研究报告
吴丹,孙悦宏,李浩,吴亨宇,熊倩,刘有胜,应光国.有机紫外吸收剂BP-3的厌氧污泥降解特性[J].环境科学学报,2022,42(10):254-263
有机紫外吸收剂BP-3的厌氧污泥降解特性
- Anaerobic biodegradation characteristics of organic UV filter BP-3 in sludge
- 基金项目：国家自然科学基金项目（No.41877359）；广东省自然科学基金项目（No.2020A1515010448）
- 作者
- 单位
- 吴丹
- 华南师范大学环境学院，广州 510006;华南师范大学广东省化学品污染与环境安全重点实验室， 环境理论化学教育部重点实验室， 广州 510006
- 孙悦宏
- 华南师范大学环境学院，广州 510006;华南师范大学广东省化学品污染与环境安全重点实验室， 环境理论化学教育部重点实验室， 广州 510006
- 李浩
- 华南师范大学环境学院，广州 510006;华南师范大学广东省化学品污染与环境安全重点实验室， 环境理论化学教育部重点实验室， 广州 510006
- 吴亨宇
- 华南师范大学环境学院，广州 510006;华南师范大学广东省化学品污染与环境安全重点实验室， 环境理论化学教育部重点实验室， 广州 510006
- 熊倩
- 华南师范大学环境学院，广州 510006;华南师范大学广东省化学品污染与环境安全重点实验室， 环境理论化学教育部重点实验室， 广州 510006
- 刘有胜
- 华南师范大学环境学院，广州 510006;华南师范大学广东省化学品污染与环境安全重点实验室， 环境理论化学教育部重点实验室， 广州 510006
- 应光国
- 华南师范大学环境学院，广州 510006;华南师范大学广东省化学品污染与环境安全重点实验室， 环境理论化学教育部重点实验室， 广州 510006
- 摘要：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮（BP-3）作为化学品添加剂广泛应用于防晒霜、化妆品和染色剂等个人护理品以及塑料制品，用于吸收紫外线防止皮肤晒伤、材料老化和腐蚀.经使用后BP-3随污水排放或者人类涉水活动直接或间接排放到受纳水环境.因BP-3属于疏水性化合物，进入水环境后更易于分配至污泥和沉积物等缺氧和厌氧环境，厌氧微生物降解是BP-3重要的自然消减过程.然而，目前BP-3在不同厌氧条件下的降解转化机制仍不清楚.本研究以城市污水处理厂厌氧污泥为接种体，对比分析了不同厌氧还原条件和碳源共代谢对BP-3厌氧降解转化的差异.研究结果表明，硝酸盐、硫酸盐还原条件抑制BP-3的厌氧降解，而额外添加混合碳源可促进BP-3的降解（最短降解半衰期为1.285 d）.通过对混合碳源体系厌氧菌群驯化培养，BP-3降解能力显著提高，降解半衰期缩短至0.734 d （10 mg·L-1）.利用UPLC-QTOF-MS鉴定主要降解中间产物为2，4-二羟基二苯甲酮（BP-1），推测其厌氧降解转化主要途径为去甲基化.筛查获得了一株BP-3高效厌氧降解单菌，通过16S rDNA测序比对确定为柠檬酸杆菌属兼性厌氧菌.
- Abstract：2-hydroxy-4-methoxubenzophenone （BP-3）， as one of the commonly used organic ultraviolet filters， is primarily applied in cosmetics to protect human skin from the effects of solar UV radiation， as well as in plastics， adhesives， and rubber to protect products against photo-degradation and discoloring. Considering its massive and continuous use， BP-3 has directly entered the aquatic environment through human activities or uncontrolled spillages from industries and indirectly through wastewater treatment plant discharges. Due to its hydrophobicity， BP-3 tends to distribute to anoxic and anaerobic environments such as sludge and sediment. Thus， anaerobic microbial biodegradation is the dominant pathway for BP-3 removal in natural environment. However， the biodegradation mechanisms of BP-3 under different anaerobic conditions remain unclear. In the present study， anaerobically digested sludge collected from wastewater treatment was employed as inoculum， comparing the biodegradation characteristic of BP-3 under different anaerobic reduction conditions， and multiple carbon sources co-metabolism. The main results showed that the biodegradation of BP-3 was inhibited under nitrate and sulfate reduction conditions， while it was promoted under co-metabolism with the addition of multiple carbon sources （the minimal half-life was 1.285 d）. Through continuous enrichment and acclimation of the bacteria， the biodegradation of BP-3 under co-metabolism was obviously improved and the half-life was reduced to 0.734 d （10 mg·L-1）. Based on the analysis of UPLC-QTOF-MS， 2，4-dihydroxybenzophenone （BP-1） was observed to the main transformation product of BP-3， suggesting the key pathway of BP-3 anaerobic biodegradation was through demethylation. Additionally， a highly BP-3 degrading strain was isolated and screened， then was identified as Citrobacter amalonaticus sp. （facultative anaerobe） with the 16S rDNA sequencing technique.
摘要点击次数： 140 全文下载次数： 164
