微乳液漆酶、乳液漆酶、纳米碳管漆酶的构建及应用

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DDT属于高毒、高残留有机氯农药,能通过食物链进行传播,对生态环境以及人体健康有极大的危害,已被禁止在农业上使用。但是DDT在土壤中的半衰期长,且近年来不断有新的输入,因此土壤DDT污染现今依然存在。近年来的研究表明,酶能够有效修复土壤DDT污染。然而DD工具有低挥发性和低水溶性,极易吸附于泥土和颗粒上,存在土壤中DDT的生物利用性较低问题;同时,由于酶在复杂的土壤环境中易失活,因而限制了酶在土壤污染修复中的应用。  本论文用白腐菌漆酶、易降解的表面活性剂和低成本的植物油脂构建微乳液漆酶、乳液漆酶体系;将纳米碳管与漆酶交联构建纳米碳管漆酶;采用批试验的方法,探索微乳液漆酶、乳液漆酶、纳米碳管漆酶修复土壤DDT污染及其动力学特征。研究结果如下:  (1)EM90(鲸蜡基聚乙二醇)/OP10(烷基酚聚氧乙烯醚)/甘油/棕榈油/漆酶构建的W/O型微乳液漆酶体系,最大增溶量Q值随着助表面活性剂与表面活性剂的质量比(Km)的增大而先增大后减小,当Km值达到0.25时,Q最大。因此,最佳Km值为0.25。在EM90:OP10为4:1时产生最大增溶量为Q=0.071。构建的微乳液漆酶体系组成比为EM9047.9%,OP1012.0%,甘油15.0%,棕榈油18.0%,漆酶7.1%;其优点是性质稳定,可在4℃~50℃温度范围内长时间放置不破乳、不分层。  (2)构建的乳液漆酶的组成比为EM902.2%,OP100.5%,甘油5.5%,硬脂酸镁0.9%,硫酸镁0.9%,棕榈油22.0%,漆酶68.0%,其外观呈淡黄色,质地较粘稠,优点是增溶量大,并且在常温25℃下长时间放置不破乳、不分层。  (3)使用羧基化纳米碳管与漆酶交联构建的纳米碳管漆酶活力为36.5U,使用透射电子显微镜观察其管径约为55.6 nm,漆酶在纳米碳管上的固定化使得漆酶活力下降约28%,纳米碳管管径增大约78%。  (4)以DDT污染水平为5 mg/kg的赤红壤林地土为受试土壤,保持每克土加漆酶6U的剂量,将四种不同形态的漆酶(微乳液漆酶、乳液漆酶、纳米碳管漆酶、游离漆酶)投入土壤中,以各空白处理(均不加酶)为对照。纳米碳管漆酶、微乳液漆酶、乳液漆酶和游离漆酶均能降解土壤中的DDT,降解率分别为62.47%、52.63%、33.96%和48.39%。  (5)微乳液漆酶、乳液漆酶、纳米碳管漆酶、游离漆酶对土壤DDT降解符合拟一级动力学特征。p,p′-DDE残留量在前7天呈明显上升趋势,之后至第21天呈明显下降趋势,第21天至第28天残留量变化趋于平缓。o,p′-DDT、p,p′-DDD、p,p′-DDT及DDTs残留量在反应前14天呈明显下降趋势,第14天至第28天残留量变化趋于平缓。经微乳液漆酶、乳液漆酶、纳米碳管漆酶、游离漆酶处理后,DDT的半衰期分别为28.64、46.20、19.04、30.80 d。  (6)土壤中的DDT经微乳液漆酶降解后生成中间产物DDOH、DDMS,降解途径可能为 DDT→DDD或DDE→DDMU→DDMS→DDNU→DDOH→DDA→DDM→DBH→DBP,最终会有部分转化成CO2。  微乳液漆酶、乳液漆酶、纳米碳管漆酶均能修复土壤DDT污染,且微乳液漆酶和纳米碳管漆酶的降解效果优于游离漆酶,微乳液漆酶和纳米碳管漆酶的DDT降解率分别达到52.63%和62.47%。
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