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随着世界经济的快速增长,环境激素双酚A(Bisphenol A,BPA)的排放量日益增加,因其对人类和生态环境可能造成巨大的破坏,近几年引起了社会各界的密切关注,并成为当前环境科学研究领域中的热点。本论文主要针对当前BPA的酶降解研究中存在的关键问题,开展以下工作:采集三种具有代表性的土壤/沉积物样品,对其可溶性有机质进行结构和性质的研究;研究不同来源天然可溶性有机质对辣根过氧化物酶催化活性、BPA酶催化降解动力学及BPA酶催化降解的影响,探讨BPA在含可溶性有机质水溶液中的转化行为。论文的主要内容及结论如下:
1.土壤/沉积物样品的采集:
本文选取了3种不同环境的土壤/沉积物样品,这3个土壤/沉积物分别为:1)表层沉积物,取自珠江瀛洲河段。2)果园土壤,取自瀛洲生态园杨桃园的表层土壤。3)蔬菜土,取自瀛洲生态园生菜地。样品自然条件下风干后,磨成粉末,过100目筛,储存于棕色玻璃瓶中备用。
2.土壤/沉积物样品中可溶性有机质的表征:
采用多种现代分析测试技术如元素分析、红外光谱、三维荧光等对不同来源土壤/沉积物样品中可溶性有机质(DOM)样品中的可溶性有机质进行表征,研究结果显示:1)不同来源可溶性有机质含有多种活性基团,如羟基、羧基等;2)不同来源DOM之间H/C、O/C和C/N原子比具有明显的差别,表明其化学组成和结构上的差异;3)珠江表层沉积物可溶性(ZJDOM)的芳香性最差,含苯环结构最少,暗示该样品含有最多的藻类或微生物等来源的有机质,而瀛洲生态园杨桃园(GYDOM)和瀛洲生态园生菜地(CYDOM)两种样品芳香性较好,含苯环结构较多,暗示该样品较大的陆源输入,但两种样品的芳香性上也有区别。
3.土壤/沉积物样品中DOM对辣根过氧化物酶(HRP)催化活性的影响:
采用4-氨基安替比林(4-AAP)显色法来测定DOM对HRP催化活性的影响,研究结果显示:1)当向反应体系加入DOM初期,DOM对HRP的催化活性表现出竞争性抑制,且抑制作用由强到弱依次为CYDOM-HRP>GYDOM-HRP>ZJDOM-HRP,DOM中的亲水性物质通过分子间的弱相互作用,能对HRP分子形成包覆,这种包覆会一定程度上隔绝了反应体系中的自由基等对HRP的攻击,从而抑制了HRP的失活。2)不同来源的DOM对HRP催化活性具有一定的保护作用,保护作用由强到弱依次为:ZJDOM>GYDOM>CYDOM。3)不同来源的DOM对HRP亲和力不同,其亲和力由大到小依次为:ZJDOM>GYDOM>CYDOM。4)三种不同来源DOM都使HRP的荧光发生猝灭,其猝灭强度由强到弱依次为ZJDOM>GYDOM>CYDOM。
4.土壤/沉积物样品中DOM对双酚A(BPA)去除率的影响:
研究结果显示:1)在HRP催化双酚A氧化聚合反应中反应的最佳的酸碱条件为中性,即pH=7,过量的H2O2会抑制BPA的氧化去除。2)BPA产生聚合物而从反应液中去除,去除率由高到低依次为CYDOM>GYDOM>ZJDOM>DOMFREE。这与DOM结构上的差异有关,不同来源的DOM亲水性不同,其中CYDOM的亲水性最好,ZJDOM的亲水性最小,因此,DOM的亲水性越强,对BPA氧化聚合的去除越有利。3)BPA被沉淀化合物吸附而从溶液中去除,去除率由高到底依次为:CYDOM>DOMFREE>ZJDOM≈GYDOM。这与DOM的芳香性相关,不同来源的DOM芳香性不同,其中CYDOM的芳香性最好,ZJDOM的芳香性最小,因此,DOM的芳香性越高,吸附沉淀量可能就越高。4)DOM对BPA的去除率有促进作用,由氧化聚合和吸附两种作用共同作用,使得BPA总去率由高到低的顺序依次为:CYDOM>GYDOM>ZJDOM>DOMFREE。