《南京土壤研究所在高环多环芳烃生物降解研究中取得进展 》

  • 来源专题:长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: changjiang
  • 发布时间:2017-09-14
  • 时间: 2017-07-04 编辑: 打印 大 中 小 关闭.

      多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs )是具有“ 三致效应” 的有机污染物,其疏水性强,在环境中不易生物降解而持久性残留。我国是PAHs 排放大国,据估算年排放量超10 万吨,且逐年上升。发展和推进PAHs 污染土壤的生物修复技术,对我国土壤环境质量改善和生态功能恢复具有重要现实意义。  高环PAHs (≥4 环)是该类污染物的修复重点,其中苯并[a] 芘因高致癌性更受公众关注。然而,目前针对该污染物的降解生物资源相对十分匮乏。南京土壤研究所土壤微生物团队曾军助理研究员和林先贵研究员(通讯作者)等针对苯并[a] 芘,采用克隆表达技术从PAHs 降解菌分枝杆菌中获取了能够转化该污染物的环羟基化双加氧酶,该研究通过分子模拟方法解析了该酶蛋白结构与PAHs 催化性能的关系。结果发现,该环羟基化双加氧酶具有相对更大的催化活性口袋用以容纳高环PAHs ,同时其活性位点与苯并[a] 芘的结合能相对较低,利于更好的发挥催化作用。本研究首次提出酶- 底物的分子结合能影响环羟基化双加氧酶对高环PAHs 的转化,该结合能可作为高环PAHs 转化酶资源的挖掘提供参考指标。同时,研究扩充了高环PAHs 转化功能酶,为发展和推进污染土壤的生物修复技术提供重要技术支撑。该研究结果发表在Chemosphere 上。

相关报告
  • 《南京土壤所在土壤自然微生物组降解机制方面取得进展》

    • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
    • 编译者:陈方
    • 发布时间:2020-09-10
    • 土壤自然微生物组具有高度的结构复杂性、代谢多样性和抗环境干扰性,因而它具有迅速调节自身结构来响应和适应复杂环境变化的能力,从而实现单一菌株难以完成或无法完成的环境功能。土壤自然微生物组是环境生物修复的重要资源,它能够直接参与持久性有机污染物的降解(如多环芳烃、多氯联苯等)。因此,如何挖掘土壤自然微生物组的环境修复功能,是当前生物修复领域的研究前沿和热点。 中国科学院南京土壤研究所研究员滕应课题组最新发表在Science of the Total Environment期刊上的论文提出了基于土壤自然微生物群落构建复合微生物组的生物修复策略,可用于高分子量多环芳烃污染土壤的生物修复。该研究将环境功能强(芘降解能力)的水稻土自然微生物群落引入到功能较弱的红壤中,使不同微生物成员相互接触,通过直接或间接生物信息交流,构建出新的相互作用关系网络(包括微生物之间、微生物与环境之间),从而形成稳态的土壤自然复合微生物组,并显著促进土壤中多环芳烃芘的生物降解。研究结果为多环芳烃污染土壤微生物修复提供了新思路、新方法。 吴晓燕 摘编自http://www.cas.cn/syky/201807/t20180705_4657249.shtml 原文标题:南京土壤所在多环芳烃污染土壤自然复合微生物组降解机制方面取得进展
  • 《南京土壤研究所在自然生物膜对染料废水的净化机制研究取得进展》

    • 来源专题:长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:changjiang
    • 发布时间:2017-10-24
    • 时间: 2017-10-23 编辑: 打印 大 中 小 关闭.   全球每年产生的合成染料达7×107 吨,其中有3×104–1.5×105 吨的染料排放进入水环境中,且很大一部分以分散的形式排入,是主要的面源污染物类型之一。苋菜红(Amaranth )、甲基橙(methyl orange )和结晶紫(crystal violet )这些染料在面源污水中广泛存在,对水生动植物及人类造成严重的潜在威胁。在传统的生物处理方法中,一般都是利用驯化的办法,培养出能降解特定染料的纯微生物菌株,但是,这些纯菌株面对组分复杂的面源污水时,效率往往会降低,甚至出现“中毒”现象。   为解决这一科学难题,南京土壤研究所吴永红研究员课题组提出利用自然生物膜净化面源污水中染料的设想,首先在室内培养出了三种类型的自然生物膜(epiphyton 、metaphyton 和 epilithon ),利用这三种自然生物膜设计和制作了相应的生物反应器,利用这些反应器去除面源污水中的结晶紫(crystal violet )、甲基橙(methyl orange )和苋菜红(amaranth ),然后阐明其作用机制。   三种自然生物膜对结晶紫的耐受程度都很高,最高浓度达1000 mg/L ,并且在30 ℃,pH = 7 的环境下,可在168h 内使其完全脱色(Journal of Cleaner Production, 2018, 170: 425-436 )。自然生物膜对结晶紫的降解途径主要是生物降解,以及吸附(包括微量的解吸)的协同作用,最终产物为无毒的脂类化合物,且都没有产生任何有毒的次生代谢产物。   三种自然生物膜可以72h 内使浓度为500mg/L 的甲基橙转化为更加简单的化合物,如苯酚、乙酸乙酯等(Chemosphere, 2017, 167: 236-246 )。自然生物膜对甲基橙的去除虽然也是生物降解和生物吸附的协同作用,但是其生物吸附过程可以用伪二阶吸附动力学来描述。Elovich (叶洛维奇)、Langmuir (朗格缪尔)方程式以及内部的扩散模型都适合于自然生物膜对甲基橙的吸附过程。   对于苋菜红,三种自然生物膜可以30 ℃,pH = 7 的环境下,使500mg/L 的苋菜红在84h 内使其完全脱色(Bioresource Technology, 2017, 225: 395-401 )。自然生物膜的主要作用类群包括蓝细菌,变形杆菌和类杆菌属,其对苋菜红染料的去除机制主要是生物降解,自然生物膜通过破坏苋菜红的偶氮键,使苋菜红被转化为无毒的脂族化合物,包括异丁烯、乙酸乙酯等非有毒的化合物。   总的来说,自然生物膜虽然对不同染料其去除机制不同,但都可以使面源污水中的染料完全脱色,处理后的污水达到农业灌溉标准,满足农业灌溉用水要求。这些结果说明,自然生物膜可以弥补单一菌、藻去除染料时易中毒的缺陷,是一种十分有前景的处理染料污水的生物材料。