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羟基自由基灭菌与降解有机环境污染物机理研究

【摘要】:迄今为止,羟基自由基(·OH)杀菌和降解有机环境污染物机理尚不清楚。本文以大肠杆菌和毒死蜱、丙环唑、氨基甲酸酯类等常见农药为研究对象,重点研究了·OH杀菌和降解环境污染有机物机理,主要内容包括:产生机理探究、杀菌条件的优化、处理后细胞形态、细胞膜的变化、酶活性的变化、处理后对遗传物质的影响、杀菌率的研究、农残底物的检测新方法的探究、除农残条件的优化、攻击的农残结构机制、·OH浓度与农药清除效率的关系。并探讨·OH处理过程中,各项指标变化与细胞死亡和有机物降解的关系。主要结果和结论如下: (1)·OH发生器的设计要充分考虑反应体系中外界离子的干扰,反应器的条件、电源的输入,这些因素能够不同程度的影响·OH的产率。 (2)采用最佳优化条件,对·OH杀灭大肠杆菌工艺条件进行了参数优化,同时考虑到实际操作的便利性及成本,采用灭菌电流强度为71.08A,灭菌时间为22.22min,接种量为15.21ml/500g。3次平行实验得到的实际平均灭菌率为94.79%,实际值与理论最佳灭菌率相对误差0.60%。 (3)细胞内的辅酶A被·OH氧化生成二聚体辅酶A,促使细胞呼吸作用衰退从而引起菌体甚至芽孢死亡,细胞质膜通透性改变导致代谢的紊乱,最终菌体死亡。·OH对于遗传物质的破坏主要是通过与其反应断裂DNA链中的碱基之间的磷酸二酯键,从而细胞的DNA复制以及以遗传物质为基础的一系列代谢及调节机制也遭到破坏。 (4)采用高效液相色谱-紫外检测法测定·OH处理前后的农药残留,不仅分析快速,而且准确度和灵敏度都很高,具有一定的实用性。检测经羟基自由基彻底处理清除率高达70%左右,表明该类型羟基自由基发生器对环境污染有机物尤其农药残留有很好的降解能力。 (5)羟基自由基改变苯环和官能团的电子云密度,使分布不均匀,降低基团之间键合力,有机物的致密结构就会被破坏,打开缺口,羟基自由基就可以继续进入有机结构中心,继续瓦解苯环和苯环上连接的官能团像硝基磺基,或离子像氯离子硫离子。同时羟基自由基强烈吸氢能力造成致密结构自氧化而裂解。

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