氯過(guò)氧化物酶催化轉(zhuǎn)化莠去津的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氯過(guò)氧化物酶催化轉(zhuǎn)化莠去津的方法，基于生物酶催化體系，綠色催化轉(zhuǎn)化除草劑莠去津。向待處理的莠去津溶液中加入氯過(guò)氧化物酶，混合均勻后用磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)混合液的pH至2.5～4，然后加入H2O2溶液作為氧化劑，室溫催化轉(zhuǎn)化莠去津。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，采用微量的氯過(guò)氧化物酶和H2O2能夠快速催化莠去津分子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，顯著降低其對(duì)環(huán)境的危害，在催化5～10分鐘內(nèi)莠去津的轉(zhuǎn)化率即可達(dá)到80％～98％。
【專利說(shuō)明】氯過(guò)氧化物酶催化轉(zhuǎn)化莠去津的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境廢水無(wú)害化處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用生物酶處理農(nóng)業(yè)廢 水中殘留除草劑莠去津的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是世界上消費(fèi)和生產(chǎn)農(nóng)藥的大國(guó)之一。而農(nóng)藥的大部分就屬 于環(huán)境激素類物質(zhì)。環(huán)境激素莠去津的應(yīng)用非常廣泛，使用量比較大，我國(guó)在2008年莠去 津的使用量超過(guò)了 5000噸。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，莠去津?qū)λh(huán)境、土壤及生物均有危害。莠 去津易在土壤中向下遷移而進(jìn)入地下水，造成地下水污染。有研究發(fā)現(xiàn)，莠去津雖然對(duì)雜草 有很強(qiáng)的殺傷力，但其同時(shí)有隱形藥害，殘效期長(zhǎng)，不易流失，可留在土壤及水中超過(guò)一年， 對(duì)后茬作物如小麥、大豆等有藥害，長(zhǎng)期種植玉米的地塊改種蔬菜等作物經(jīng)常死苗。2002 年，美國(guó)加州大學(xué)一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，莠去津可以導(dǎo)致蛙類變性，同時(shí)對(duì)其它水生生物也有不同 程度毒害和影響。還有研究表明，莠去津可由農(nóng)田漏出，進(jìn)入地下飲用水，從而嚴(yán)重?cái)_亂人 類內(nèi)分泌系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)，也可能對(duì)人類有致癌作用。
[0003] 目前，常用的處理環(huán)境激素的方法主要有膜分離技術(shù)法、物理吸附法和化學(xué)氧化 法等。其中膜分離技術(shù)法的去除率比較好，但是處理過(guò)程不僅與處理的目標(biāo)物的性質(zhì)有關(guān)， 而且還與膜的性質(zhì)以及溶液的組成等有關(guān)，而且膜組件的價(jià)格比較昂貴，又時(shí)常存在堵塞 及溶脹的狀況，因此很難將膜分離技術(shù)在廢水處理中廣泛應(yīng)用。物理吸附法在處理過(guò)程中 成本比較高、處理的不徹底并且不確定性多。化學(xué)氧化法能比較高效、無(wú)選擇性并且比較完 全的降解有機(jī)物，但是在處理過(guò)程中成本高，將其用于工業(yè)廢水的全程處理上還存在著一 些困難。
[0004] 氯過(guò)氧化物酶（CPO)是從海洋真菌Caldariomyces fumago中分離出來(lái)的一種血 紅素過(guò)氧化物酶（42kDa)。CPO具有極為廣泛的氧化活性，兼具血紅素過(guò)氧化物酶（單電 子及兩電子過(guò)氧化、有機(jī)鹵化）、過(guò)氧化氫酶（過(guò)氧化氫歧化、一元醇氧化）以及細(xì)胞色素 P_450(脫烷基化、烯鍵環(huán)氧化、磺化氧化等）等多種酶的催化特征，目前被認(rèn)為是過(guò)氧化物 酶家族中應(yīng)用最廣泛的酶，但以過(guò)氧化物酶為催化降解環(huán)境激素莠去津的還未見(jiàn)報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有莠去津處理方法存在的缺點(diǎn)，提供一種 操作簡(jiǎn)單、成本低、綠色環(huán)保，基于氯過(guò)氧化物酶催化轉(zhuǎn)化莠去津的方法。
[0006] 解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：向待降解的莠去津水溶液中加入氯過(guò)氧 化物酶，混合均勻，用0. lmol/L的磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值至2. 5?4,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 % 的H2O2水溶液，在室溫條件下攪拌3?15分鐘，所述的莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H 2O2的摩爾 比為 1:0. 0019 ?0· 0075:15 ?50。
[0007] 本發(fā)明優(yōu)選向待降解的莠去津水溶液中加入氯過(guò)氧化物酶，混合均勻，用0. Imol/ L的磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值至3?3. 5,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 %的H2O2水溶液，在室溫條件 下攪拌5?10分鐘。
[0008] 本發(fā)明優(yōu)選莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H2O2的摩爾比為1:0. 00375?0. 0075:30? 50,進(jìn)一步優(yōu)選莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H2O2的摩爾比為1:0. 0056?(λ 0075:45?50。
[0009] 本發(fā)明基于氯過(guò)氧化物酶催化降解體系，以H2O2為氧化劑，能夠快速破壞其分子 結(jié)構(gòu)以達(dá)到降解的目的。該方法操作簡(jiǎn)單，氯過(guò)氧化物酶及H 2O2用量少，反應(yīng)條件溫和，綠 色環(huán)保，莠去津的轉(zhuǎn)化時(shí)間短、轉(zhuǎn)化率高。并通過(guò)典型毒性評(píng)估試驗(yàn)證明本方法轉(zhuǎn)化后的物 質(zhì)與原底物相比對(duì)環(huán)境的安全性提高了。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是莠去津的轉(zhuǎn)化率對(duì)綠藻生長(zhǎng)抑制率的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于 這些實(shí)施例。
[0012] 實(shí)施例1
[0013] 向50mL 80 μ mol/L的莠去津水溶液中加入ImL 30 μ mol/L的氯過(guò)氧化物酶溶 液（由于氯過(guò)氧化物酶的用量太少，不好稱量，所以先將其用〇. lmol/L的磷酸緩沖溶液配 制成IOOmL 30 μ mol/L的氯過(guò)氧化物酶溶液，實(shí)際使用量較大時(shí)直接加入氯過(guò)氧化物酶即 可），混合均勻，所得混合液用0. lmol/L的磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值至3,然后加入20mL質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2水溶液，其中莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H 2O2的摩爾比為1:0.0075:50， 在室溫條件下攪拌9分鐘。用高效液相色譜測(cè)量降解前后莠去津的濃度，按下述公式計(jì)算 莠去津的轉(zhuǎn)化率：
[0014] n = (C0-Ct)/C0 X loo %
[0015] 式中Π 為轉(zhuǎn)化率，Q1為莠去津的初始濃度，Ct為時(shí)間t時(shí)莠去津的濃度。經(jīng)計(jì)算， 莠去津的轉(zhuǎn)化率為98%。
[0016] 實(shí)施例2
[0017] 本實(shí)施例中，所得混合液用0. lmol/L的磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值至2. 5,其他步驟 與實(shí)施例1相同，經(jīng)計(jì)算，莠去津的轉(zhuǎn)化率為72%。
[0018] 實(shí)施例3
[0019] 本實(shí)施例中，所得混合液用0. lmol/L的磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值至3. 5,其他步驟 與實(shí)施例1相同，經(jīng)計(jì)算，莠去津的轉(zhuǎn)化率為84%。
[0020] 實(shí)施例4
[0021] 本實(shí)施例中，所得混合液用0. lmol/L的磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值至4,其他步驟與 實(shí)施例1相同，經(jīng)計(jì)算，莠去津的轉(zhuǎn)化率為57%。
[0022] 實(shí)施例5
[0023] 本實(shí)施例中，加入6mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 %的H2O2水溶液，其他步驟與實(shí)施例1相同， 其中莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H 2O2的摩爾比為1:0.0075:15。經(jīng)計(jì)算，莠去津的轉(zhuǎn)化率為 68%。
[0024] 實(shí)施例6
[0025] 本實(shí)施例中，加入12mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2水溶液，其他步驟與實(shí)施例1相 同，其中莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H 2O2的摩爾比為1:0. 0075:30。經(jīng)計(jì)算，莠去津的轉(zhuǎn)化率為 80%。
[0026] 實(shí)施例7
[0027] 本實(shí)施例中，加入18mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2水溶液，其他步驟與實(shí)施例1相 同，其中莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H 2O2的摩爾比為1:0. 0075:45。經(jīng)計(jì)算，莠去津的轉(zhuǎn)化率為 97%。
[0028] 實(shí)施例8
[0029] 本實(shí)施例中，加入0. 25mL 30 μ mol/L的氯過(guò)氧化物酶溶液，其他步驟與實(shí)施例1 相同，其中莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H2O2的摩爾比為1:0. 0019:50。經(jīng)計(jì)算，莠去津的轉(zhuǎn)化率 為 61%。
[0030] 實(shí)施例9
[0031] 本實(shí)施例中，加入0. 50mL 30μπι〇1/1的氯過(guò)氧化物酶溶液，其他步驟與實(shí)施例1 相同，其中莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H2O 2的摩爾比為1:0. 00375:50。經(jīng)計(jì)算，莠去津的轉(zhuǎn)化 率為87%。
[0032] 實(shí)施例10
[0033] 本實(shí)施例中，加入0. 75mL 30 μ mol/L的氯過(guò)氧化物酶溶液，其他步驟與實(shí)施例1 相同，其中莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H2O2的摩爾比為1:0. 0056:50。經(jīng)計(jì)算，莠去津的轉(zhuǎn)化率 為 91%。
[0034] 實(shí)施例11
[0035] 本實(shí)施例中，在室溫條件下攪拌3分鐘，其他步驟與實(shí)施例1相同。經(jīng)計(jì)算，莠去 津的轉(zhuǎn)化率為86%。
[0036] 實(shí)施例12
[0037] 本實(shí)施例中在室溫條件下攪拌5分鐘，其他步驟與實(shí)施例1相同。經(jīng)計(jì)算，莠去津 的轉(zhuǎn)化率為92%。
[0038] 為了證明本發(fā)明方法催化轉(zhuǎn)化莠去津?qū)Νh(huán)境的安全性，采用本發(fā)明方法催化轉(zhuǎn) 化莠去津后不同轉(zhuǎn)化率對(duì)應(yīng)的莠去津轉(zhuǎn)化液（以下簡(jiǎn)稱莠去津轉(zhuǎn)化液）對(duì)單細(xì)胞綠藻 (Chlorella pyrenoidosa)的抑制生長(zhǎng)率作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，具體方法如下：
[0039] 首先用分光光度計(jì)測(cè)定普通小球藻（由中國(guó)科學(xué)院野生生物種質(zhì)庫(kù)--淡水藻種 庫(kù)提供）在680nm處的吸光度值20?，然后將普通小球藻和無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液（其配方由中國(guó) 科學(xué)院野生生物種質(zhì)庫(kù)--淡水藻種庫(kù)提供）按體積比為1:1混合，向所得混合液中加入 其體積1/10的莠去津轉(zhuǎn)化液，室溫培養(yǎng)72小時(shí)后，用分光光度計(jì)測(cè)其在680nm處的吸光度 值〇D t，同時(shí)以不加莠去津轉(zhuǎn)化液做空白對(duì)比試驗(yàn)，按以下公式計(jì)算綠藻的平均生長(zhǎng)率u及 抑制生長(zhǎng)率i :
【權(quán)利要求】
1. 一種氯過(guò)氧化物酶催化轉(zhuǎn)化莠去津的方法，其特征在于：向待降解的莠去津水溶液 中加入氯過(guò)氧化物酶，混合均勻，用0. lmol/L的磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值至2. 5?4,加入質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為30%的H202水溶液，在室溫條件下攪拌3?10分鐘，所述的莠去津與氯過(guò)氧化物 酶、H202 的摩爾比為 1:0. 0019 ?0? 0075:15 ?50。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯過(guò)氧化物酶催化轉(zhuǎn)化莠去津的方法，其特征在于：向待降 解的莠去津水溶液中加入氯過(guò)氧化物酶，混合均勻，用〇. lmol/L的磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值 至3?3. 5,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H202水溶液，在室溫條件下攪拌5?10分鐘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氯過(guò)氧化物酶催化轉(zhuǎn)化莠去津的方法，其特征在于：所 述的莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H202的摩爾比為1: 0? 00375?0? 0075:30?50。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氯過(guò)氧化物酶催化轉(zhuǎn)化莠去津的方法，其特征在于：所 述的莠去津與氯過(guò)氧化物酶、H202的摩爾比為1:0. 0056?0? 0075:45?50。
【文檔編號(hào)】A62D101/22GK104368121SQ201410605145
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】蔣育澄, 張曉 , 胡滿成, 翟全國(guó), 李淑妮 申請(qǐng)人:陜西師范大學(xué)