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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),它是由一个苯环和一个芘分子结合而成的多环芳烃类化合物,是一种常见的高活性间接致癌物,是目前世界三大强致癌物之一。根据国家《食用植物油卫生标准》,食用油中苯并芘含量的最高上限为10微克/千克。苯并[a]芘是一种具有潜在的致癌、致畸和致突变作用的5环结构多环芳烃。其来源有天然源和人为源,多环芳烃主要的天然源包括生物合成、森林草原火灾以及火山活动,主要人为源包括各种矿物燃料、木材、纸以及其它含碳氢化合物的不完全燃烧。已被美国环保局列入优先控制的有毒有机污染物黑名单。苯并[a]芘由于分子结构内苯环高度密集,辛醇-水分配系数高,故较难被一般植物所降解修复。

苯并(a)芘的降解方法

危害[3]

苯并(a)芘是世界公认的强致癌性多环芳烃污染物,这是因为其自 身具有五环结构,因此能积累在生物体中,导致生物染色体发生畸变,无序合成DNA,进而威 胁到人类健康。苯并(a)芘在环境中分布很广。人们通过呼吸、饮水和进食等途径都可能摄取到 苯并(a)芘。世界保健署和国际癌研究署曾将苯并(a)芘定为2A类物质;美国环保局已将其列入优先 控制有毒有机污染物的黑名单。由于苯并(a)芘的次生代谢产物通常具有更强的毒性,因此利用 微生物实现苯并(a)芘的有效降解一直是国内外的研究热点,但一直未能取得突破性进展。

降解[2]

(1)菌种选择与驯化。确定了真菌黑曲霉为苯并(a)芘的降解菌,为了提高真菌黑曲霉对 苯并(a)芘的降解率,对真菌黑曲霉进行驯化,具体的方式是在培养液中接入该菌种,然后按照 一般的驯化方式阶梯性加入一定浓度的目标污染物苯并(a)芘,2个月后驯化基本完成。

(2)菌种保存培养。选择试管斜面保存作为菌种的保存方式。其中试管中的固体培 养基为土豆培养基,培养基成分按每升所含物质的重量并以克为单位(g/L)为:土豆200g; 蔗糖20g,琼脂20g;蒸馏水1000mL.经高压灭菌锅灭菌后,在试管斜面中接入真菌黑曲 霉,使之起到活化和留种作用,将接入菌种的试管放入摇床,控制摇床转速为150r/min, 在28℃~30℃温度下于培养箱中培养7天。

(3)真菌黑曲霉种子培养。将种子培养液高压灭菌后,将固体培养基培养出的菌种 接入种子培养液并置入摇床中进一步繁育扩大,摇床转速为150r/min,在27℃~29℃下培 养12~18h。然后即可按比例接入到被苯并(a)芘污染的废水中进行降解处理。其中真菌黑曲霉 的种子培养液成分,按每升营养液所含物质重量以克为单位(g/L)为: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)芘进行降解处理。利用筛选驯化出比较好的真菌黑曲霉,对污水中的污染物 苯并(a)芘进行降解,其条件是:苯并(a)芘的浓度为<150mg/L;真菌黑曲霉种子液的加入量按重量 百分数计为污水重量的10%;pH值为5.0‑7.5;共代谢底物是琥珀酸钠,浓度低于苯并(a)芘浓 度的一半;降解适宜温度范围为18‑32℃,最佳温度是28℃。

主要参考资料

[1]蒋义国, 陈家堃, & 陈学敏. (2001). 苯并(a)芘代谢物反式二羟环氧苯并芘诱发人支气管上皮细胞恶性转化. 卫生研究, 30(3), 129-131.

[2] 王重刚, 郑微云, 余群, 郁昂, & 陈荣. (2002). 苯并(a)芘和芘的混合物暴露对梭鱼肝脏抗氧化酶活性的影响. 环境科学学报(04), 529-533.

[3] 张春玲, 胡俊峰, 王丕文, 王桂亭, 刘国庆, & 于素芳等. (2004). 苯并(a)芘对鲫鱼肝脏总抗氧化能力的影响. 环境与健康杂志, 21(5), 325-326.