非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚的生物降解

摘要

辛基酚聚氧乙烯醚(OPEOn)是商业上重要的非离子表面活性剂，作为乳化剂、增塑剂和扩散剂广泛应用于合成洗涤剂、农药等生产中，并且通过污泥农田施用、污水处理厂的出水排放、工业排放等途径进入环境，特别是农田环境。但是，越来越多的研究发现OPEOn的生物降解产物辛基酚(OP)、辛基酚乙烯醚低聚物OPEO1、OPEO2等具有内分泌干扰物活性，对很多水生动物、哺乳动物和鸟类都呈现雌激素效应，其中辛基酚（OP）是环境雌激素活性最强的OPEOn降解产物。 目前已在城市污水、河流、海洋中检测到OPEOn的存在，而大量的OPEOn在农药中被用作辅助剂以增加茎叶的吸收，随着农药的广泛施用遍布水田、旱田和果园。到目前为止，已经从稻田土中分离出了OPEOn的好氧降解菌，认为农田菌对OPEOn的好氧降解过程为羟基端EO（CH2-CH2-O）链的断裂。 为了确定不同环境介质中OPEOn的污染现状和污染成因，我们分别从污水厂曝气池水样和不同来源农田土壤中筛选、分离和鉴定了OPEOn的降解菌株，并对其生物降解特性进行了研究，利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS），结合生化反应和TOC测定，对微生物的好氧降解产物进行表征和鉴别，分析其可能的降解途径，此外，结合固相微萃取方法，检测了上海某污水厂处理各流程的水样进行了分析，为进一步深入探明环境中OPEOn的动态变化过程提供依据。主要获得的如下结论： （1）分别从污水厂曝气池和种植仙人掌土壤中分离出OPEOn的降解菌株B16-2和N1，生化试验和16s rDNA数据表明两株菌株都属于假单胞属； （2）降解特性研究表明：B16-2菌株生长的最佳生长温度为35℃、最佳pH值为7.5； （3）产物分析结果表明：B16-2菌株对OPEOn的好氧降解过程中释放出乙醛酸，初步确定其好氧降解模式为末端氧化降解模式，即末端EO链氧化，通过末端醚的断裂形成短链的化合物； N1菌株对OPEOn的好氧降解产物中含量最高的物质的EO聚合度随时间变小，但是并未检测到乙醛或乙醛酸生成，故初步确认N1菌株好氧降解OPEOn的过程是非氧化的降解模式；具体机理有待于进一步研究；此外，B16-2对OPEOn的好氧降解过程中产生了丁基酚聚氧乙烯醚，分析认为可能是OPEOn合成过程中残留杂质丁基酚所带来的； （4）在上海某污水厂污水处理各流程中均检测出OP和OPEOn （n＝2～5）的存在，其中以OPEO2和OPEO3的量较大。