環(huán)境有機化學-微生物降解多溴聯(lián)苯醚課件

1、微生物降解多溴聯(lián)苯醚學號 姓名2012.xx.xx主要內容多溴聯(lián)苯醚介紹PBDEs生物降解展望好氧微生物對PBDEs的降解混合微生物功能群對PBDEs降解厭氧微生物對PBDEs的降解1.多溴聯(lián)苯醚介紹多溴聯(lián)苯醚（Polybrominated Diphenyl Ethers）簡稱PBDEs常作為阻燃劑使用用于商業(yè)的PBDEs主要有3種，為十溴聯(lián)苯醚、八溴聯(lián)苯醚和五溴聯(lián)苯醚化學通式為C12H(0-9)Br(1-10)O多溴聯(lián)苯醚引發(fā)的環(huán)境問題及其危害環(huán)境中PBDEs的產生PBDEs非常穩(wěn)定，很難通過物理化學方法降解，能在環(huán)境介質中長期存在PBDEs具有強親脂性，半揮發(fā)性和生物富集性PBDEs在大氣

2、、土壤、水體、生物體內均廣泛存在PBDEs具有各種生物毒性，如：甲狀腺功能失調，學習和記憶能力減弱，行為舉止異常，聽覺神經(jīng)損害等，若過多積聚于睪丸卵巢等靶器官，則會降低精子數(shù)，造成胎兒畸形，甚至引發(fā)癌癥。2.好氧微生物對PBDEs的降解白腐菌錳過氧化物酶對2,2,4,4-四溴聯(lián)苯醚的降解 高士祥等人在此文獻中以白腐菌模式菌種 Phanerochaete chrysosporium 為對象，研究其分泌的胞外酶錳過氧化物酶（MnP）對環(huán)境中最常檢測到的2,2,4,4-四溴聯(lián)苯醚（BDE-47）的好氧降解，考察不同-環(huán)糊精濃度對該酶降解BDE-47的影響，并初步探討了胞內細胞色素P450的作用。Mn

3、P活性在第 9天開始出現(xiàn)，在第11天達到最大。而LiP活性一直很低。因此本研究中以此培養(yǎng)基所展開的系列實驗均近似假設胞外酶為MnP的貢獻。白腐菌培養(yǎng)的前5天，MnP 沒有活性，加入BDE47也沒有誘導MnP 的提前產生。從第7天開始白腐菌MnP對BDE47有顯著降解作用，這與MnP活性出現(xiàn)的時間一致，說明BDE47的降解與MnP活性相關。低濃度重金屬對蠟狀芽孢桿菌復合菌降解BDE209性能的影響 王婷等利用蠟狀芽孢桿菌（XPB、XPC）復合菌對BDE-209進行降解，發(fā)現(xiàn)它們具有高效的脫溴能力，在1d的時間內，在不加入重金屬物質時脫溴能力達到14.16%，在加入重金屬過后 ，該復合菌的脫溴能力

4、也達到13.9%。而且在降解過程中該復合菌能夠吸附低濃度的重金屬銅、鉛、鋅。但是重金屬的過量存在會造成BDE-209的降解率降低，該復合菌在降解BDE-209的過程中檢測到酚類物質的生成和含量增加。降解產物中沒有檢測到毒性更強的低溴代聯(lián)苯醚說明該實驗具有一定的安全性，可望應用于一些受電子垃圾污染地區(qū)的生物修復。3.厭氧微生物對PBDEs的降解 相對于好氧微生物降解而言，多溴聯(lián)苯醚的厭氧降解速度大為減慢，他們先是通過脫溴作用使高溴代聯(lián)苯醚轉化為低溴代聯(lián)苯醚，然后再進一步降解。 厭氧情況下的多溴聯(lián)苯醚的降解，在脫溴過程中并沒有出現(xiàn)類似與有氧狀態(tài)下苯環(huán)上羥基或者甲氧基化的情況，而是轉化生成無溴的聯(lián)苯

5、醚進一步降解。 發(fā)現(xiàn)多溴聯(lián)苯醚的降解符合準一級反應動力學（在營養(yǎng)充足，微生物生長不受限制的情況下），且苯環(huán)間位和對位上的溴要先于鄰位被取代 。 研究中以BDE-209為材料，發(fā)現(xiàn)BDE-209脫溴迅速，并且檢測到五溴、六溴、七溴、八溴、九溴聯(lián)苯醚的含量。在所有的厭氧降解多溴聯(lián)苯醚的過程中，降解方式非常相似，即通過不斷脫去溴原子而產生低溴代聯(lián)苯醚，而且間位和對位脫溴優(yōu)先，這也和Andreas等的結果相符。AndreasTokarz 結合目前厭氧微生物降解多溴聯(lián)苯醚的研究來看，厭氧微生物的降解有如下特點：特點（1）PBDEs的降解速率與溴化程度成反比，溴取代位點數(shù)量的增加將降低PBDEs的降解速率

6、（2）脫溴反應優(yōu)先發(fā)生在苯環(huán)的間位和對位，鄰位最不易脫溴（3）加入一些共代謝底物能夠加快PBDEs的脫溴速率（4）厭氧微生物對PBDEs的降解存在特異性，不同的厭氧菌的降解速率也存在很大差異，在降解過程中 ，微生物群落結構發(fā)生變化。4.混合微生物功能群對PBDEs降解好氧微生物降解厭氧微生物降解混合微生物群降解 首先對PBDEs的污染水和底泥進行厭氧預處理，使其生成低溴代的PBDEs，同時可以加入一些共代謝底物和采用模擬生物體系反應，使厭氧脫溴反應加快。然后進行好氧處理，進一步脫溴生成聯(lián)苯醚，繼而開環(huán)裂解生成苯酚和黏糠酸進入TCA循環(huán)，從而徹底降解。參考文獻1高士祥,阮久莉,王勐,白腐菌錳過氧

7、化物酶對2,2，,4,4，-四溴聯(lián)苯醚的降解,環(huán)境科學與技術,2012,35(1)：20-242Zhou J,Jiang W,Ding J,et al.Effect of Tween 80 and beta-cyclodextrin on degradation of decabromodiphenyl ether (BDE-209) by white rot fungi J.Chemosphere,2007,70(2):172-1773王婷，尹華，彭輝，等.低濃度重金屬對蠟狀芽孢桿菌復合菌降解BDE-209性能的影響J. 環(huán)境科學,2008,29(7):1967-19724Gerecke A C,Giger W,Hartmann P C,et al . Anaerobic degradation of brominated flame retardent in sewage sludge J.Chemosphere,2006,64(2):311-3175Tokarz J A, Ahn M Y , Leng J,et al. Reductive debromination of Polybrominated Diphenyl Ethers in anaerobic sediment and a biomimeti