基于共溶剂模型的白腐菌细胞壁吸附和降解多环芳烃微界面过程的研究

真菌细胞壁对有机污染物吸附和降解的微界面过程是目前土壤有机污染生物修复机理领域内的研究热点和前沿。本项目选取辛醇-水分配系数为3.33-6.13的5种典型USEPA优先控制PAHs为研究对象，基于共溶剂模型方法重点研究白腐菌细胞壁吸附与降解PAHs的微界面过程。主要内容包括：构建白腐菌细胞壁及其组分吸附解吸PAHs过程的甲醇-水共溶剂模型；综合运用FTIR、XRD、STXM/NXAFS等先进手段解析白腐菌细胞壁及其组分表面特征，构建表面配位模型，明确细胞壁及其组分对PAHs吸附解吸的界面过程及作用机理；制备稳定产酶原生质体体系，区分白腐菌细胞壁对PAHs的吸附作用和胞外酶的降解作用，结合胞外酶在细胞壁介质的扩散模型，探讨细胞壁对PAHs胞外酶降解的调控机制。研究成果可以为进一步研究有机污染物的真菌修复提供理论及技术支撑，并在更深层面上揭示真菌在有机污染物消减过程中的重要功能与作用。

微生物对有机污染物吸附和降解的微界面过程是目前土壤有机污染生物修复机理领域内的研究热点和前沿,本项目主要围绕真菌-细菌对多环芳烃的吸附、降解及其作用机制等展开了较详细的研究,重要研究结果包括:1)甲醇体积分数在0.1-0.5范围内共溶剂体系中,萘、芴、菲、芘四种多环芳烃在真菌米根酶细胞壁-纯水中的分配系数(Kw)为2.9-5.1;各种共溶剂模型中贝叶斯模型的预测能力最为稳健,是预测多环芳烃在生物吸附材料上的分配平衡系数最有效的共溶剂模型。2)真菌黄孢原毛平革菌P. Chrysosporium菌体(T0)经氨基甲基化(T1)、羟基乙酰化(T2)、去脂处理(T3)、羧基酯化(T4)和碱解处理(T5)后,表面的极性官能团有所增加,可通过π-π作用或者电子供体-受体作用吸附菲;原始菌体(T0)对菲主要是线性分配过程,而改性菌体(T1-T5)对菲则是非线性吸附,吸附能力随温度的升高而降低,表明菌体对菲的吸附是自发的和放热的;各菌体对菲的吸附能力T5>T0>T2>T1>T3>T4。3）从多环芳烃污染多年的土壤中分离获得多环芳烃高效降解细菌Massilia sp. WF1和WG5,并选择WF1来比较研究真菌和细菌对菲的吸附、胞内外降解及菲的跨膜运输作用,研究发现WF1比P. chrysosporium具有更强的菲降解能力,但P. chrysosporium比WF1能够吸附更多的菲;菲从溶液中运输到WF1和P. Chrysosporium胞内的总量减少分别由快速降解和微生物主动外排所导致;抑制处理实验证实菲通过被动跨膜运输机制进入WF1和P. Chrysosporium胞内。4）真菌P. Chrysosporium-细菌WF1共同培养体系能够促进菲、芘污染的降解,添加D-果糖能进一步提高共同培养体系中菲芘的降解;由WF1和P. Chrysosporium分别具有较高的菲降解能力和吸附能力可见,利用WF1和P. Chrysosporium优势互补的共培养体系来提高环境中多环芳烃污染修复效果具有重要意义。5）建立了涡旋辅助-液液萃取-气相色谱法测定土壤中水和甲醇可提态五氯酚(PCP),与传统液液萃取和固相萃取法相比,该方法采用涡旋辅助萃取后有机溶剂消耗量最低、操作步骤最少,且PCP回收率高达96.8%,该方法可满足不同类型土壤中不同浓度范围的水和甲醇可提态PCP的提取测定。