含氧芳香烃降解机理及其加氧酶的诱导研究-环境科学专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑 西安建筑科技大 学硕士学位论文 PAGE PAGE 10 PAGE PAGE 13 人类应该通过各种方式来促进自然界积累在环镜中的多环芳煌的降解 。 1.2 多环芳怪的危害 PAHs具有致甜性、致盹性和致突变性等极强的 三致效应(8)0 PAHs因其水溶 性差及稳定的环状结构等特性 ，不易被生物体利用转化，它们对生物细胞的具有 很强的破坏作用 ，从而抑制了普通微生物的生长[判。美国环保局(U S-EPA)把 16种 对人体危害较大的 PAHs列入优先监测名单 ，其中代表物苯并 [artt:是特强致癌物 质[叫。 PAHs在;It生成 、迁移、转化和l 降ff#过程中 ，通过呼吸道、皮肤 、消化道等 避入人体，极大地威胁着人类的身体健康 。人长期处于多环芳;隆污染的环境中， 会引起急性或慢性伤害，研究表明 人类及动物癌症病变有 70% 90%是由环境中 PAHs化合物所引起的 [11-1匀， PAHs 的化学结构与其致癌活性有关，除致癌性外，多 环芳;怪还可能引起人类及动物.úu.系统和淋巳系统的损伤。 绝大多数PAHs及其中间代谢产物在参 与生物机体的氧化还原系统时可以产生 活性氧，从而造成蛋白质和 l脂类等生物大分子的过氧化，使生物膜的损伤{叫。 PAHs 经紫外线照射后其毒性变大，即光毒效应 [1飞已经有学者。5)对 PAHs及其衍生物的 致癌性、胚胎莓，性及光毒性进行了具体的研究。研究证实[叫绝大多数 N02-PAHs可 导致染色体峭变，增加恶性肿瘤的发生率，是直接致突变物质。每[与多环芳经反 应产生多环芳;怪氯代衍生物，可使多种非致癌 PAHs转变成具直接致突变活性的物 质，氮杂环PAHs 的致拙活性如今也引起极大关注 ，其中碱性组分具有更高的致癌 性和 致突变性 1.3 微生物降解多环芳怪的研究现状 1.3.1 微生物降解多环芳怪的特性 PAHs 在环境中的降解有多种途径，包括挥发 、化学氧化、光氧化、土壤颗粒 吸收及浸滤等问。但多环芳怪在环境中具有污染面广而散，不易集中治理等特点。 研究表明自然界 广泛存在的微生 物具有很强的 代谢能力，微 生物降解是 PAHs 主要 降角lí途径之一 ，一直受到环挠学家的高度重视 [17- 18)。环境中降解 P址始的微生物包 括细菌 、真菌和藻类 ，其中细菌在微生物降解 PAHs 中发挥了主要作用。近年来分 离到的可降解 P赴1s 细菌主要包括假单胞菌属 、芽抱杆菌属 、分枝杆菌属、鞠氨醉 单胞菌属 、节杆菌属、伯克氏菌属和黄杆菌属寄 ?[叫。 刘世亮等的研究表明 ，微生物主要有两种降解多环芳煌的方式 : 一种是微生 物以 P址is 为唯一的碳源和能源生长;另一种降fflll{ 方式是微生物将 多环芳短与其他 的有机质进行共代谢 。沈德中等的研究表明，微生 物降解 PAHs 的难易程度取决于 微生物降解酶的适应程度以及多环芳;怪化学结构的复杂性 。此外， 影响微 PAHs 生物降fflll{ 的因素还包括温度 、pH、金属离子 、氧含盐、培养基和 PAHs 浓度等(20) ? 目前发现及研究的能降解 P址位的微 生物大多是好氧微生 物。在氧气的参与 下，可 以分为单加氧途径和l双加氧途径。在多环芳;怪加氧酶的作用下 ，氧气可直 接与底物分子结合 ，对 PAHs 的环进行轼化。产力n轼酶的微生物， 卫:降j解多环芳怪 的第一步一般是挂基 化， 然后再断开来环 ，产生璇础酸 、乙酸、延胡索酸 、丙嗣 酸和 乙M等，同时 产生 C02 和IH20(21) 。 1.3.2 多环芳怪生物降解酶学研究进展 近年来 ，针对特定的一种多环芳怪 的代谢途径研究越来越 多，一方面通过检 测降解过程中各种各样 的活性轼化酶来推 测 多环芳怪的降解路径间 ，另一方面通 过检测多环芳怪代谢的 中间产物推测 P肚is 降解路径(23) 。由于各种微生物对各类 PAHs 的降解机制不同 ，同和11 微生物在降解同种多环芳:怪时也有不 至一种降解转化 路径 。 在微生物|锋解多环芳 娃过程中参与的 降解酶主要有i(:l.加1氧酶 、双力11氧酶辛[1过 年L化物酶等。单加轼酶 、双力11轼酶是微生物代谢 多环芳娃过程中两种重要 的酶， 这是因为微生物降解多环芳怪过 程司马要 分子氧来催化多环芳腔的水解 。使氧分子 中的两个年L原子都参与 到多环芳;怪分子中的酶是双力11氧酶。双力11氧酶有两类 ，一 类是芳环援基 化双加氧酶，这些酶反应时市要还原辅酶 (NADH、NADPH) 辛[1 02， 它们对底物进行双娃基 化从而形成相应 的二醉。另 一类是芳环断裂双力11氧酶