1-氯萘、2-氯萘的生物降解实验研究

论文摘要

1-氯萘、2-氯萘广泛地存在于空气,水,底泥,土壤,和生物体等环境中。目前,水环境污染也引起了世界各国的特别关注。由于1-氯萘、2-氯萘的光降解和超声波降解对于处理环境中微量的有机物污染并不实用,而且会对环境造成二次污染,所以生物降解是1-氯萘、2-氯萘在环境中分解的重要途径。因此,本课题采用能降解萘和1,4-二氯萘的一株纯菌株为研究对象,研究了在唯一碳源和能源以及有共代谢基质萘的情况下,菌株对不同浓度的1-氯萘和2-氯萘降解效果及其动力学研究。同时对其所产生的降解产物也进行了研究。实验结果表明,在唯一碳源和能源下,菌株对低浓度的1-氯萘和2-氯萘可以完全降解,并且降解速率很快。10mg/L、20mg/L的1-氯萘和2-氯萘在几个小时内就已经彻底降解。随着浓度的提高,菌株对1-氯萘和2-氯萘的降解率减小。50mg/L的1-氯萘和2-氯萘在降解6天后的降解率分别为52.8%和56.74%。实验还发现,在同一浓度,同一降解条件下,2-氯萘的降解速率大于1-氯萘。10mg/L的2-CN在2h内已经彻底降解。而10mg/L的1-CN需要1h。同样20mg/L的2-CN在3h内已经彻底降解。而20mg/L的1-CN需要7h。而在共代谢基质萘存在时,对1-氯萘和2-氯萘的降解有促进作用,50mg/L的1-氯萘和2-氯萘能彻底降解。应用1stOpt软件对试验数据进行非线性拟合,结果发现,在不存在生长底物和能量底物下,1-氯萘和2-氯萘的降解动力学遵循共代谢降解动力学模型1和模型3。对菌株降解1-氯萘和2-氯萘的降解产物进行GC-MS分析发现,1-氯萘通过单加氧基生成氯代萘酚,通过双加氧基生成氯代萘二酚。由于羟基化的位置不同,可能生成几种同分异构体。然后代谢产物环裂解生成含有吡喃酮的C10H5ClO4,C10H5ClO4可以转化为氯代萘酸酐,然后进一步生成氯代水杨酸。和1-氯萘的生物降解一样,2-氯萘也是首先通过加氧基生成氯代萘酚和氯代萘二酚,然后代谢产物环裂解生成含有吡喃酮的C10H5ClO4,C10H5ClO4可以转化为氯代萘酸酐,进一步生成氯代水杨酸。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 多氯萘的性质及其使用
• 1.2.1 多氯萘的性质
• 1.2.2 多氯萘的使用
• 1.3 多氯萘的环境行为
• 1.3.1 水体中的PCNs
• 1.3.2 污泥中的PCNs
• 1.3.3 土壤中的PCNs
• 1.3.4 空气中的PCNs
• 1.3.5 生物体中的PCNs
• 1.3.6 生物的累积性
• 1.4 多氯萘的毒性
• 1.4.1 PCNs对人体的毒性
• 1.4.2 PCNs对动物的毒性
• 1.4.3 PCNs的新陈代谢
• 1.5 多氯萘的降解研究现状
• 1.5.1 超声波降解
• 1.5.2 光降解
• 1.5.3 微生物降解
• 1.5.4 降解产物的研究
• 1.6 课题的提出与研究内容
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 常用储备液及其配方
• 2.1.3 培养基配方
• 2.1.4 试验仪器
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 细菌数量的测定
• 2.2.2 1-氯萘、2-氯萘的GC检测条件的确定
• 2.2.3 标准曲线的确立
• 2.2.4 分析方法
• 第3章 1-氯萘、2-氯萘的生物降解
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 培养基
• 3.1.2 生物降解实验
• 3.2 不同初始浓度下1-氯萘、2-氯萘的降解
• 3.3 1-氯萘、2-氯萘生物降解好氧量的计算
• 3.4 1-CN、2-CN的对比研究
• 3.5 生长基质对1-CN、2-CN的降解的影响
• 3.5.1 共代谢基质的作用
• 3.5.2 不同生长基质富集菌对1-CN、2-CN氯萘降解的影响
• 3.5.3 加入生长基质对1-CN、2-CN降解的影响
• 第4章 1-氯萘、2-氯萘的降解动力学研究
• 4.1 传统的生物降解动力学模型
• 4.2 有机污染物降解的共代谢反应模型
• 4.2.1 不存在生长底物和能量底物的共代谢
• 4.2.2 存在生长底物和能量底物的共代谢
• 4.3 试验数据的非线性拟合
• 4.3.1 1stOpt简介
• 4.3.2 试验数据的非线性拟合结果
• 第5章 1-氯萘、2-氯萘代谢产物的研究
• 5.1 实验材料与方法
• 5.1.1 仪器及检测条件
• 5.1.2 样品的前处理
• 5.1.3 样品的硅烷衍生化
• 5.1.4 二级质谱扫描
• 5.2 代谢产物的分析
• 5.2.1 氯离子的测定
• 5.2.2 1-CN的GC-MS分析
• 5.3 1-CN、2-CN生物降解途径探讨
• 结论
• 参考文献
• 致谢