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多溴联苯醚(PBDEs)是一类应用广泛的溴代阻燃剂,作为新兴的持久性有机污染物,给人类健康和生态环境造成了极大的潜在危害。目前PBDEs的降解方法主要有化学降解和生物降解。但是研究发现化学降解PBDEs中间会产生毒性更大的低溴取代PBDEs,对环境仍然存在较大的风险隐患。生物降解以其环境友好、有效和低成本而受到广泛关注。本研究以PBDEs同系物中化学性质最稳定和人类暴露水平最高的十溴联苯醚(BDE-209)为代表污染物,以从PBDEs重污染土壤中分离筛选出的一株对BDE-209具有高效降解作用的好氧菌—绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)为实验菌株,利用绿脓杆菌及其酶实现了 PBDEs的高效降解和无害化矿化。主要研究成果如下:分离筛选PBDEs高效降解菌株,并研究其降解特性和机理。获得一株对BDE-209具有较好降解效果的好氧菌,经鉴定为Pseudomonas aeruginosa,其降解效果优于已报道的好氧菌株。在最优降解条件下,菌株P.aerugainos在5 d内对20 mg L-1 BDE-209降解率和脱溴率分别为85.12±1.13%和56.03 ±1.37%,其粗酶在5 h内对BDE-209的降解率和脱溴率分别为92.77±0.51%和49.86±0.85%。P.aeruginosa对BDE-209的生物降解主要通过脱溴和加氧反应生成低溴代PBDEs和溴苯酚,最后溴苯酚通过三羧酸循环进一步矿化生成 CO2 和 H2O。为深入了解降解机理,研究绿脓杆菌生物降解BDE-209过程中细胞和酶的变化。结果表明高的细胞表面疏水性(CSH)有利于细胞吸附BDE-209,高细胞膜渗透性有利于BDE-209进入细胞进行降解代谢。红外光谱分析出P.aeruginosa细胞壁上的多糖和蛋白质可能参与吸附BDE-209,同时在降解过程中还观察到细胞凋亡和细胞表面形貌的变化。通过双向电泳分析鉴定出12个差异表达蛋白,其中过氧化物酶和ATP合成酶可能在BDE-209生物降解中起关键作用,NAD-依赖性琥珀酸-半醛脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶可能参与三羧酸循环矿化BDE-209降解产物,30S核糖体蛋白S1、电子转移黄素蛋白、外膜蛋白组装因子BamA、分子伴侣GroEL、2-磷酸甘油酸脱水酶和鲱精氨脱亚氨酶等酶可能参与由BDE-209引起的细胞应激反应。鉴于土壤腐殖酸(HA)对Cu2+的强吸附能力,考察添加HA和Cu2+对绿脓杆菌生物降解BDE-209的影响。结果表明高浓度Cu2+(≥20 mg L-1)抑制P.aeruginosa生长和BDE-209生物降解,其细胞形貌呈粗糙的不规则状;向高浓度Cu2+中加入适量的HA后能够促进P.aeruginosa生长和BDE-209生物降解,其细胞形貌呈正常的短杆状。在40 mg L-1 Cu2++3 g L-1 HA条件下促进P.aeruginosa生长和BDE-209降解效果最佳,经过5 d降解后20 mg L-1 BDE-209降解率和脱溴率分别可达97.35±2.33%和72.14±1.89%,经过24 h降解后P.aeruginosa 粗酶活性为 0.519±0.022 U g-1 protein。为促进P.aerugianos对BDE-209生物降解作用,考察添加环境友好的生物表面活性剂鼠李糖脂对BDE-209生物降解的影响和其介导的降解机制。结果表明浓度为1 CMC鼠李糖脂对P.aerugianos生物降解BDE-209的促进作用最大,经过5 d降解后20 mg L-1 BDE-209降解率和脱溴率分别可达99.78±3.98%和91.93±2.66%。其介导P.aeruginosa生物降解BDE-209主要通过增加BDE-209溶解度,捕获细胞表面蛋白质和脂多糖以提高细胞表面疏水性(CSH),促进细胞分泌胞外聚合物(EPS)以降低细胞表面zeta电位,增加细胞膜中不饱和脂肪酸比例以提高细胞膜流动性,从而提高P.aerugimsa对BDE-209的降解作用。