理和适宜作高分子量多环芳烃共代谢底物的物质 .

土壤的芘污染与土壤酶活性

选择芘作为多环芳烃(PAHs)代表污染物、敏感土壤酶作为污染物的生态毒理指标,探讨芘暴露下土壤酶活性的变化。结果表明:芘的添加浓度>50μg·kg-1时,对土壤脲酶、土壤脱氢酶活性有先抑制、后激活的作用,对土壤磷酸酶活性有激活作用;芘的添加浓度为50～1200μg·kg-1时,对土壤过氧化氢酶活性没有影响。土壤脲酶、脱氢酶、磷酸酶活性有可能作为芘污染土壤的生态毒理指标。

土壤中多环芳烃的微生物降解及土壤细菌种群多样性

利用室内模拟方法,研究中、低浓度多环芳烃(PAHs)污染土壤的微生物修复效果,阐明土壤微生物(接种和土著)与PAHs降解的关系.结果表明:投加PAHs高效降解菌可以促进土壤中PAHs的降解,2周内效果显著;典型PAHs降解的难易程度依据为:菲<蒽<芘<苯并(a)芘和屈艹;细菌种群丰度和多样性均与PAHs降解呈负相关关系,同一处理细菌种群结构随时间变化不大.对于中、低浓度PAHs原位污染土壤,增强土著菌的活性是提高土壤PAHs降解率的有效途径之一.

污染土壤中苯并(a)芘的微生物降解途径研究进展

苯并(a)芘(BaP)是一种具有强致癌、致畸和致突变的多环芳烃(PAHs)。为了修复BaP污染的土壤,探索其降解途径是很重要的。为此,综述了国内外有关污染土壤中苯并(a)芘的微生物降解情况,对不同真菌、细菌降解苯并(a)芘的能力、代谢途径、共代谢底物以及环境影响因素进行了介绍和比较,提出了苯并(a)芘中间代谢产物的累积及其环境毒性方面的研究是修复苯并(a)芘污染土壤的重要方向。

污染土壤中多环芳烃的共代谢降解过程

The biodegradation of most PAHs with high molecular weight is carried out by means of cometabolism. The development of the theory about cometabolic degradation is reviewed in this paper, and the achievements on the cometabolic degradations of PAHs are also summarized. It is demonstrated that glucose, biphenyl, organic acids and mineral oil could be used as cometabolic substrate to enhance the degradation rate of PAHs, and there are complex interactions in the microbiological degradation process among different PAHs. Some low molecular PAHs could serve as cometabolic substrate, which could also be used to enhance the transformation rate of high molecular weight recalcitrant PAHs. To achieve the cometabolic degradation of the PAHs in the soils, the following problems must be solved: the screening out of efficient degradative strains, the selection of the appropriate cometabolic substrate, the addition of surfactant if necessary and the optimization of operational parameters with the contaminated soils. These problems are the important parts of the project for the cometabolic degradation of PAHs in the soils.

细河河水及其沿岸地下水水质的有机污染特征

调查了沈阳市细河河水及其沿岸地下水水质中石油类和美国环保局(USEPA)"黑名单"上的16种优先控制多环芳烃(PAHs)的有机污染现状,评价细河污染带来的生态风险。结果表明:细河河水中石油类浓度和16种PAHs总浓度范围分别为0.031～1.819mg.L-1和0.026～0.384μg.L-1,平均浓度分别为1.007mg.L-1和0.151μg.L-1;细河沿岸地下水中石油类浓度和16种PAHs总浓度范围分别为0.020～0.987mg.L-1和0.051～0.389μg.L-1,平均浓度分别为0.364mg.L-1和0.133μg.L-1;细河河水和地下水中的石油类污染严重;河水中的PAHs浓度在流经规模较大的城镇或乡镇处出现高值点,苯并(b)荧蒽和苯并(k)荧蒽在河水与地下水中的检出率较高,对水生生态系统健康构成了潜在的威胁。

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0～200mg·L-1、芘0～100mg·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。

植物CytP450和抗氧化酶对土壤低浓度菲、芘胁迫的响应

以小麦(Triticum acstivnm)为供试植物,草甸棕壤为供试土壤,以微粒体细胞色素P450及抗氧化酶SOD、POD和CAT酶活性为指标,进行了土壤中菲、芘单一及复合胁迫响应研究。结果初步表明,菲、芘胁迫引起植物体内解毒代谢和抗氧化防御酶反应。菲、芘单一胁迫浓度为1mgkg-1时对细胞色素P450产生显著诱导;4mgkg-1时P450酶含量明显被抑制,表明低浓度菲、芘单一胁迫对植物代谢解毒系统产生损伤;而菲、芘复合1mgkg-1时P450酶含量明显被抑制,说明菲、芘复合胁迫对植物的代谢解毒具有协同毒性效应。土壤中菲、芘单一胁迫未引起SOD酶活性的明显改变,复合胁迫下SOD酶活性出现微弱下降;菲、芘单一胁迫对CAT和POD酶活性具有显著抑制作用;复合胁迫对CAT产生抑制作用,而POD酶活性并未对菲、芘复合产生增强毒性响应。研究从代谢解毒和抗氧化防御酶系统两方面,为土壤低浓度PAHs污染诊断提供了实验依据。

渤黄海沉积物中的多环芳烃和多氯联苯及其与生态环境的耦合解析

海洋沉积环境中多氯联苯（PCBs）和多环芳烃（PAHs）的研究对于揭示其污染历史、来源途径、迁移转化以及评价其对环境的潜在生态风险都有重要的科学意义和应用价值，本研究选择我国典型近海中比较开阔的南黄海和受人为影响严重的渤海湾沉积物中的PAHs和PCBs作为主要研究对象，结合对生态环境对应关系的剖析，系统研究了沉积物中PAHs和PCBs的地球化学分布特征、影响控制因素、演变趋势、潜在生态风险等，获得了以下系统的认识： 1.南黄海表层沉积物中多环芳烃和多氯联苯的分布与沉积类型及模式相一致，受控于“沉积类型-动力过程-来源途径”。PCBs含量（范围：518～5848 pg/g，平均值：1715 pg/g）低于受人为影响严重的长江口、珠江口和渤海，分布具有中部海区＞东部海区＞西部海区的特征；PCBs随着沉积物粒径的减小和粘土含量的增加而增加，且与总有机碳（r=0.61，p＜0.01）含量呈显著线性正相关，表明PCBs在沉积物中的分布受控于被水动力过程原动力控制的沉积类型与沉积模式。 2. 1914～2004年间，南黄海沉积物中PAHs和PCBs的变化比较显著，在时间序列上经历了三个明显的不同阶段。近90年来，PAHs和PCBs在柱状样中垂直分布随深度的增加而降低，即近年南黄海沉积物中PAHs和PCBs的残留水平比上世纪初明显增加。其中1914～1932年间，PAHs和PCBs保持在较低的水平；1932～1962年间，PAHs和PCBs的含量发生急剧的变化，在1932～1944和1956～1962年两个时间段，PAHs和PCBs的含量达到峰值；自1962年至今，PAHs和PCBs呈稍有增加趋势。PAHs的组成和特征组分比值分析显示，1920～1944年间PAHs主要来自石油产品泄漏，1944～1980年间，主要来自草/木材/煤燃烧，1980年至2004年则显示出石油和燃烧产物混合来源的特征。 3.渤海湾沉积物中的PAHs、PCBs、DDTs和HCHs的分布模式不同，反映了这四种污染物的地球化学行为存在着明显的差异性。PAHs、PCBs、DDTs和HCHs的含量范围为149.0～393.4 ng/g，360.8～1728.3 pg/g，462.2～2007.3 pg/g和4.31～33.8 ng/g。马颊河口、海河口和黄河口附近的海区的沉积物中PAHs和PCBs的含量显著高于渤海湾内其它站位，DDTs在湾外沉积物中的含量大于湾内，在海河口附近站位测得HCHs含量的最高值，在其它站位其浓度变化不大。PAHs特征成分的比值显示渤海湾沉积物中PAHs主要来源于草/木材/煤燃烧的产物经过大气的输运过程进入水体；DDTs和HCHs的组成显示，在DDTs和HCHs被禁用后仍有新的输入源。 4.南黄海沉积物POPs总体水平不高，其环境污染危害和潜在生态风险不大，从沉积物POPs的角度来说南黄海的环境质量较好。潜在生态危害指数评价表明，渤海湾沉积物中芴可能会产生潜在的生态风险，DDTs和HCHs的含量低于一类沉积物质量标准值，总体而言，其沉积物质量良好，潜在生态风险较低。 论文的创新性点在于：1）首次研究了近百年南黄海沉积物中多环芳烃和多氯联苯的演变趋势，判断了其来源并对近百年二者的潜在生态风险进行评价。2）系统剖析了南黄海及渤海湾的生态环境与PAHs和PCBs的耦合关系，对阐明POPs的毒理效应有重要的科学意义。3）系统解析了渤海湾沉积物中PAHs，DDTs和HCHs的污染现状，来源和迁移途径，可为科学开发和利用渤海海域提供重要的理论依据。