全氟丁烷磺酸耐受菌株的筛选及其胁迫下胞外聚合物的组成特征

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全氟丁烷磺酸(PFBS)是一种短链全氟化合物,因为它与全氟辛烷磺酸(PFOS)的元素组成及物理结构相似,且其半衰期、生物积累性和毒性明显小于PFOS,被大量生产用于代替中长链PFCs广泛应用于工业和生活消费品的生产。一方面PFBS具有脏器、免疫、神经、生殖及发育毒性等,对人类的生命健康存在很大威胁;另一方面PFBS高的水溶性和流动性,使其具有比PFOS更高的全球污染潜力。胞外聚合物(EPS)在微生物修复有机污染物的过程中起着重要作用。本文针对水、土环境中全氟化合物的污染问题,以PFBS为研究对象,从阜新某氟化工污水处理厂污泥中筛选出PFBS耐受菌,探究了耐受菌对PFBS的去除效果,并对耐受菌进行了16S r DNA鉴定;研究并筛选了耐受菌EPS的提取方法,不同浓度PFBS胁迫下耐受菌的生长量、代谢活性和EPS组成特征,以及耐受菌对不同浓度PFBS去除效果和去除机理,为研发PFBS污染微生物修复技术、完善微生物修复原理提供科学依据。其主要研究结果如下:(1)通过驯化、筛选、纯化从辽宁省阜新市某氟化工污水处理厂的污泥中分离出三株PFBS耐受菌(H1、B2和YH3),研究了PFBS胁迫下不同耐受菌株活性特征及其对PFBS去除率的影响,并对耐受菌株进行了鉴定。结果表明,接种量为2%、PFBS浓度为100μg·L-1时、培养4天后H1、B2和YH3菌对PFBS去除率分别为33.18%、19.95%和41.94%。其中,H1菌对PFBS的适应性相对较强,而YH3菌对PFBS的去除效果相对较高;16S r DNA鉴定表明,H1菌为Pseudomonas(假单胞菌属),B2菌为Serratia(沙雷氏菌属),YH3菌为Pseudomonas。(2)运用加热法、超声法和EDTA法对YH3菌EPS进行了提取,并通过三维荧光光谱和红外光谱进行分析。结果表明,与EDTA法和超声法对比,加热法对YH3菌EPS中的蛋白质和腐殖酸提取量最大,提取量分别为46.92 mg·L-1和62.46 mg·L-1,比EDTA法提高了24.79%和6.33%,比超声法提高了142.36%和25.22%;三维荧光光谱显示加热法对芳香族蛋白质类物质和腐殖酸的提取效率高,红外光谱显示加热法对提取EPS中-OH、-NH、-COOH和芳香族类官能团比较有利。(3)研究了不同浓度(0、100、200、500、1000μg·L-1)PFBS胁迫下YH3菌的生长适应性、EPS组成特征。结果表明,在PFBS为100μg·L-1时,YH3菌的OD600和ETSA值相对较高(4 h时为0.340和27.049),环境适应性更好;不同浓度PFBS对YH3菌EPS的抑制作用为1000μg·L-1>200μg·L-1>500μg·L-1>100μg·L-1>0μg·L-1。当PFBS浓度为100μg·L-1时,对蛋白质和腐殖酸的抑制作用最小,含量分别下降了9.29%和3.78%;当PFBS浓度为200μg·L-1时对多糖的抑制作用最小,含量下降了7.46%。(4)研究了YH3菌对不同浓度PFBS的去除效果,并通过三维荧光光谱和红外光谱分析探讨了PFBS去除机理。结果表明,不同浓度PFBS胁迫下YH3菌对PFBS均有一定的去除作用,去除率为36.84%~46.43%,其中,YH3菌对100μg·L-1PFBS的去除率最大,为46.43%。三维荧光和红外光谱结果表明,EPS蛋白质、腐殖酸和多糖中的酰胺、O-H和C-O基团可以提供吸附点位,参与PFBS的去除过程。
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