發(fā)布時(shí)間：2016-01-29所屬分類：管理論文瀏覽：1次
摘 要： 正確認(rèn)識(shí)什么是鐮刀菌，有關(guān)防治的措施有哪些呢，本文就做了相應(yīng)的介紹。文章是一篇環(huán)境管理論文。鐮刀菌在環(huán)境保護(hù)中日益顯示其巨大的應(yīng)用前景，但鐮刀菌自身也有缺點(diǎn)，有的種類能產(chǎn)生毒素，如單端孢霉烯族化合物、玉米烯酮、串珠鐮刀菌素和丁烯酸內(nèi)酯等。
正確認(rèn)識(shí)什么是鐮刀菌，有關(guān)防治的措施有哪些呢，本文就做了相應(yīng)的介紹。文章是一篇環(huán)境管理論文。鐮刀菌在環(huán)境保護(hù)中日益顯示其巨大的應(yīng)用前景，但鐮刀菌自身也有缺點(diǎn)，有的種類能產(chǎn)生毒素，如單端孢霉烯族化合物、玉米烯酮、串珠鐮刀菌素和丁烯酸內(nèi)酯等。但隨著現(xiàn)代基因技術(shù)的日臻成熟，采用馴化、培養(yǎng)和誘變、遺傳、克隆等技術(shù)，使得高效菌株的選育成為可能。
摘要：氮氧化物、酚類化合物、多環(huán)芳烴、氰化物和合成染料是難處理的重要環(huán)境污染物，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易降解，且毒性大，對(duì)人體健康危害極大。這類污染物主要來源于化工、石油、農(nóng)藥、電子、紡織、造紙、化妝品及制藥工業(yè)，它們通過多種途徑進(jìn)入環(huán)境，對(duì)大氣、水體和土壤造成污染。近年的研究表明，微生物降解環(huán)境污染物成為治理環(huán)境污染的重要方法，以細(xì)菌和真菌中的白腐菌、酵母菌和青霉菌研究頗多[1]，而鐮刀菌(Fusarium)少有人涉及。
關(guān)鍵詞：鐮刀菌,環(huán)境保護(hù),環(huán)境管理論文
鐮刀菌是真菌中一個(gè)常見且重要的種屬，在環(huán)境中分布極為廣泛，易培養(yǎng)，對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)要求不高，且抗毒性強(qiáng)。過去人們的注意力多集中在鐮刀菌及其所產(chǎn)毒素的危害上，為開發(fā)利用這一真菌資源，筆者綜合近年鐮刀菌在環(huán)境保護(hù)中的研究，探討了鐮刀菌在生物脫除氮氧化物，生物降解酚類化合物、氰化物和合成染料，吸收、蓄積、降解多環(huán)芳烴等方面的作用機(jī)理和其應(yīng)用前景。
環(huán)境論文：《山東環(huán)境》，《山東環(huán)境》以“防治污染，改良生態(tài)，促進(jìn)四化，造福人民”為宗旨。廣泛開展科技交流，介紹研究成果、先進(jìn)技術(shù);切磋業(yè)務(wù)工作，探討對(duì)環(huán)境問題的見解和對(duì)策，交流推廣環(huán)境管理經(jīng)驗(yàn);傳播國內(nèi)外環(huán)保信息，以促進(jìn)本省各項(xiàng)環(huán)境保護(hù)工作的進(jìn)步和發(fā)展。
1鐮刀菌處理氮氧化物及其機(jī)制
Fusariumoxysporum的細(xì)胞色素P450NADH-NO還原酶(P450Nor)是屬亞鐵血紅素-硫醇蛋白家族，是真菌反硝化作用的關(guān)鍵酶，此酶能催化還原2分子的NO到1分子N2O，如反應(yīng)式(1)，它還可作為還原劑催化還原N2O4。Fe3 -NO復(fù)合體被認(rèn)為是此酶的酶-底復(fù)合體，P450Nor在分子氧極為有限的時(shí)候，使得NO的還原加快，其催化機(jī)理見圖1，這與反硝化細(xì)菌的氧化氮還原酶不同，后者可以將NO直接轉(zhuǎn)化為N2，但所需時(shí)間比前者要長[2]。這為生物脫出氮氧化物的污染方面提供了理論支持和模式菌，必將在氮氧化物的治理技術(shù)上產(chǎn)生重要的影響。
圖1依賴NADH的NO催化還原反應(yīng)機(jī)制
2鐮刀菌處理氰化物及其機(jī)制
利用鐮刀菌12號(hào)固定化細(xì)胞降解氰化物的研究表明，在培養(yǎng)基中添加氰化物可顯著提高誘導(dǎo)酶的活力，經(jīng)海藻酸鈣固定后相對(duì)活性為89.68，最適pH=8.0～9.0，最適溫度為35～45℃。固定化細(xì)胞柱連續(xù)處理濃度500ppm，流速15ml/h，運(yùn)轉(zhuǎn)90h，出水CN-<10ppm。Alain等[3]從被氰化物污染的土壤中分離一株在堿性條件(pH9.2～10.7)下對(duì)氰化物有良好的降解效果的FusariumsolaniIHEM8026，并利用K14CN碳原子示蹤法研究了氰化物的降解途徑，認(rèn)為氰化物降解有兩步反應(yīng)：
在反應(yīng)(2)中菌株沒有生長，在反應(yīng)(3)中伴隨著菌株的生長，說明氰化物對(duì)菌株有一定的毒性，外加營養(yǎng)介質(zhì)對(duì)反應(yīng)(3)發(fā)生有著重要的影響。除氰化物水合酶外，腈水解酶也具有降解氰化物的活性。Kobayashi等[4]認(rèn)為腈水解酶酶解機(jī)理中氨基化合物是一個(gè)重要的中間體，當(dāng)氰化物水合酶的最佳途徑為III時(shí)，腈水解酶的最佳途徑為IV/V(如圖2)。這樣可對(duì)含有CN-的堿性工業(yè)廢水不經(jīng)酸化處理而直接進(jìn)行生物處理，避免了HCN的揮發(fā)，這將對(duì)含氰廢水的治理產(chǎn)生重要的影響。
圖2腈水解酶/氰化物水合酶降解氰化物的途徑
3鐮刀菌處理酚類化物及其機(jī)制
鐮刀菌在芳香族化合物生物圈循環(huán)中也起著重要的作用，尤其是酚類化合物，如Fusariumflocciferm，F(xiàn)usariumsp.FE11等對(duì)苯酚具有很強(qiáng)的降解能力[5]。李濟(jì)吾等[6]以苯酚為唯一碳源，研究了Fusariumsp.HJ01降解苯酚的動(dòng)力學(xué)符合Andrews模型，見公式5，添加適量蔗糖可促進(jìn)HJ01菌對(duì)苯酚的降解，在蔗糖添加量3g/L、初始pH=6.0、30℃的最適條件下，420mg/L的苯酚溶液經(jīng)4d后可被HJ01完全降解。Santos等[5]認(rèn)為苯酚是通過兒茶酚的鄰位斷裂開環(huán)，進(jìn)入β-酮己酸代謝途徑，而被徹底礦化的，F(xiàn)usariumsp.FE11的細(xì)胞提取物就具有兒茶酚1，2-雙加氧酶和苯酚羥化酶的活性，這不同于混濁紅球菌R7等細(xì)菌降解酚類物質(zhì)的機(jī)制，后者是通過鄰苯二酚2，3-雙加氧酶催化酚類物質(zhì)開環(huán)降解的。但鐮刀菌有細(xì)胞壁，比細(xì)菌有更強(qiáng)的耐酚能力，說明鐮刀菌在生物降解酚類化合物方面有著潛在應(yīng)用價(jià)值。
4鐮刀菌處理多環(huán)芳烴及其機(jī)制
鐮刀菌可以降解土壤中菲、芘，經(jīng)處理360h后，對(duì)菲、芘的降解效率分別76.96和20.69。Fusariumsolani通過14CO2示蹤法證實(shí)了其可使苯巴芘礦化，并同化為自身的生物量[7]，而且其胞內(nèi)脂肪泡對(duì)多環(huán)芳烴(PAHs)也有累積和降解作用，其從培養(yǎng)基質(zhì)里吸收PAH是不需能量的被動(dòng)過程，累積過程不受其老化的影響。PAH在脂肪泡內(nèi)的累積是PAH可能被氧化的開始位置，但累積和降解不是同步的。這說明鐮刀菌既可降解多環(huán)芳烴，也可累積回收多環(huán)芳烴，具有巨大的應(yīng)用前景。過去對(duì)多環(huán)芳烴的生物降解的研究多集中于白腐菌，但白腐菌的生長周期長，且在營養(yǎng)生長階段不產(chǎn)生木質(zhì)素氧化酶和錳過氧化酶等這類對(duì)PAH有降解作用的酶類，這就成了白腐菌在PAH治理應(yīng)用中的瓶頸。
5鐮刀菌處理合成染料及其機(jī)制
合成染料大多是芳香族化合物，化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易降解，尤其是含璜酸基的蒽醌染料。多數(shù)研究是白腐菌降解偶氮染料，而白腐菌培養(yǎng)時(shí)間長，脫色時(shí)間大多在7～14d。李濟(jì)吾等[8]在國內(nèi)外首次從膨潤土中分離篩選了一株高效降解蒽醌性染料酸性藍(lán)B的鐮刀菌Fusariumsp.HJ01菌株，該菌株在25℃下培養(yǎng)96h后，加入到含100mg/L酸性藍(lán)B的液體培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)96h時(shí)，酸性藍(lán)B的脫色率達(dá)100，并指出該菌株所產(chǎn)的漆酶在酸性藍(lán)B的降解中起著關(guān)鍵的作用，而且該染料的降解分為兩個(gè)階段，首先是染料的吸附、富集階段，菌體變?yōu)槿玖系念伾?其次是生物降解階段，被染料染色的菌體逐漸變?yōu)樵瓉砭w的顏色。在第二階段，染料的生物降解包括兩個(gè)步驟：一是染料透過HJ01菌株的細(xì)胞壁進(jìn)入質(zhì)膜，二是在質(zhì)膜上的傳遞并通過菌體細(xì)胞的生命活動(dòng)如漆酶的產(chǎn)生，使氧化、還原等過程得以發(fā)生，從而促使其降解。這也顯示出鐮刀菌在印染廢水處理中的應(yīng)用前景。
6問題與展望
為了更好地利用鐮刀菌這一常見且重要的真菌資源并結(jié)合近年的鐮刀菌在環(huán)境保護(hù)中的研究情況，建議今后的鐮刀菌研究工作應(yīng)集中在：
(1)進(jìn)一步開展高效且無毒鐮刀菌的選育研究和鐮刀菌所產(chǎn)毒素的快速檢測技術(shù)研究，采用基因工程等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，構(gòu)建高效降解環(huán)境有毒污染物的新型優(yōu)良菌株，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
(2)大力加強(qiáng)高效鐮刀菌應(yīng)用工藝的開發(fā)研究，確定反應(yīng)器構(gòu)型、操作條件等工藝參數(shù)，建立示范工程，盡快使高效菌的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化。
隨著鐮刀菌在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究的不斷深入，這種真菌資源必將在改善環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的事業(yè)中發(fā)揮重要作用。
