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均三嗪类除草剂的生物降解及其调控

作　者: 赵宇华
导　师: 冯孝善
学　校: 浙江大学
专　业: 环境工程
关键词: 生物降解 CIET 细胞提取 降解中间产物 生物降解速率 除草剂污染 多种微生物 开环作用 吸着能力 微生物细胞
分类号: X592
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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内容摘要


本试验从不同的、曾被均三嗪类除草剂污染过的环境中分离到四株能降解CIET的细菌菌株，对它们的生理生化、分子生物学特性以及对均三嗪类除草剂的降解性作了系统研究；总结如下： 1．分离到的四个菌株，根据Biolog试验和16S rRNA序列，初步定为：Agrobacterium sp.strainR01、Pseudomonas sp.strain R02、Agrobacterium sp, strainR03和Pseudomonas sp.strain R04，均为杆状，G~-，能以CIET为唯一碳源或氮源。 2．在降解CIET的过程中，四个菌株具有去除侧链和开环作用，降解力较强，菌株R02能分解高浓度CIET(＞1000ppm)。四个菌株具有较宽的基质谱，能分解多种均三嗪类除草剂，但降解速率有差异。 3．分离菌株与其它伴生菌共同培养，CIET降解中间产物OIET不累积，并能达到最大细胞密度和CIET去除率。表明多种微生物共同降解比单一微生物降解更有效。 4．微生物细胞成为表面带负电荷的有机吸附物颗粒，对带正电荷的弱碱化合 中文扬要物CIET具有吸着能力。土壤和污泥表面有腐殖质等，对CIET亦有一定的吸着作用。CIET被吸着后，其生物降解速率降低。 5．菌株R02细胞提取物在1 小时内将90％CIET转化为水溶物，粗提物能在－70C下贮存几个月而不失活，但煮沸过的细胞提取物对CIET不起降解作用，这说明菌株R02的可溶酶能转化CIET。 6．在土壤和污泥中，接种菌株R04，能明显促进CIET降解，其强降解趋势能维持相当长时间。这表明菌株R04能定殖新环境，与土著微生物共同降解CIET。在接种的同时，加柠檬酸钠，能促进土著微生物生长，更有效地分解CIET。 7．利用生物反应器能对被CIET污染的介质进行易位生物修复，在最适条件下，即最适进水浓度、反应器有机负荷、水力滞留时间、供氧量、进水叫等，使反应器良好运行，从而达到理想的去除率。

全文目录


致谢  4-5
符号与缩写  5-7
中文摘要  7-9
英文摘要  9-16
第一章 文献综述  16-62
  1.1 环境中的化学污染物  16-17
    1.1.1 化学品的数量  16
    1.1.2 环境污染物的转归  16-17
  1.2 污染环境的生物修复  17-21
    1.2.1 污染环境的修复  17-18
    1.2.2 生物修复的概念、优点和局限性  18-19
    1.2.3 生物修复三原则  19
    1.2.4 生物修复的类型  19-21
  1.3 微生物的降解作用  21-30
    1.3.1 降解微生物  21-23
    1.3.2 基质代谢的生理过程  23-24
    1.3.3 污染物生物降解的动力学  24-27
    1.3.4 共代谢  27-28
    1.3.5 微生物的去毒作用  28-29
    1.3.6 微生物的激活作用  29-30
  1.4 化学结构对生物降解性的影响  30-33
    1.4.1 一般规律  30-32
    1.4.2 抗生物降解物  32
    1.4.3 吸着作用  32-33
    1.4.4 陈化、隔离和络合  33
  1.5 环境条件与生物降解  33-39
    1.5.1 非生物因子对生物降解的影响  33-37
    1.5.2 生物因子对生物降解的影响  37-39
  1.6 农药的降解  39-44
    1.6.1 氯代环烃类农药  39-40
    1.6.2 卤代芳香烃类农药  40
    1.6.3 氯代环戊二烯类农药  40-41
    1.6.4 氯代苯氧羧酸类农药  41
    1.6.5 氨基甲酸酯类农药  41-42
    1.6.6 拟除虫菊酯类农药  42
    1.6.7 酰胺类农药  42-43
    1.6.8 有机磷农药  43
    1.6.9 其它农药  43-44
  1.7 微生物系统的人工调控  44-50
    1.7.1 微生物的驯化  44-45
    1.7.2 菌株接种  45-47
    1.7.3 基因工程菌  47-50
    1.7.4 原生质体融合  50
  1.8 三嗪类除草剂的生物降解  50-62
    1.8.1 三嗪类除草剂的通性  51-52
    1.8.2 阿特拉津的生物降解  52-62
第二章 Agrobacterium sp.菌株R01对阿特拉津以及其它三嗪类化合物的降解  62-76
  2.1 摘要  62
  2.2 材料与方法  62-65
    2.2.1 化学试剂  62-63
    2.2.2 富集和分离  63-64
    2.2.3 静止细胞的CIET降解  64
    2.2.4 代谢物的鉴定  64
    2.2.5 [U-~(14)C-环]CIET降解  64-65
    2.2.6 CIET的生物吸附  65
  2.3 结果  65-73
    2.3.1 菌株R01的分离及特性  65-67
    2.3.2 菌株R01对CIET降解特性  67-69
    2.3.3 菌株R01静止细胞对[~(14)C]CIET的降解  69
    2.3.4 菌株R01与伴生菌L01对CIET共同降解  69-70
    2.3.5 菌株R01对其它均三嗪类化合物的降解  70-73
    2.3.6 菌株R01对CIET的吸着作用  73
  2.4 讨论  73-76
第三章 Pseudomonas sp.菌株R02的分离特性以及对三嗪类除草剂的矿化  76-89
  3.1 摘要  76
  3.2 材料与方法  76-79
    3.2.1 培养基  76
    3.2.2 纯培养分离  76-77
    3.2.3 细菌鉴定  77
    3.2.4 细菌生长的测定  77
    3.2.5 静止细胞对CIET的代谢  77-79
    3.2.6 细胞粗提物的CIET降解  79
    3.2.7 土壤实验  79
    3.2.8 分析方法  79
  3.3 结果  79-87
    3.3.1 以CIET为唯一氮源的单一细胞的分离  79-80
    3.3.2 CIET降解菌的分类特征  80
    3.3.3 活性细胞对CIET的代谢  80-81
    3.3.4 R02静止细胞对CIET、CEET和CE(tB)T的降解  81-83
    3.3.5 细胞提取物对CIET的降解  83-84
    3.3.6 土壤中CIET的降解  84-85
    3.3.7 单一三嗪和混合物的降解  85-87
  3.4 讨论  87-89
第四章 Agrobacterium sp.菌株R03对阿特拉津污染土壤的生物修复  89-102
  4.1 摘要  89
  4.2 材料与方法  89-93
    4.2.1 富集培养与分离  89
    4.2.2 分离物鉴定  89-90
    4.2.3 接种物制备  90
    4.2.4 矿化与降解  90-92
    4.2.5 基质范围  92
    4.2.6 HPLC分析  92
    4.2.7 接种土壤与降解  92-93
  4.3 结果  93-99
    4.3.1 菌株R03形态以及生化特性  93
    4.3.2 菌株R03的代谢与生长降解菌的分类特征  93-96
    4.3.3 菌株R03在土壤中接种与降解  96-99
  4.4 讨论  99-102
第五章 Pseudomonas sp.菌株R03在生物反应器或土壤中对三嗪类除草剂的降解  102-114
  5.1 摘要  102
  5.2 材料与方法  102-105
    5.2.1 细菌菌株与培养条件  102-103
    5.2.2 显微镜  103
    5.2.3 分类鉴定  103
    5.2.4 生长试验  103-104
    5.2.5 菌株R04对OIET和CIET的降解  104
    5.2.6 反应器运行  104
    5.2.7 土壤和污泥中的[~(14)C]OIET和[~(14)C]CIET的降解  104-105
    5.2.8 分析方法  105
  5.3 结果  105-112
    5.3.1 分类特性  105
    5.3.2 生长特性  105-107
    5.3.3 菌株R04对[~(14)C]OIET和[~(14)C]CIET的降解  107-108
    5.3.4 反应器试验  108-110
    5.3.5 土壤和污泥中的[~(14)C]OIET和[~(14)C]CIET的降解  110-111
    5.3.6 在土壤和污泥中接种CIET降解菌  111-112
  5.4 讨论  112-114
第六章 全文讨论  114-119
  6.1 均三嗪类化合物的降解微生物  114
  6.2 CIET的降解  114-116
    6.2.1 脱烷基(即脱乙基或脱异丙基)  114-115
    6.2.2 水解(即脱氯，用羟基取代)  115-116
    6.2.3 开环  116
  6.3 其它均三嗪类化合物的生化转化  116
  6.4 与伴生菌株一起对CIET的降解  116-117
  6.5 细胞和土粒对CIET的吸着作用  117
  6.6 细胞提取物对CIET的降解  117-118
  6.7 生物反应器的异位生物修复  118
  6.8 菌株接种加速CIET的降解  118-119
参考文献  119-128
个人简历  128-130

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 农用化学物质、有毒化学物质污染及其防治
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