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五氯酚(pentachlorophenol,PCP)首次合成于1872年,1930年开始在全球范围内广泛使用,主要作为木材防腐剂,同时也作为除草剂、杀真菌剂、杀虫剂、杀软体动物剂、杀细菌剂和消毒剂。由于PCP及其钠盐的长期广泛使用,已经造成了世界范围内土壤和水体的污染。土壤、河流、湖泊和地下水中都曾检测到了相当数量的PCP。在污染地区,PCP已经成为人类血液中的主要酚类物质。鉴于PCP在环境中分布的广泛性以及对人类和环境的持久性、难降解性,研究其在环境中的去除机制具有重要的现实意义。外生菌根真菌可降解多种难降解有机污染物,并具有生成过氧化物酶和酚氧化酶的机制,而这两种酶都是参与PCP降解的关键酶系。因此外生菌根真菌具有降解PCP的潜力和优势。
本文正是在这一研究假设的基础上,探索了外生菌根真菌对PCP的降解。首先,通过离体培养条件下,外生菌根真菌对PCP的耐受和酶点试实验,筛选出耐受性和酶活性较强的菌种铆钉菇Gomphidius viscidus,并进一步研究其对PCP的降解能力。通过溶液中PCP去除机制的探讨,证实了吸附在降解过程中的关键作用。最后,仍以Gomphidius viscidus为对象,对活性和非活性菌丝的生物吸附特性进行了深入研究。
结果显示:外生菌根真菌对 PCP 具有一定的耐受性,不同菌种之间差异显著。纯培养条件下Leccinum scabrum,Laccaria bicolor和Gomphidius viscidus的半抑制浓度分别是小于2.5mg/L、7.14mg/L和9.09mg/L。PCP没有影响外生菌根真菌的生长模式,只是改变了其生长速度和生物量积累,并延长菌丝生长适应期。酶点试显示,Gomphidius viscidus与Laccariabicolor无论在对照还是PCP处理情况下均检测到了多酚氧化酶、漆酶和过氧化物酶,而酪氨酸酶只有在PCP处理下才显示出较强的酶活性。
Gomphidius viscidus对PCP具有很强的去除能力。经过66天处理之后,初始浓度为4.0mg/L和8.0mg/L的溶液中,PCP去除率均达93%以上,单位菌丝PCP去除量分别为6.7mg/g干菌丝和7.2mg/g干菌丝。菌丝胞外液对溶液中PCP的去除无作用.死菌处理表明.灭活菌液对PCP同样具有很强的去除能力,说明吸附是溶液中PCP去除的一个重要因素。
非活性菌丝吸附量略高于活性菌丝,但二者在吸附特性上无差异。动力学研究表明菌丝对PCP的吸附速度都很快,吸附过程都可用准二级吸附动力学方程描述。热力学研究表明,不同温度条件下,需用不同的吸附等温式描述 PCP 在菌丝上的吸附行为。24.2℃时,Freundlich吸附等温式可较好地描述PCP在菌丝上的吸附行为,30.2℃时,Langmuir吸附等温式可较好地描述吸附行为。对于非活性菌丝温度只影响Freundlich方程中的吸附常数K<,F>而并不影响吸附强度常数n。非活性和活性Gomphidius viscidus的吸附能力受多种因素影响。pH值对PCP的吸附影响很大,不论Gomphidius viscidus是否失活,pH值都与吸附量呈负相关。pH值升高,菌丝对PCP的吸附能力降低。pH为5.6时,非活性和活性菌丝的吸附量分别为2.08mg/g 和1.43mg/g,而当pH为9.2时,吸附量仅为0.48mg/g和0.47mg/g。温度对菌丝吸附PCP的影响很大,实验温度条件下,低温促进菌丝对PCP的吸附。