天然礦石水解微囊藻毒素機理研究.pdf

1、由藍(lán)藻門的顫藻、微囊藻和魚腥藻等自然代謝產(chǎn)生的微囊藻毒素是一種環(huán)狀七肽肝毒素，對人類健康構(gòu)成了極大的威脅。目前微囊藻毒素(Microcystins, MCs)成為研究者普遍關(guān)注的研究對象。如何有效、綠色、環(huán)保的處理水體中的MCs成為目前研究的熱點。從分子水平來講，MCs毒性機制主要依賴其環(huán)狀結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)一旦當(dāng)MCs環(huán)狀結(jié)構(gòu)斷裂而變成直鏈狀時其毒性大為降低。一直以來人們多采用高級氧化技術(shù)產(chǎn)生具有強氧化能力的羥基自由基(?OH)(E=2.

2、8 eV)氧化MCs分子致使其整個環(huán)狀結(jié)構(gòu)被破壞直至礦化來消除MCs毒性，而同時也會對共存生物造成傷害。
　　礦物催化是發(fā)生在礦物表面的非均相催化反應(yīng)，充分利用了無機界的天然自凈化功能，可通過多種作用方式如吸附、氧化降解、水解等去除環(huán)境中的各類污染物。由于這些礦物來源于大自然，充足、廉價具有環(huán)境友好性，因此被認(rèn)為是最有吸引力的凈化土壤、地下水、沉積物、工業(yè)廢水等的材料，利用其作為催化劑對污染物的凈化和降解，也是目前越來越受歡迎的污

3、染物原位技術(shù)。已有研究表明天然礦物能在光的輔助作用下催化降解藻毒素，而采用天然礦物對藻毒素進(jìn)行水解，通過打開其大環(huán)結(jié)構(gòu)溫和的消除MCs毒性的研究卻未曾報道，開發(fā)綠色去除藻毒素技術(shù)，探討天然礦物水解去除微囊藻毒素的可行性，研究其水解機理，為自然界中共存毒素的自凈技術(shù)、自組裝礦物模擬水解酶技術(shù)提供有力理論支持具有重大意義。 本文選取多種不同種類的天然礦石(中南冶金地質(zhì)研究所、宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所(502所))，采用傳統(tǒng)酸解的方法，以M

4、C-LR單元結(jié)構(gòu)二肽為探針分子，篩選出了五種(菱鐵礦、菱錳礦、粘土、銅礦、黃鐵礦)具有較好水解能力的礦石，再用篩選出的礦石探討其對目標(biāo)污染物MC-LR的水解性能，通過跟蹤不同催化體系降解過程中的中間產(chǎn)物，探討催化機理。
　　1.以不同天然礦石作為水解催化劑，考察了其在暗反應(yīng)條件下水解二肽及MC-LR的情況，篩選出了黃鐵礦、菱鐵礦、粘土具有較好水解活性，并研究具有較好水解活性的天然礦石對目標(biāo)物MC-LR的水解性能及機理。
　　

5、2.對篩選出來的黃鐵礦進(jìn)行了XRD, XPS, SEM, BET和IR表征，證明了黃鐵礦表面的主要成分有FeS2和FeSO4。首次采用黃鐵礦作為催化劑來催化水解MC-LR，并探討了影響降解過程的因素。實驗通過底物MC-LR的降解以及產(chǎn)物氨基酸的產(chǎn)生，說明了黃鐵礦能夠有效的水解MC-LR，在60℃，反應(yīng)24 h后，MC-LR的水解效率可以達(dá)到90％，溫度越高越能夠促進(jìn)黃鐵礦催化水解MC-LR，但也會促使產(chǎn)物氨基酸的分解，且金屬離子的加入也

6、能夠迅速提高黃鐵礦催化水解MC-LR的效率。
　　3.研究了在30℃、無光、無氧等溫和的環(huán)境下菱鐵礦對 MC-LR的水解情況，通過底物 MC-LR的降解以及產(chǎn)物氨基酸的產(chǎn)生，說明了菱鐵礦能夠有效的水解MC-LR，結(jié)合毒理實驗證明該水解技術(shù)的可行性，菱鐵礦水解MC-LR后能夠有效地去除其毒性；結(jié)合液質(zhì)數(shù)據(jù)和與HCl水解產(chǎn)物的對比推測出菱鐵礦對MC-LR的水解因礦物表面的金屬離子能結(jié)合D-Glu上的電子配體(羰基)，而改變相鄰原子上的