本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种促进白腐真菌降解抗生素污染物的方法。
背景技术：
近年来，抗生素类化合物对环境的污染问题，引起了广泛的关注。氟喹诺酮类抗生素，如诺氟沙星作为一种重要的抗菌药物，在地表水、地下水、海水和饮用水中被广泛发现，在医院废水中也发现了高浓度(超过100μg/l)的诺氟沙星。在水环境中，诺氟沙星的存在导致了细菌耐药性，这是一个重大问题。探索从废水中去除包括诺氟沙星在内的抗生素污染物的方法，具有重要的意义。
白腐真菌降解的特点在于其降解物的广谱性，白腐真菌木质素降解酶系对于其催化底物来说是非特异性的。白腐真菌对异生物质广谱的降解能力吸引了科学界和工业界对其降解污染物的应用可行性进行研究。黄孢原毛平革菌是白腐真菌的一种，因能够降解木质素和其它异生物质而越来越受到重视。
在迅速发展的纳米技术中，银纳米材料因其广泛的利用不可避免的会进入到水体环境中。而由于银纳米材料的诸多特性，使得进入水体中的银纳米材料必然会发生一系列的迁移和转化，在此过程中也必然会对生活于水体中的生物产生一定的影响，并可能对水体中其它污染物的生物去除产生影响。虽然目前对于银纳米材料在水体环境中的迁移和转化以及银纳米材料对水体中生物的毒性已经有一些研究，但是，关于银纳米材料和其它抗生素共存于水体中，银纳米材料对于水体中的生物的影响、银纳米材料对抗生素的生物去除的影响却还未有学者研究。
鉴于抗生素类污染物如诺氟沙星在自然环境中的难降解性，开发一种可以有效促进其降解的方法显得尤为重要。
技术实现要素：
为克服现有技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种促进白腐真菌降解抗生素污染物的方法，以期可以实现抗生素类污染物的简便、高效、快速降解。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种促进白腐真菌降解抗生素污染物的方法，其特点在于：是在含抗生素污染物的废水中，加入进入对数生长期的白腐真菌，再加入纳米银，调节ph至6～6.5，搅拌反应，即完成对抗生素污染物的降解去除。
进一步地，所述抗生素污染物为以诺氟沙星为代表的氟喹诺酮类抗生素。
进一步地，所述白腐真菌为黄孢原毛平革菌。
进一步地，体系中，抗生素污染物的浓度为0-10mg·l-1，黄孢原毛平革菌的浓度为0.3-1.0g·l-1，纳米银的浓度为0.01-1μm。
进一步地，所述纳米银的平均粒径为10-100nm。低浓度、小尺寸的纳米银可以刺激黄孢菌发生激活抗氧化应激反应，从而提高抗生素类污染物的降解率。
进一步地，所述反应的温度为25～37℃。
进一步地，所述纳米银为pvp包覆的ag纳米颗粒，记为pvp-agnps。其按如下步骤制得：
在冰浴下，将4ml质量浓度为0.3％的pvp溶液、12ml15mm的nabh4溶液与233ml水混合，然后加入5ml20-40mm的agno3溶液，室温搅拌反应1-3小时；通过1kda透析袋，将所得颗粒悬浮液用超纯水透析3天，去除多余的pvp和ag ，即获得pvp-agnps的分散液，4℃冰箱中储存备用。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明通过加入低浓度的纳米银，有效提高了白腐真菌对抗生素污染物的降解能力，降解效率高、降解速度快，且方法简单、高效，实用性强。
附图说明
图1为本发明实施例1所得纳米银的tem图。
图2为本发明实施例2中，不同粒径纳米银体系下，诺氟沙星降解效率随时间的变化图；
图3为本发明实施例3中，不同浓度纳米银体系下，诺氟沙星降解效率随时间的变化图；
图4为本发明实施例3中，不同浓度agno3体系下，诺氟沙星降解效率随时间的变化图；
图5为本发明实施例3中，不同浓度agno3与纳米银体系下，超氧化物歧化酶(sod)活性随时间的变化图；
图6为本发明实施例3中，不同浓度agno3与纳米银体系下，过氧化氢酶(cat)活性随时间的变化图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中所采用的材料和仪器如无特殊说明，均为市售。
实施例1、纳米银的制备
本实施例按如下两种工艺条件，获得不同粒径的纳米银：
工艺1：在冰浴下，将4ml质量浓度为0.3％的pvp溶液、12ml15mm的nabh4溶液与233ml水混合，然后加入5ml20mm的agno3溶液，室温搅拌反应2小时；通过1kda透析袋，将所得颗粒悬浮液用超纯水透析3天(每天更换两次水)，去除多余的pvp和ag ，即获得pvp-agnps的分散液，4℃冰箱中储存备用。经火焰原子吸收光谱法(火焰石墨炉原子吸收分光光度计，aanalyst800，pe)检测，所得分散液中pvp-agnps的浓度为12.7737mg/l(0.12mm)。经测试，本工艺条件所得pvp-agnps的平均粒径为48nm，其tem如图1所示。
工艺2：在冰浴下，将4ml质量浓度为0.3％的pvp溶液、12ml15mm的nabh4溶液与233ml水混合，然后加入5ml40mm的agno3溶液，室温搅拌反应2小时；用1kda透析袋，将所得颗粒悬浮液用超纯水透析3天(每天更换两次水)，去除多余的pvp和ag ，即获得pvp-agnps的分散液，4℃冰箱中储存备用。经火焰原子吸收光谱法检测，所得分散液中，pvp-agnps的浓度为18.3789mg/l(0.17mm)。经检测，本工艺条件所得pvp-agnps的平均粒径为76nm。
实施例2、纳米银粒径对降解效率的影响
1、对数生长期黄孢原毛平革菌的培养
(1)传代扩大培养：首先通过土豆葡萄糖琼脂培养基(potatodextroseagar,pda)对黄孢原毛平革菌进行传代扩大培养，将培养较好的培养皿转移至4℃冰箱内保存，备用。具体步骤参考文献：guoz,cheng,zengg,etal.determinationofinequablefateandtoxicityofagnanoparticlesinaphanerochaetechrysosporiumbiofilmsystemthroughdifferentsulfidesources.environmentalscience:nano,2016,3(5):1027-1035.
(2)液体培养：取出4℃保存的黄孢原毛平革菌培养皿于37℃的恒温培养箱中活化30min，然后将活化好的孢子加入无菌水中，形成孢子悬浮液，并利用浊度仪调节至浓度为2.0×106cfu·ml-1。取1ml孢子悬浮液接种到250mlkirk液体培养基中，恒温振荡培养箱中于37℃、150rpm条件下培养3天，黄孢原毛平革菌即进入对数生长期，经测定，其在培养液中的浓度为0.5g·l-1。
2、诺氟沙星的降解
配置含诺氟沙星浓度为10mg·l-1的模拟废水，用0.1mol/l的naoh或hno3调节ph至6.5；
过滤去除步骤1中黄孢原毛平革菌中的kirk液体培养基，所得菌丝球加入250ml上述模拟废水中；再加入实施例1所获得的不同粒径的纳米银，使其浓度为0.12μm。同时以不加纳米银的体系作为对照。于37℃、150rpm下反应。
诺氟沙星降解率随反应时间的变化如图2所示。可以发现，纳米银的浓度为0.12μm时，采用两种不同粒径的纳米银，诺氟沙星去除率均达到了较高水平(约70％)，相比对照组有明显的提高。不同的是，在48nmagnps的刺激下，黄孢原毛平革菌对诺氟沙星的去除率迅速提高，24小时后去除率达到稳定水平。相比之下，76nmagnps刺激下，诺氟沙星的去除过程持续48h。纳米银可以通过“特洛伊木马效应”将离子或颗粒输送到细胞中，从而提高颗粒和离子在有机物和细胞中的渗透性和生物利用度。通过这种方式，纳米银可以很容易地进入细胞，而较小的颗粒更容易进入细胞，同时也具有更大的表面积和更多的连接位点，对于诺氟沙星的去除效率也较为明显。
实施例3、纳米银浓度对降解效率的影响
1、对数生长期黄孢原毛平革菌的培养
同实施例2。
2、诺氟沙星的降解
配置含诺氟沙星浓度为10mg·l-1的模拟废水，用0.1mol/l的naoh或hno3调节ph至6.5；
过滤去除步骤1中黄孢原毛平革菌中的kirk液体培养基，所得菌丝球加入250ml上述模拟废水中；再加入实施例1所获得的粒径为48nm的纳米银，使其浓度分别为0、0.01、0.1μm。于37℃、150rpm下反应。
为进行对比，本实施例还设置了agno3的实验对照，其与上述纳米银的过程相同，区别仅在于将纳米银换为agno3，并使其在废水中的浓度分别为0、0.1、0.5μm。
在加入纳米银的体系中，诺氟沙星降解率随反应时间的变化如图3所示。可以看出，在加入纳米银后，诺氟沙星的去除均可以在12小时内进行完成，在12小时后去除效果不明显。此外，相比于对照组53％的最大降解率，当纳米银初始浓度为0.1μm时，诺氟沙星的最大降解率可达73％，而纳米银浓度为0.01μm时，诺氟沙星的最大降解率也有68％。结果表明较低浓度纳米银对真菌细胞无毒性，反而可以激活“毒物兴奋效应”。低剂量的毒性因子在一定范围内不会对细胞产生不利影响，而是刺激它们。除了刺激微生物生长和抵抗外部不利因素外。纳米银的这种“毒物兴奋效应”可能是由于低浓度的纳米银引起的毒性损伤修复机制的激活。这种修复过程可能会过度补偿暴露于有毒物质，导致细胞抗逆性增强。
在加入agno3的体系中，诺氟沙星降解率随反应时间的变化如图4所示。可以看出，在最初的4h内，黄孢原毛平革菌会对诺氟沙星进行一定的降解。而在8小时后，诺氟沙星的去除率极为缓慢。加入初始浓度为0.1μmag 后，诺氟沙星的最大去除率为39％，而加入0.5μmag 后，诺氟沙星的去除率仅仅为30％，可见随着ag 浓度的增加，诺氟沙星的去除率逐渐降低。最初，ag 刺激黄孢原毛平革菌表面基团，诱导其自我保护。它与ag 络合，因此这些ag 没有毒性，仍对诺氟沙星有降解作用。随着ag 浓度的增加，ag 可附着在细胞质膜和含硫蛋白上，导致细胞膜完整性受损、功能蛋白受损和氧自由基的产生，对细胞产生毒性，抑制其活性和诺氟沙星的去除。
综上所述，低浓度的纳米银对白腐真菌降解诺氟沙星的效率都具有一定的促进作用，通过控制加入的纳米银浓度，可以达到最佳的促进诺氟沙星生物降解的效率。为剖析其原理，本发明进行了抗氧化酶的测定，抗氧化酶被认为是对抗氧化应激的第一道防线。本发明用试剂盒(南京建成)测定超氧化物歧化酶(sod)和过氧化氢酶(cat)的浓度。将对照组(10mg/l诺氟沙星)、agno3处理组(10mg/l诺氟沙星加10μmagno3)和agnps处理组(10mg/l诺氟沙星加10μmagnps和10mg/l诺氟沙星加0.1μmagnps)分别加入黄孢原毛平革菌溶液中，胁迫2、24、48小时后测定sod和cat活性。sod酶活性变化如图5，cat酶活性变化如图6。
由图5可知，当细胞只暴露短时间(2小时)时，由于agno3和agnps的引入，sod活性显著提高。暴露24小时后，agno3和10μmagnps的sod活性逐渐降低，而对照组和0.1μmagnps刺激下的sod酶活性逐渐升高。此外，由图6可知，暴露于低浓度agnps后，cat酶活性表现出类似的变化，并逐渐增加。10μmagnps和ag 刺激24小时后cat酶活性的变化略有不同。然而，与0.1μmagnps刺激后观察到的变化相比，它们要低得多。
这表明ag 和较高浓度的agnps，在短时间(2小时)内可以刺激细胞产生更多的sod酶，而由于毒性作用或金属酶复合物的形成导致cat生物合成的抑制，这造成抗氧化防御系统超载，导致慢性损伤甚至细胞死亡。相反，低浓度的agnps可以提高sod和cat的活性，而抗氧化酶活性的诱导是实现抗氧化应激的关键，即说明低浓度的agnps可以激活细胞的抗氧化应激能力，从而实现了真菌对环境中的抗生素的生物降解。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
1.一种促进白腐真菌降解抗生素污染物的方法，其特征在于：是在含抗生素污染物的废水中，加入进入对数生长期的白腐真菌，再加入纳米银，调节ph至6～6.5，搅拌反应，即完成对抗生素污染物的降解去除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述抗生素污染物为氟喹诺酮类抗生素。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述白腐真菌为黄孢原毛平革菌。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：体系中，抗生素污染物的浓度为0-10mg·l-1，黄孢原毛平革菌的浓度为0.3-1.0g·l-1，纳米银的浓度为0.01～1μm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述纳米银的平均粒径为10-100nm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应的温度为25～37℃。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于：所述纳米银为pvp包覆的ag纳米颗粒，记为pvp-agnps。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述纳米银按如下步骤制得：
在冰浴下，将4ml质量浓度为0.3％的pvp溶液、12ml15mm的nabh4溶液与233ml水混合，然后加入5ml20-40mm的agno3溶液，室温搅拌反应1-3小时；通过1kda透析袋，将所得颗粒悬浮液用超纯水透析3天，去除多余的pvp和ag ，即获得pvp-agnps的分散液，4℃冰箱中储存备用。
技术总结