海绵动物共附生聚乙烯微塑料降解菌的筛选及降解影响因素响应面优化

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近年来,海洋中微塑料的数量剧增,微塑料也被认定为一种新的污染物,对海洋生物有着直接或间接的影响,主要表现在影响生物体的生长发育、繁殖等,微塑料甚至可以通过生物链的传递影响人类的健康。因此治理海洋微塑料污染迫在眉睫。解决海洋微塑料的污染的途径主要由:降低塑料生产量、减少陆源输入、减少人类在海洋中活动等方法,但是都有一定的不现实、不合理之处。人类社会高速发展,塑料在人类的生产生活中发挥着举足轻重的作用,减少塑料使用量,是一个长久之计,无法一蹴而就,人类也可以采用将废弃垃圾焚烧、就地掩埋等方式减少海洋微塑料的陆源输入,但是存在治理经济成本高存在二次污染的缺点,因此需要寻求一种能够高效、经济、无二次污染的方法来解决海洋微塑料污染。本文利用微生物降解海洋中的微塑料,是一种环境友好型的解决方法。本文实验主要包括从海绵-共附生微生物中筛选出高效的PE降解菌,优化降解的环境条件,提高降解率,并探索PE对其他微塑料薄膜的降解情况,主要研究内容如下:(1)从海绵动物中筛选出41株PE降解菌,通过对分离出的41株降解菌的降解能力的研究,从中挑选了3株菌株开展生理生化以及16S rDNA鉴定,得到,菌株HM2为Paracoccus seriniphilus strain NBRC,菌株HM18为近Halomonas denitrificans strain VS-7,菌株NM23为Pseudidiomarina maritima strain 90。(2)根据温度、盐度、pH三个单因素实验的试验结果可知,最佳温度为28℃,最佳盐度为35‰,最佳pH值为7.5。对聚乙烯薄膜降解率的影响的3个因素依次为:pH值(C)>温度(A)>盐度(B)。盐度(B)与pH(C)之间存在显著的交互作用,温度(A)与pH值(C)交互作用不显著,温度(A)与盐度(B)交互作用不显著。通过响应面优化模型预测得到最优条件初始温度、盐度、pH值为28.49℃、35.02‰、7.64,预测的响应值为1.69%,实际降解率为为1.62%,预测值与实际值较为相近,表明该模型建立合理,可以较好地预测实际情况。(3)通过场发射扫面电镜观察HM2菌株对聚乙烯薄膜的微观表征,薄膜均表面出现裂缝,孔洞,验证了HM2菌株对聚乙烯薄膜的降解作用。通过比较孔洞的大小,可以发现响应面优化实验条件后的出现的孔洞比优化之前更大,验证了优化实验条件可以提高了微塑料的生物降解效率。(4)通过测定降解率以及培养液pH,探究HM2菌株分别对不同微塑料的降解特性。实验的聚烯烃类塑料中的PE微塑料、LDPE微塑料、HDPE微塑料、PP微塑料、PVC微塑料的质量均有不同程度的损失,其中PE微塑料的降解率最高,PVC微塑料的降解率最低。
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