高斯研, 崔康平, 劉 睿, 許向陽, 陳長斌, 汪三六

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院,安徽 合肥 230009; 2.安徽曙光化工集團(tuán)有限公司,安徽 安慶 246003)

鄰苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)是一種合成的難降解的有機(jī)增塑劑化合物[1],廣泛用于塑料、軟管、玩具、容器等柔性塑料制品的添加劑和增塑劑[2],鄰苯二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate,DMP)是最重要和最廣泛使用的PAEs之一[3]。由于不與主體聚合物發(fā)生化學(xué)結(jié)合,DMP易于從塑料中浸出[4],會存在于沉積物、自然水體、廢水、土壤,甚至由于其具有相對較高的蒸汽壓力而存在于空氣中[5]。在環(huán)境中,DMP通過食物鏈進(jìn)入雄性哺乳動物體內(nèi),對生殖功能有顯著損害,如破壞生殖系統(tǒng)、引起睪丸萎縮和精子丟失、改變生殖細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)等[6-8]。此外,DMP對雌性哺乳動物的胚胎發(fā)育有中度毒性。由于DMP存在苯基、羧基,其水解反應(yīng)半衰期約3 a,不易在自然環(huán)境中降解;由于它的誘變、致畸和致癌性及難降解性,中國環(huán)境監(jiān)測總站和美國環(huán)境保護(hù)署將其列為優(yōu)先級有機(jī)污染物[9]。因此有必要開發(fā)有效的降解處理方法降解水生環(huán)境中的DMP污染物。

目前,降解DMP的主要方法有光化學(xué)氧化法、預(yù)氧化法[10]和生物降解法[11]。由于生物降解法具有低能耗、低成本和可忽略的二次污染等優(yōu)勢,已成為有機(jī)化合物污染環(huán)境修復(fù)的研究熱點(diǎn)。生物處理是通過微生物代謝降解和轉(zhuǎn)化有害物質(zhì),具有高效和環(huán)境相容性等特點(diǎn)[12],酯類烴鏈較短的PAEs更容易被微生物降解和礦化[13]。因此,尋找有效率的DMP降解菌被認(rèn)為是清除土壤中DMP殘留的首要步驟。目前,分離到的降解DMP的細(xì)菌大部分是原核微生物,包括不動桿菌、節(jié)桿菌、芽孢桿菌、短桿菌、乳酸菌、巴氏桿菌、黃單胞菌、假單胞菌、白念珠菌、紅球菌等[14-17],而真菌降解DMP的相關(guān)研究較少。

白腐真菌針對底物的降解具有廣譜性[18],可以徹底降解多種難降解有機(jī)污染物,而相關(guān)實驗研究表明,利用白腐真菌降解廢水中的金屬,可以大大提高廢水的治理效率[19]。因此,白腐真菌具有廣泛的降解能力、營養(yǎng)物質(zhì)要求簡單、生命力頑強(qiáng)、降解徹底、培養(yǎng)成本低廉及對固液基質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)[20]等特點(diǎn),在水污染防治中具有成本低、效率高、實用性強(qiáng)等優(yōu)勢[21]。黃孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)是白腐真菌的一種,因其能產(chǎn)生錳過氧化物酶(manganese peroxidase,MnP)和木質(zhì)素過氧化物酶(lignin peroxidase,LiP),通過氧化還原反應(yīng)來攻擊多種污染物而受到研究人員關(guān)注[22]。白腐真菌具有生物量大、對周圍需要修復(fù)的生態(tài)環(huán)境要求低、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn),因此多被應(yīng)用于降解各種芳烴類化合物及農(nóng)藥,其在降解這些物質(zhì)方面表現(xiàn)出卓越的性能[23-24]。目前,白腐真菌已廣泛應(yīng)用于紡織、紙漿造紙廢水的修復(fù)等領(lǐng)域[25-27]。

目前,微生物降解PAEs的研究主要集中在細(xì)菌降解方面,包括好氧和厭氧細(xì)菌,而真菌對PAEs生物降解的研究報道很少。本文將黃孢原毛平革菌(P.chrysosporium)作為白腐真菌的代表,研究白腐真菌P.chrysosporium對塑化劑中DMP的活化降解條件和機(jī)理。具體研究內(nèi)容如下:① 探討溫度、pH值、DMP的初始質(zhì)量濃度、葡萄糖質(zhì)量濃度、H2O2用量和Mn2+用量對DMP降解效率的影響;② 研究白腐真菌P.chrysosporium/DMP體系的機(jī)理,包括MnP酶和LiP酶的測定;③ 利用傅里葉變換紅外光譜儀(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)測定白腐真菌P.chrysosporium反應(yīng)前后官能團(tuán)的變化,用液相色譜-質(zhì)譜(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)聯(lián)用儀鑒定DMP的降解產(chǎn)物并討論其降解途徑。

1 實 驗

1.1 黃孢原毛平革菌的培養(yǎng)

從中國培養(yǎng)物保藏中心(武漢)購得白腐真菌P.chrysosporiumAF-96007菌株,每30 d在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(馬鈴薯提取物200 g/L、葡萄糖20 g/L、瓊脂20 g/L、KH2PO43 g/L、MgSO4·7H2O 1.5 g/L)上傳代1次,傳代后將培養(yǎng)基置于恒溫培養(yǎng)箱中,在30 ℃活化7 d后在4 ℃條件下保存。液體培養(yǎng)時,取出4 ℃下保存的白腐真菌P.chrysosporium,將孢子刮到滅菌后的超純水中,調(diào)節(jié)濁度為100 FTU。在高溫滅菌后的200 mL液體培養(yǎng)基中接種3 mL孢子懸浮液,置于30 ℃、135 r/min的條件下培養(yǎng)3 d,待菌球進(jìn)入對數(shù)培養(yǎng)期后,投加污染物。液體培養(yǎng)基所含組分如下:

葡萄糖5 g/L、KH2PO42 g/L、

MgSO4·7H2O 0.5 g/L、CaCl20.1 g/L、

MnSO40.03 g/L、NaCl 0.06 g/L、

FeSO4·7H2O 6 mg/L、CoCl26 mg/L、

ZnSO4·7H2O 6 mg/L、CuSO46 mg/L、

AlK(SO4)2·12H2O 0.6 mg/L、

H3BO30.6 mg/L、Na2MoO4·2H2O 0.6 mg/L、

酵母提取物0.012 g/L、酒石酸二銨0.2 g/L、

維生素B11 mg/L、藜蘆醇0.07 g/L、

吐溫-80 0.5 g/L。

用1.2 g/L醋酸鈉調(diào)節(jié)溶液pH值至4.5。

1.2 最佳降解條件研究

為了提高白腐真菌P.chrysosporium對DMP的降解效率,探究DMP初始質(zhì)量濃度、溫度、pH值、葡萄糖質(zhì)量濃度、H2O2用量、Mn2+用量對DMP降解效率的影響。

1) 實驗組。待孢子懸浮液培養(yǎng)3 d后,分別投加一定量的DMP儲備液,其初始質(zhì)量濃度分別為1、5、10、15、20 mg/L;培養(yǎng)溫度分別設(shè)置在25、30、37 ℃;初始pH值分別設(shè)置在3.6、4.6、5.6、6.6、7.6;液體培養(yǎng)基葡萄糖的質(zhì)量濃度分別為5、10、15、20 g/L;在錐形瓶中加入一定體積的H2O2溶液(1 g/L),以達(dá)到所需質(zhì)量濃度為5、10、20、30 μg/L;在錐形瓶中加入一定體積的Mn2+,使錐形瓶中Mn2+質(zhì)量濃度分別為5.5、11.0、27.0、40.0 mg/L。將上述實驗組置于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中恒溫振蕩培養(yǎng),每24 h測定體系中DMP質(zhì)量濃度,通過比較初始和最終DMP質(zhì)量濃度來計算降解效率,每個樣品設(shè)置3個平行。

2) 對照組?？瞻讓φ諡榧兣囵B(yǎng)基,以滅活白腐真菌P.chrysosporium培養(yǎng)基(121 ℃,15 min)處理后DMP質(zhì)量濃度為吸附對照。

DMP的質(zhì)量濃度通過高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)測定,采用紫外吸收檢測器和 C18反相色譜柱(5 μm,4.6×150 mm)進(jìn)行分析。紫外吸收檢測器的波長設(shè)置為 225 nm,柱溫為30 ℃,流動相為水和乙腈(水和乙腈的體積比為3∶7),流速為1 mL/min,出峰時間在2.5 min左右,通過外標(biāo)法進(jìn)行定量分析。

1.3 酶活的測定

有研究證明,微生物能夠降解有機(jī)污染物的原因是其自身能夠分泌可用于降解污染物的酶[28]。在污染物的脅迫下,白腐真菌會分泌出孢外酶,如MnP酶、LiP酶,來參與有機(jī)污染物的礦化過程。本實驗探究最適降解條件下處理10 mg/L DMP的對照組以及 27 mg/L Mn2+實驗組中 MnP酶和 LiP酶的活性。

收集實驗組中不同降解時間下的白腐真菌P.chrysosporium菌球,于4 ℃、10 000 r/min條件下離心10 min,離心后取上清液用于酶活的測定。

MnP酶的活性是用紫外分光光度計測定其在240 nm處吸光度值的變化來表征。3 mL的反應(yīng)體系包括 0.4 mL 孢外粗酶液、2.0 mL 琥珀酸緩沖液(丁二酸)(5.9 g/L,pH=4.5)、0.5 mL MnSO4(2.265 g/L)及0.1 mL H2O2(0.34 g/L)。25 °C條件下將H2O2作為反應(yīng)的啟動因子啟動酶反應(yīng),記錄在240 nm下分別反應(yīng)0、3 min時的吸光度值,定義每min產(chǎn)生1 μmol Mn3+所需要的 MnP 酶量為1個酶活單位。

LiP酶活性是用紫外分光光度計測定其在310 nm處吸光度值的變化來表征。3 mL的反應(yīng)體系包括0.4 mL孢外粗酶液、1.5 mL 的酒石酸緩沖液(15 g/L,pH=3.0)、1.0 mL 藜蘆醇(1.82 g/L)及0.1 mL H2O2(0.34 g/L)。25 ℃條件下將H2O2作為反應(yīng)的啟動因子啟動酶反應(yīng),記錄在310 nm下分別反應(yīng)0、3 min時的吸光度值,將每min內(nèi)1 μmol藜蘆醇氧化成藜蘆醛所需的酶量作為1個酶活單位。

MnP、LiP 酶活的計算公式為:

其中:ΔA為吸光度最大和最小峰之間的差;V1為反應(yīng)體系的體積,取值為3 mL;Δt為ΔA對應(yīng)的時間差;V2為酶液體積,取值為0.4 mL;b為比色皿厚度,取值為1 cm;ε為吸光系數(shù),Mn3+的吸光系數(shù)為8 100 L/(mol·cm),藜蘆醛的吸光系數(shù)為9 300 L/(mol·cm)。

1.4 降解機(jī)理研究

1.4.1 傅里葉紅外光譜分析

為了鑒定白腐真菌P.chrysosporium降解DMP的過程中起主要作用的官能團(tuán)種類,利用FTIR定性分析白腐真菌P.chrysosporium降解DMP反應(yīng)前后官能團(tuán)的變化。取對照組(菌體+10 mg/L DMP)分別降解反應(yīng) 0、5 d 后的菌體,用超純水清洗5次后于-60 ℃冷凍干燥機(jī)中干燥24 h后,取出將其碾碎。稱取約0.1 g研磨后的樣品、約0.1 g KBr 粉末,混合均勻后制成半透明壓片。檢測時,儀器的波數(shù)范圍為4 000～500 cm-1。

1.4.2 中間產(chǎn)物鑒定

溶液中DMP降解的中間產(chǎn)物使用LC-MS分析。液相色譜條件如下:C18 反相色譜柱,流動相為水(A相)和乙腈(B相)(水和乙腈的體積比為3∶7),流速為 0.2 mL/min,梯度洗脫 15 min 內(nèi)A相由95%降至0,然后1 min內(nèi) A相再升至95%,最后保持5 min;進(jìn)樣量為20 μL,樣品DMP質(zhì)量濃度為10 mg/L。質(zhì)譜條件如下:負(fù)離子模式,保護(hù)氣溫度為450 ℃,毛細(xì)管電壓為4 500 V,霧化氣壓力為41.37 kPa(6.0 psig),氣簾氣壓力為55.16 kPa(8.0 psig), 碰撞活化解離(collision-activated dissociation,CAD)為11 L/min,離子源氣1(Gas1)為6 L/min,離子源氣2(Gas2)為7 L/min,波長為224 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳降解條件研究

本實驗通過探究不同溫度、pH值、DMP初始質(zhì)量濃度、葡萄糖質(zhì)量濃度、H2O2質(zhì)量濃度、Mn2+質(zhì)量濃度確定DMP生物降解的最佳降解條件。實驗以純培養(yǎng)基為空白對照,以滅活白腐真菌P.chrysosporium培養(yǎng)基(121 ℃,15 min)為吸附對照。

不同溫度、pH值、DMP初始質(zhì)量濃度、葡萄糖質(zhì)量濃度、H2O2質(zhì)量濃度、Mn2+質(zhì)量濃度對DMP生物降解效率的影響如圖1所示。圖1中,黃孢菌即黃孢原毛平革菌。

圖1 溫度、pH值、DMP初始質(zhì)量濃度以及葡萄糖、H2O2、Mn2+的質(zhì)量濃度對DMP降解效率的影響

從圖1a可以看出:DMP降解效率隨溫度升高呈先上升后下降;在30 ℃下,DMP的降解效率達(dá)到75%,而其他組的降解效率均低于75%。這可能是由于溫度會顯著影響酶的活性和白腐真菌P.chrysosporium的代謝效率。當(dāng)溫度較低時,酶的活性不強(qiáng),污染物降解速率一般,通常溫度每升高10 ℃,反應(yīng)速率就會加快1倍左右。然而,酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),若溫度過高,則會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變性,從而使酶失活,酶一旦失活就不能作為促使污染物降解的催化劑,污染物降解效率就會顯著下降。因此,將30 ℃設(shè)為后續(xù)實驗的溫度。

從圖1b可以看出,pH值對白腐真菌P.chrysosporium降解DMP的影響比較大,弱酸性比弱堿性更有利于菌體的降解,當(dāng)pH=5.6時,DMP降解效率最大。這可能是由于菌體對DMP的降解主要是依賴其分泌的酶活,當(dāng)pH值高于或低于一定范圍時,將影響酶活,從而降低其對DMP的降解能力。因此后續(xù)實驗將pH=5.6作為反應(yīng)條件。

由圖1c可知:當(dāng)DMP初始質(zhì)量濃度小于10 mg/L時,降解效率隨DMP質(zhì)量濃度升高而升高;當(dāng)DMP初始質(zhì)量濃度為10 mg/L時,降解效率達(dá)到最大值,為75%;當(dāng)DMP初始質(zhì)量濃度大于10 mg/L時,降解效率迅速下降。因此,考慮到環(huán)境中實際的DMP質(zhì)量濃度范圍和菌體降解特性,后續(xù)實驗將初始DMP質(zhì)量濃度設(shè)為10 mg/L。

白腐真菌P.chrysosporium在上述最佳條件下對DMP的降解效率僅為75%,為了提升其降解效率,下面實驗嘗試優(yōu)化其他參數(shù),探究碳源質(zhì)量濃度、H2O2質(zhì)量濃度、Mn2+質(zhì)量濃度對DMP生物降解的影響。

從圖1d可以看出,反應(yīng)體系中的葡萄糖質(zhì)量濃度對生物降解效率的影響較大,當(dāng)葡萄糖質(zhì)量濃度在5 g/L時,降解效率能達(dá)到95%,當(dāng)其質(zhì)量濃度為10、15、20 g/L時,降解效率逐漸下降。葡萄糖在體系中作為碳源被微生物利用,當(dāng)其質(zhì)量濃度有限時,DMP能很快充當(dāng)碳源被微生物利用,這加速了污染物的消耗。此外,碳源的短缺可以極大地促進(jìn)過氧化物酶的產(chǎn)生,而過氧化物酶在有機(jī)物的降解中扮演著重要的角色,這也可能是碳源受限的情況下DMP降解效率更高的原因。因此,后續(xù)實驗將葡萄糖質(zhì)量濃度設(shè)為5 g/L。

有研究顯示,H2O2可以激活酶促反應(yīng)[29]。從圖1e可以看出,在30 ℃、pH=5.6、DMP初始質(zhì)量濃度為10 mg/L下,當(dāng)體系中H2O2質(zhì)量濃度為20 μg/L時,DMP被完全去除,此時的降解效率明顯高于其他實驗組。在僅加20 μg/L H2O2的對照組中,DMP的降解效率為27%,這說明體系中的H2O2并不是通過氧化反應(yīng)來降解DMP,而是通過激活白腐真菌P.chrysosporium產(chǎn)生酶來降解DMP。當(dāng)H2O2質(zhì)量濃度為30 μg/L時,DMP降解效率下降極大,這說明高質(zhì)量濃度的H2O2抑制酶的產(chǎn)生,不利于DMP降解。

從如圖1f可以看出,在30 ℃、pH=5.6、DMP初始質(zhì)量濃度為10 mg/L下,當(dāng)體系中Mn2+質(zhì)量濃度為27.0 mg/L時,DMP降解效率最大,此時的降解效率為100%,而繼續(xù)增加Mn2+質(zhì)量濃度,Mn2+的促進(jìn)作用不明顯。

迄今為止,有很多研究者從廢水、活性污泥中分離到能夠降解DMP的細(xì)菌,這種方式耗時長且需要馴化。本次實驗表明,真菌,尤其是白腐真菌在DMP的降解中也可以大有作為。

綜上所述,溫度為30 ℃、pH=5.6、DMP初始質(zhì)量濃度為10 mg/L是白腐真菌P.chrysosporium降解DMP的最佳降解條件,反應(yīng)7 d后降解效率達(dá)到75%,而此條件下空白對照和吸附對照的降解效率遠(yuǎn)小于20%,這說明DMP的消失是由于生物的降解而不是吸附。進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)條件的結(jié)果如下:當(dāng)體系中葡萄糖質(zhì)量濃度為5 g/L時,降解效率能達(dá)到95%;當(dāng)體系中加入20 μg/L H2O2或者27.0 mg/L Mn2+,都能使DMP降解效率顯著提升,達(dá)到100%。

2.2 酶促降解研究

幾乎所有的白腐真菌都能產(chǎn)生過氧化物酶——MnP酶和LiP酶,這2種過氧化物酶在白腐真菌降解污染物的過程中起著不可或缺的作用。白腐真菌P.chrysosporium暴露在10 mg/L DMP、27.0 mg/L Mn2+中,MnP酶活性隨暴露時間的變化如圖2所示。

在10 mg/L DMP的脅迫下,MnP酶活性在第1天達(dá)到第1個峰值6.11 U/L后,隨反應(yīng)時間增加而增加,在第5天達(dá)到最大值8.79 U/L。在整個反應(yīng)階段,DMP脅迫下的MnP酶活性均高于對照組。此現(xiàn)象表明,白腐真菌P.chrysosporium在DMP的脅迫下仍能保持較強(qiáng)的活性,其原因主要有以下2個方面:① 白腐真菌P.chrysosporium具有耐DMP的特性,通過分泌大量的MnP酶抵御DMP的侵害;② 隨著反應(yīng)進(jìn)行,碳源在不斷消耗,碳源的受限是白腐真菌P.chrysosporium分泌更多MnP酶的充分條件。而在白腐真菌P.chrysosporium、DMP、Mn2+共存的體系中,MnP酶活性在第5天達(dá)到最大值15.51 U/L,這可能是由于Mn2+作為MnP酶的反應(yīng)底物,能極大地促進(jìn)白腐真菌P.chrysosporium分泌MnP酶,并在生產(chǎn)MnP酶的過程中利用誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)整整個反應(yīng)過程中MnP酶的生產(chǎn)量,因此,MnP酶在有機(jī)物的降解過程中起著不可或缺的作用。MnP酶在Mn2+存在的條件下將Mn(Ⅱ) 氧化成Mn(Ⅲ),從而有效精準(zhǔn)地還原底物。錳(Mn)在MnP酶的表達(dá)和污染物的降解中起調(diào)控作用,低質(zhì)量濃度的必需重金屬物質(zhì)對分解酶系統(tǒng)的作用是至關(guān)重要的。

白腐真菌P.chrysosporium暴露在10 mg/L DMP、27.0 mg/L Mn2+中,LiP酶活性隨暴露時間的變化如圖3所示。

圖3 LiP酶活性隨暴露時間的變化

在10 mg/L DMP的脅迫下,LiP酶活性在第6天達(dá)到最大值4.25 U/L。LiP酶是白腐真菌P.chrysosporium的次級代謝產(chǎn)物,僅在缺乏氮源的情況下被激活,隨著反應(yīng)進(jìn)行,氮源被不斷消耗,LiP酶活性逐漸增強(qiáng)。在整個反應(yīng)階段(第6天除外),DMP脅迫下的LiP酶活性均低于對照組,這說明DMP抑制LiP酶活性。在白腐真菌P.chrysosporium、DMP和Mn2+共存的體系中,LiP酶活性低于對照組(第6天、第7天除外),這說明Mn2+對于LiP酶活性有抑制作用。

從圖2、圖3可以看出:在3種體系下,LiP酶活性的峰值遠(yuǎn)小于MnP酶,這說明MnP酶在DMP降解中起著更重要的作用; MnP酶和LiP酶出現(xiàn)峰值的時間不一致,后者稍晚于前者,這可能是由于LiP酶的產(chǎn)生依賴于通過MnP酶氧化草酸生成過氧化氫。

2.3 降解機(jī)理研究

2.3.1 傅里葉紅外光譜分析

傅里葉紅外光譜是利用物質(zhì)在不同波數(shù)下吸收峰不同的性質(zhì),來鑒別官能團(tuán)的種類,如O—H、C—N、C—O、C—N—C、P—O—C等化學(xué)鍵[30]。菌體在DMP環(huán)境下分別反應(yīng)0、5 d后,其紅外光譜如圖4所示。

圖4 DMP降解前后P.chrysosporium菌的FTIR譜圖

從圖4可以看出:在3 338 cm-1附近吸收峰出現(xiàn)漂移,這表明存在羧基中的—OH伸縮振動;在2 933 cm-1附近出現(xiàn)吸收峰偏移,可能是由于真菌蛋白質(zhì)上碳?xì)浠衔镏械姆菍ΨQ與對稱亞甲基的伸展振動[31];吸收峰由1 658 cm-1移動到1 656 cm-1,表明菌體上—C=O 發(fā)生伸展振動;在1 300～900 cm-1內(nèi)出現(xiàn)吸收峰漂移,表明有醇類和羧酸中的C—O伸縮、C—N 伸縮、P—O—C 伸縮、C—O—C 伸縮;在1 000～650 cm-1出現(xiàn)吸收峰漂移,表明有芳烴的C—H面外彎曲振動;吸收峰從3 353 cm-1偏移至3 338 cm-1,對應(yīng)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)中的P—S伸縮變動、—OH伸縮和蛋白質(zhì)特有的C—N—C剪式振動,這表明羥基發(fā)生了多樣的變化,由多聚體變?yōu)閱尉垠w甚至游離態(tài)。

圖4結(jié)果表明,在DMP生物降解過程中,白腐真菌P.chrysosporium中的羧基、羥基等官能團(tuán)發(fā)揮著重要作用。

2.3.2 DMP降解途徑推測

根據(jù)LC-MS聯(lián)用儀檢測結(jié)果推測,DMP在白腐真菌P.chrysosporium作用下的降解路徑主要有3種,如圖5所示。

圖5 DMP可能的降解路徑

1) 側(cè)鏈縮合成環(huán)。在·OH自由基作用下,DMP的2條側(cè)鏈?zhǔn)ゼ籽趸?產(chǎn)生水楊酸[32]。

2) 苯環(huán)開環(huán)。DMP及其一些含苯環(huán)的中間產(chǎn)物在·OH 自由基作用下,發(fā)生開環(huán),裂解成分子量較小的脂肪酸鏈,最終降解成無害化的CO2和H2O[33]。

3) 在DMP分子的側(cè)鏈上,一側(cè)C=O 鍵發(fā)生斷裂,在·OH自由基攻擊下,DMP裂解形成羥基化中間產(chǎn)物,隨著反應(yīng)繼續(xù),側(cè)鏈上的 C—O 鍵發(fā)生斷裂,鄰苯二甲酸單甲酯(monomethyl phthalate,MMP)形成,然后MMP經(jīng)過環(huán)化形成鄰苯二甲酸酐,最終被降解為無害化的 CO2和H2O[34]。

3 結(jié) 論

本文探究不同條件下白腐真菌P.chrysosporium對DMP的最佳降解效果,實驗發(fā)現(xiàn):

1) 白腐真菌P.chrysosporium降解DMP的最佳降解條件是溫度為30 ℃、pH=5.6、DMP初始質(zhì)量濃度為10 mg/L,反應(yīng)7 d后DMP降解效率達(dá)到75%。

2) 當(dāng)體系中加入葡萄糖的質(zhì)量濃度為5 mg/L時,DMP降解效率為95%;體系中加入20 μg/L H2O2或者27.0 mg/L Mn2+都能使DMP降解效率顯著提升,達(dá)到100%。

通過測定白腐真菌P.chrysosporium/DMP體系中的MnP酶和LiP酶,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)中LiP酶活性的峰值遠(yuǎn)小于MnP酶,這說明MnP酶在DMP的降解中起著更重要的作用。

實驗利用LC-MS聯(lián)用儀鑒定DMP的降解產(chǎn)物,并討論3種可能的降解途徑,根據(jù)檢測到的中間產(chǎn)物推測,·OH攻擊 DMP 分子中C=O、C—C鍵等,經(jīng)過羥基化、環(huán)化、開環(huán)等過程產(chǎn)生中間產(chǎn)物,隨著反應(yīng)繼續(xù),·OH 繼續(xù)氧化中間產(chǎn)物生成一些低分子物質(zhì),最終DMP被氧化成CO2和 H2O。