随着石化,农药,塑料等工业的发展,各种芳烃类化合物如硝基芳烃化合物､含氯芳烃化合物以及各类的多环芳烃化合物通过溢出,不适当的运输,废物处理以及自然渗漏等途径进入土壤和地下水环境,造成土壤的主要污染源。处理芳烃污染土壤的方法有物理､化学法,例如热蒸发提取,水蒸气或热空气洗涤,化学氧化,洗涤剂提取等。而芳烃污染物的降解已被证明是一个有吸引力的方法。因为它降解效率高,经济性好及能降解各种芳烃。芳烃生物降解是由氧化芳烃的微生物进行的,由于芳烃类物质在水中的溶解度特低,它与土壤的界面张力也较大,因而吸附性也较强,从而影响了芳烃化合物降解的能力。许多微生物能产生表面活性剂,它可降低芳烃与水及土壤的界面张力,增加了亲油化合物在水中的溶解性及降低芳烃与土地的吸附力,使芳烃化合物更易与微生物直接接触,从而促进生物降解。本文研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对多环芳烃化合物增溶及脱附的各种最佳条件。
1 材料与方法
1.1 菌株及培养条件
1.1.1 菌株:鼠李糖脂产生菌株由本实验室筛选得到,经鉴定为假单胞菌(Pseu domonassp.)
1.1.2 摇瓶及发酵罐用培养基
(g/L):NaNO35.5;KH2PO41.5,Na2HPO4.12H2O1.5,MgSO4.7H2O1.0,MnSO4.7H2O0.01,FeSO4.7H2O0.01,酵母膏0.6。碳源为正烷烃(C12～C20)或植物油40,蒸馏水定溶,pH6.5,5L大摇瓶或发酵罐培养30℃,96h,摇动频率120r/min。
1.2 鼠李糖脂提取,结构测定及表面活性性能
提取步骤与文献相同,结构测定及表面活性性能见文献。本研究中用于多环芳烃脱附试验中的鼠李糖脂为鼠李糖脂R1与R2的混合物,其中鼠李糖脂R1为41%,R2为57%。
1.3 多环芳烃的提取与分析
1.3.1 多环芳烃,芘(PYR),二氢苊(ACE),芴(FLR),芝蒽(FLT),并苯芘(Ben)购自Sigma公司,并储藏于低温冰箱中备用。以岛津GC-14A气相色谱仪定性,定量测定多环芳烃。
1.3.2 鼠李糖脂浓度对多环芳烃增溶影响:于一个含水系统中一式3份进行。在一个离心管中加入不同浓度的鼠李糖脂洗涤溶液10ml以及200μg芘,封好塞子后在室温下黑暗处以200r/min往复振荡1h,然后提取并用气相色谱分析PYR。
1.3.3 时间对增溶影响:在一个含水系统中一式3份进行,在一个离心管中加入相同浓度的生物表面活性剂溶液以及200μg,PYR封好塞子后在室温下黑暗处以200r/min往复振荡不同时间,然后提取并用气相色谱分析PYR。
1.3.4 鼠李糖脂对不同多环芳烃化合物增溶影响:本实验在一个含水系统中一式3份进行。在一个离心管中,分别加入0.1mg/ml或1mg/ml鼠李糖脂洗涤溶液10ml以及200μg选定的某种多环芳烃,封好塞子后在室温下黑暗处以200r/min往复振荡1h,然后提取并用气相色谱分析多环芳烃。
1.3.5 鼠李糖脂对除去土壤中不同多环芳烃化合物的效果试验:土壤采用Waterloo地区的土壤,pH为6.1,有机物含量为1.2%。上述土壤5g经120℃灭菌后放于50ml三角瓶中,再加入200μg不同的多环芳烃,混合均匀后放于室温黑暗处,保持一个星期。然后再加入15ml1mg/ml鼠李糖脂溶液在黑暗中以200r/min振荡,分别0,1,5和24h来洗涤土壤,样品提取后由气相色谱分析结果,本试验一式二份进行。
2 结果与讨论
2.1 生物表面活性剂鼠李糖脂的表面特性
用滴体积法测定了发酵后经分离提取纯的鼠李糖脂的表面特性,蒸馏水的表面张力从71.5dynes/cm降至27.1dymes/cm,其临界胶束浓度(CMC)为22μg/ml。
2.2 鼠李糖脂的浓度对增溶作用的影响
利用多环芳烃来试验纯的鼠李糖脂增溶亲脂化合物的能力。鼠李糖脂不同浓度的影响用PYR进行观察,研究了0,0.01,0.03,0.1和1mg/ml不同浓度的鼠李糖脂,结果见图1所示。
在鼠李糖脂0.1mg/ml浓度时,有8.58%的芘被增溶溶解,而在鼠李糖脂溶液的浓度在1mg/ml时,有55.2%的PYR被增溶溶解。由此看出,生物表面活性剂浓度对多环芳烃增溶溶解作用明显。
2.3 时间对增溶溶解的影响
观察了在相同鼠李糖脂及芘浓度下(1mg/ml)不同时间的影响,结果见图2。时间对芘增溶溶解无明显影响。
2.4 鼠李糖脂对不同多环芳烃化合物增溶溶解的影响
研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对五种多环芳烃化合物(即ACE,FLR, FLT,PYR和Ben)增溶溶解的有效性。结果见图3及表1。
从图3及表1可知,生物表面活性剂鼠李糖脂对5种不同的多环芳烃类化合物都有较好的增溶作用,其中以1mg/ml鼠李糖脂对FLR,FLT,PYR增溶效果更为明显。
2.5 鼠李糖脂对除去土壤中不同多环芳烃化合物的效果
研究了由无菌未污染土壤和5种不同多环芳烃混合后进行的鼠李糖脂脱附效果的试验。结果见表2和图4。
表2图4结果表明,生物表面活性剂鼠李糖脂从土壤中脱附多种多环芳烃的效果是不同的,对FLT脱附作用最强,其次ACE,FLR和PYR,而对Ben没有脱附作用。
生物表面活性剂是一类性能优良的化合物,它能增加多环芳烃的溶解性及脱附性,以有利于进一步的生物降解,显示了它在生物处理污染中的巨大潜力。
