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50-32-8 / 苯并(a)芘的降解方法

背景及概述[1][2]

苯并芘(Benzopyrene),它是由一個苯環和一個芘分子結合而成的多環芳烴類化合物,是一種常見的高活性間接致癌物,是目前世界三大強致癌物之一。根據國家《食用植物油衛生標準》,食用油中苯并芘含量的最高上限為10微克/千克。苯并[a]芘是一種具有潛在的致癌、致畸和致突變作用的5環結構多環芳烴。其來源有天然源和人為源,多環芳烴主要的天然源包括生物合成、森林草原火災以及火山活動,主要人為源包括各種礦物燃料、木材、紙以及其它含碳氫化合物的不完全燃燒。已被美國環保局列入優先控制的有毒有機污染物黑名單。苯并[a]芘由于分子結構內苯環高度密集,辛醇-水分配系數高,故較難被一般植物所降解修復。

苯并(a)芘的降解方法

危害[3]

苯并(a)芘是世界公認的強致癌性多環芳烴污染物,這是因為其自 身具有五環結構,因此能積累在生物體中,導致生物染色體發生畸變,無序合成DNA,進而威 脅到人類健康。苯并(a)芘在環境中分布很廣。人們通過呼吸、飲水和進食等途徑都可能攝取到 苯并(a)芘。世界保健署和國際癌研究署曾將苯并(a)芘定為2A類物質;美國環保局已將其列入優先 控制有毒有機污染物的黑名單。由于苯并(a)芘的次生代謝產物通常具有更強的毒性,因此利用 微生物實現苯并(a)芘的有效降解一直是國內外的研究熱點,但一直未能取得突破性進展。

降解[2]

(1)菌種選擇與馴化。確定了真菌黑曲霉為苯并(a)芘的降解菌,為了提高真菌黑曲霉對 苯并(a)芘的降解率,對真菌黑曲霉進行馴化,具體的方式是在培養液中接入該菌種,然后按照 一般的馴化方式階梯性加入一定濃度的目標污染物苯并(a)芘,2個月后馴化基本完成。

(2)菌種保存培養。選擇試管斜面保存作為菌種的保存方式。其中試管中的固體培 養基為土豆培養基,培養基成分按每升所含物質的重量并以克為單位(g/L)為:土豆200g; 蔗糖20g,瓊脂20g;蒸餾水1000mL.經高壓滅菌鍋滅菌后,在試管斜面中接入真菌黑曲 霉,使之起到活化和留種作用,將接入菌種的試管放入搖床,控制搖床轉速為150r/min, 在28℃~30℃溫度下于培養箱中培養7天。

(3)真菌黑曲霉種子培養。將種子培養液高壓滅菌后,將固體培養基培養出的菌種 接入種子培養液并置入搖床中進一步繁育擴大,搖床轉速為150r/min,在27℃~29℃下培 養12~18h。然后即可按比例接入到被苯并(a)芘污染的廢水中進行降解處理。其中真菌黑曲霉 的種子培養液成分,按每升營養液所含物質重量以克為單位(g/L)為:NH4NO3,1; MgSO4·7H2O,0.2;CaCl2·2H2O,0.01;FeSO4·7H2O,0.01;KH2PO4,0.4;Na2HPO4·12H2O,0.6; MnSO4,0.02;葡萄糖,0.5。

(4)苯并(a)芘進行降解處理。利用篩選馴化出比較好的真菌黑曲霉,對污水中的污染物 苯并(a)芘進行降解,其條件是:苯并(a)芘的濃度為<150mg/L;真菌黑曲霉種子液的加入量按重量 百分數計為污水重量的10%;pH值為5.0?7.5;共代謝底物是琥珀酸鈉,濃度低于苯并(a)芘濃 度的一半;降解適宜溫度范圍為18?32℃,最佳溫度是28℃。

主要參考資料

[1]蔣義國, 陳家堃, & 陳學敏. (2001). 苯并(a)芘代謝物反式二羥環氧苯并芘誘發人支氣管上皮細胞惡性轉化. 衛生研究, 30(3), 129-131.

[2] 王重剛, 鄭微云, 余群, 郁昂, & 陳榮. (2002). 苯并(a)芘和芘的混合物暴露對梭魚肝臟抗氧化酶活性的影響. 環境科學學報(04), 529-533.

[3] 張春玲, 胡俊峰, 王丕文, 王桂亭, 劉國慶, & 于素芳等. (2004). 苯并(a)芘對鯽魚肝臟總抗氧化能力的影響. 環境與健康雜志, 21(5), 325-326.

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