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生物氧化锰的形成及其对典型环境雌激素的氧化降解

作　者: 季虹
导　师: 陈建孟；姜理英
学　校: 浙江工业大学
专　业: 环境科学
关键词: 生物氧化锰雌二醇乙炔基雌二醇动力学氧化降解
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 71次
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内容摘要

环境雌激素在环境中的分布越来越广,其对于人体和动物的危害也日渐凸显,人们越来越关注环境雌激素的环境行为和降解行为。生物氧化锰能吸附去除和氧化降解环境中的有机污染物和重金属,是研究经济高效水环境治理的新方向。本研究在金华水稻土中富集得到具有锰氧化能力的混合菌落,考察了该混合菌落对环境雌激素的吸附去除效果,发现其对雌二醇(E2)和乙炔基雌二醇(EE2)并没有明显的吸附去除能力,到60 h时吸附量分别为2.4%和10%。并以锰氧化菌生成的生物氧化锰为氧化剂,以化学氧化锰为对照,考察其对环境雌激素的氧化降解能力,发现E2和EE2对生物氧化锰的氧化作用有较强的反应感受性,在反应进行60 h时,分别降解了70%和52%,其中生物氧化锰对E2的降解效果优于化学氧化锰,而对EE2的降解则反之。对比了两个不同体系(投加生物氧化锰菌悬液和锰氧化菌中投加锰离子)对环境雌激素的降解,结果显示两个体系对E2和EE2的降解趋势是一致的,但是由于前者初期锰氧化物含高,因此降解能力高于后者。最后,考察了不同反应条件(pH和氧化锰投加量)对生物氧化锰氧化降解环境雌激素的影响,发现酸性条件有利于生物氧化锰对E2和EE2的氧化降解,在中性条件下,E2和EE2的降解率随生物氧化锰投加量的增加而增加。分析GC/MS中的图谱,可以得到生物氧化锰氧化降解雌激素的主要中间产物是雌酮(E1),然后E1再被进一步降解。利用重组基因酵母法评价了反应样品中的雌激素总体活性变化,可以发现雌激素的总体活性都有所降低,说明生物氧化锰不但能够有效降低雌激素浓度,同时也能够降低雌激素的总体活性。使用了SEM, TEM-EDX, XRD和XPS对生物氧化锰进行形貌分析与表征,发现在菌表面有少量生物氧化锰存在,该生物氧化锰的存在形式主要是Mn2O3和MnO2,新生成的生物氧化锰具有纳米尺寸,长时间培养后得到的生物氧化锰老化成结晶度较高的氧化锰。本文的研究结果可为环境雌激素的氧化降解技术提供基础数据,也为理解环境雌激素在土壤中的环境行为提供理论支持,对环境雌激素的污染控制具有重要的实际意义。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-14
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 研究内容和目的  12
  1.3 课题的创新之处  12-13
  1.4 课题来源  13-14
第二章文献综述  14-25
  2.1 环境雌激素  14-20
    2.1.1 环境雌激素的定义与分类  14-15
    2.1.2 环境雌激素的污染现状及危害  15-17
    2.1.3 环境雌激素的检测方法  17-19
    2.1.4 环境雌激素的降解方法  19-20
  2.2 生物氧化锰  20-25
    2.2.1 锰的环境问题  20
    2.2.2 锰氧化物的类型  20-21
    2.2.3 生物氧化锰在环境中的重要作用  21-22
    2.2.4 锰氧化细菌及锰氧化物的生物成因  22-23
    2.2.5 生物氧化锰的检测与表征  23-25
第三章实验装置与方法  25-35
  3.1 实验仪器与试剂  25-28
    3.1.1 实验仪器  25-26
    3.1.2 实验试剂  26-28
  3.2 实验方法  28-35
    3.2.1 锰氧化细菌的富集  28
    3.2.2 生物氧化锰的制备  28
    3.2.3 水合氧化锰的制备  28
    3.2.4 锰离子的测定  28-29
    3.2.5 生物氧化锰的测定  29-30
    3.2.6 E2、EE2 氧化降解实验方法  30-31
    3.2.7 降解实验中E2、EE2 及降解产物的测定  31
    3.2.8 降解实验中雌激素总体效应的测定  31-33
    3.2.9 生物氧化锰的氧化速率测定  33
    3.2.10 生物氧化锰的表征  33-35
第四章生物氧化锰降解E2 的动力学研究  35-59
  4.1 E2 降解的反应动力学研究  36-50
    4.1.1 锰氧化细菌对E2 的吸附特性研究  36-37
    4.1.2 生物氧化锰与化学氧化锰降解E2 的比较  37-43
    4.1.3 初始投加锰离子对氧化降解E2 的影响  43-49
    4.1.4 降解产物分析  49-50
  4.2 影响因子对E2 降解的影响  50-59
    4.2.1 pH 值对E2 降解效果的影响  50-55
    4.2.2 二氧化锰投加量对E2 降解的影响  55-59
第五章生物氧化锰降解EE2 的动力学研究  59-77
  5.1 EE2 降解的反应动力学研究  59-70
    5.1.1 锰氧化细菌对EE2 的吸附特性研究  59-61
    5.1.2 生物氧化锰与化学氧化锰降解EE2 的比较  61-65
    5.1.3 初始投加锰离子对氧化降解EE2 的影响  65-68
    5.1.4 降解产物分析  68-70
  5.2 影响因子对EE2 降解的影响  70-77
    5.2.1 pH 值对EE2 降解效果的影响  70-74
    5.2.2 生物氧化锰投加量对EE2 降解效果的影响  74-77
第六章生物氧化锰的形成和特性研究  77-86
  6.1 生物氧化锰的形成及鉴定  77-78
  6.2 锰氧化细菌的革兰氏染色  78-79
  6.3 扫描电镜(SEM)  79-80
  6.4 透射电镜-能谱仪(TEM-EDX)  80-82
  6.5 X 射线衍射分析(XRD)  82-84
  6.6 X 射线光电子能谱(XPS)  84-86
第七章结论与建议  86-88
  7.1 结论  86-87
  7.2 建议  87-88
参考文献  88-97
致谢  97-98
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生物氧化锰的形成及其对典型环境雌激素的氧化降解

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