臺灣博碩士論文加值系統

實驗的目的在於如何利用Phanerochaete chrysosporium BCRC 36201白腐菌株來處理水溶液中的重金屬。台灣地狹人稠，能用的耕地面積不大，若土地遭受到重金屬汙染的水源灌溉後，重金屬殘留於土壤中，會在土壤中產生累積性，導致耕地面積減少；因本實驗，最主要是評估P. chrysosporium BCRC 36201菌株是否能處理重金屬液，因此實驗一開始直接使用本菌株處理含有重金屬之水溶液，結果發現並不理想，該菌株僅在含有銅離子以及鉛離子溶液下，擁有較高的存活率，原因是直接將白腐菌接種於含重金屬的培養液中，生長率皆不良；若在一般培養基培養5~7天後，再加入重金屬溶液處理，不僅能提高菌株的生存率，此結果也能增加白腐菌對於重金屬的處理率，後續的實驗即針對改良生長培養基為主，最終以SDB為基礎培養基，碳源分別為木屑及澱粉，並加入硫酸鈣0.5 g和碳酸鈣1 g的培養基最為理想。
利用上述之培養液來培養白腐菌，並分析對於重金屬代謝的影響力，發現此培養液能幫助白腐菌適應有重金屬存在的極酸環境下，即能處理重金屬，尤其是對於銅離子及鉛離子，在10 ppm濃度下的銅離子處理至1 ppm以及在20 ppm濃度下的鉛離子處理至1.5 ppm以下，再分別探討用鋅、黃銅、汞、鉛的處理能力，皆有不錯的成效，只有鋅離子例外，但在鋅、銅離子混合溶液中，鋅離子可被白腐菌處理；另外值得探討的是還原糖濃度，在白腐菌液混入重金屬液後，還原糖濃度會大幅的下降，推測是因白腐菌為了抵抗異物，而將菌液中的還原糖消耗掉，產生所需的酶來抵抗逆境。實驗得知澱粉培養基比木屑培養基，更能提供養份，促使白腐菌產生過氧化氫酶，可能是因為在逆境的情況下，白腐菌會分泌較多的過氧化氫酶來幫助自身來抵抗逆境，而木屑培養基雖然過氧化氫酶的活性較低，但處理率是比較好的，且較能緩衝極酸的pH值，並穩定且持續的供給養份。

The purpose of this experiment is how to take advantage of Phanerochaete chrysosporium BCRC 36201 white rot fungi to deal with an aqueous solution of heavy metal, because Taiwan area is small, so little arable land can be used, if the land was subjected to heavy metal pollution and water irrigation, has accumulated in the soil, the residues of heavy metals in the soil, resulting in reduced the area of cultivated land; therefore this experiment, the main is to assess whether P. chrysosporium can handle heavy metals, so the experiment began use this strain to treatment solution containing heavy metals, the results are bad, only in containing copper ion and lead ion solution has high survival rate, therefore, for subsequent experiments the improved growth medium, and ultimately to SDB as basic medium, carbon source respectively sawdust and starch, and adding calcium sulfate 0.5 g and calcium carbon 1 g in the medium was the best, tolerance test of white rot fungi. The reason is that white rot fungus inoculation on heavy metal in liquid culture, growth rate of all bad; if in the general culture medium cultured for 5-7 days later, then add heavy metal solution, not only can improve the survival rate of white rot fungi directly, but also increase the white rot fungi on heavy metal liquid metabolism rate.
The experiment of adding calcium in the test for heavy metal metabolism influence, calcium ion in the liquid culture that can promote the degradation of white rot fungus of heavy metals, especially for copper ion and lead ion, copper ion concentration in 10 ppm degradation to 1 ppm and 20 ppm concentration in the lead ion degradation to 1.5 ppm, respectively. Discussion on degradation ability of zinc, brass. Mercury and lead, all have good results, only the zinc ion exception, but in the zinc and copper ions in the mixed solution, zinc ions can be degradation by white rot fungi; also it is worth exploring the value of DNS, in the white rot fungus liquid mixed into the liquid metal, DNS the value will be greatly decreased, presumably because of white rot fungi in order to resist the foreign body, and reducing sugar bacteria in liquid consumed, produce enzymes required to resist adversity. Experiment that starch medium than in sawdust medium, can provide more nutrients, prompting the white rot fungi to produce catalase, may be because in adversity, the white rot fungi can secrete more peroxide dismutase to help themselves to resist adversity and Sawdust Medium although superoxide enzyme activity was lower, but the degradation rate better and more shock in acid pH value, and a stable and continuous supply of nutrients.

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 前言 1
第一節 研究背景 1
第二節 研究動機 1
第三節 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
第一節 環境汙染 3
壹、台灣之重金屬汙染 3
一、重金屬簡介 4
二、重金屬汙染造成的影響 6
（一）、人體影響 6
（二）、環境影響 8
第二節 解決環境污染的方法 10
第三節 微生物降解法之運用 14
壹、生物通氣法 14
貳、微生物降解法 15
第四節 白腐菌的基礎介紹及其運用 16
壹、白腐菌 16
貳、過氧化氫酶 18
参、多酚氧化酶 20
肆、鈣離子的作用 21
伍、白腐菌的機制 21
第三章 材料與方法 23
第一節 研究架構及流程 23
第二節 實驗設備及藥品 24
壹、實驗用設備 24
貳、實驗用藥品 24
参、儲備液的配置 26
第三節 實驗方法 27
壹、基礎培養基之調製 27
一、基礎的培養基配製 27
二、不同基質的培養基配製 27
三、含重金屬培養基配製 28
四、鈣離子之培養基 28
貳、過氧化酶測量法 29
参、多酚氧化酶活性的测定 30
肆、還原糖的測定 31
伍、銅離子之檢測方法 32
陸、鋅離子之檢測方法 34
柒、汞離子之檢測方法 36
捌、鉛離子的檢測方法 37
玖、日本共立KYORITSU水質離子測試包 38
拾、量測水中鉛、汞離子之方法 39
拾壹、孔雀石綠的測量方法 40
第四章 結果與討論 41
第一節 白腐菌之基礎成長數值 41
第二節 白腐菌之鋅、銅離子之基礎測試 42
壹、白腐菌之鋅、銅離子之基礎耐受度測試 42
貳、白腐菌的處理能力測試（對於孔雀石綠） 44
第三節 不同基質的培養基對於酵素活性之探討 46
第四節 不同鈣離子對於白腐菌酵素活性探討 52
第五節 一般培養基之白腐菌處理鋅、銅離子之測試 56
第六節 白腐菌不同營養源之比較 58
第七節 白腐菌使用改良培養基處理鋅、銅離子試驗 59
第八節 改良培養基對於白腐菌之鋅、銅處理之pH變化 61
第九節 改良培養基對於白腐菌之鋅、銅處理之還原糖變化 62
第十節 白腐菌使用改良培養基處理鉛、汞及黃銅離子試驗 64
第十一節 改良培養基對於白腐菌之鉛、汞處理之pH變化 66
第十二節 改良培養基對於白腐菌之鉛、汞處理之還原糖變化 67
第五章 總結 69
參考文獻 71

1.李芷儀。2009，以植生復育技術處理受重金屬銅、鉻與鎳污染土壤之研究，嘉南藥理科技大學，嘉義，台灣。
2.林浩潭、李國欽、賴七仙。1991，臺灣地區不同作物對土壤中重金屬吸收之探討，，第三屆土壤污染防治研討會論文集p. 293-308。國立中興大學土壤系編印，台中，台灣。
3.林易署、陳俊桀、楊純明。2013年03月，國立中興大學農業試驗所技術服務93期：http://ir.tari.gov.tw:8080/bitstream/345210000/5796/2/24-1-2.pdf，台中，台灣。
4.劉秀美、蔡馥嚀 。2010，安全農業，農業廢棄物之生產木質分解酵素之研究，農業生技產業季刊NO.24 p. 53-58.台北，台灣。
5.劉穩、李楊、高培基等。（2000）過氧化物酶研究進展，纖維素科學與技術，68 ( 2 )，50~64，北京，中國。
6.黃輝源。2010，工業減廢與資源再生：https://lms.ctl.cyut.edu.tw/course.php?courseID=19507&f=news_show&newsID=936863 朝陽科技大學，台中，台灣。
7.經濟部，1985，石油工業與空氣污染,聯合工業研究所編輯叢書，台北，台灣。
8.經濟部工業局。2003年6月，工廠土壤及地下水污染整治技術手冊－石化業，台北，台灣。
9.蔣曉雲、曾光明、黃國和、黃丹蓮。2005，白腐菌的研究進展及其在重金屬修複中的展望，中國生物工程雜誌China Biotechnology. p. 115-121.北京，中國。
10.許正一。2011年12月，科學發展，468期，p. 54-59.台北，台灣。
11.張秋芳。2000，土壤重金屬污染治理方法概述，福建農業學報，15 （增刊） ：p.200-203，福建，中國。
12.陳堅、任洪強、堵國成等人。2001，環境生物技術應用與發展p. 310~313中國輕工業出版社，北京，中國。
13.財團法人農業工程研究中心。2009，98年度台灣地區地下水質檢測分析與評估－光碟版，臺北市 : 經濟部水利署(台北辦公區)。
14.鈔亞鵬、錢世鈞。2001，真菌漆酶及其應用，生物工程進展,Vol. 21, No. 5，北京，中國。
15.蔡竹固。2006年12月，從真菌多樣性談真菌蛋白的利用，嘉義大學農業推廣簡訊 p.40-52，嘉義，台灣。
16.吳涓、李清彪。200l，5月，黃抱原毛平革菌吸附鉛離子機理的研究。環境科學學報 p.291~295，北京，中國。
17.吳俊毅、陳偉聖、申永輝、蔡敏行。2009年 六月，高濃度含銅廢水資材化處理技術之探討 礦冶53/2 p.75-85，台北，台灣。
18.Atkinso L. P. and NatoilJ. G,(1977).The analysis and control of volatile hydroarbon. Water, Air and Soil pollution. 8：235-242.
19.ATSDR.(1999).Toxicological Profile for Mercury. Atlanta,GA：Agency for Toxic Substances and Disease Registry.http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp46.pdf
20.Baoliang Chen, Yinshan Wang, and Dingfei Hu,(2010).Biosorption and biodegradation of p olycyclic aromatic hydrocarbons in aqueous solutions by a consortium of white-rot fungi. Journal of Hazardous Materials. 179: 45-851.
21.Canet R., Birnstingl J. G., Malcolm D. G., Lopez-Real J. M. and Beck A. J.,(2001).Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by native microora and combinations of white-rot fungi in a coal-tar contaminated soil. Technology. 76: 113-117.
22.CDC,(2005, July).National Report on Human Exposure to Environmental Chemicals.
23.Clifton JC 2nd (2007). "Mercury exposure and public health". Pediatr. Clin. North Am. 54 (2): 237–69,
24.Cherian MG, Hursh JG, Clarkson TW. (1978). "Radioactive mercury distribution in biological fluids and excretion in human subjects after inhalation of mercury vapor". Archives of Environmental Health 33: 190–214.
25.Christopher F. T. (1994).Review Articl. The structure and function of fungal laccases, Microbiology. 140: 19-26.
26.Cohen , Wu J., S.M. (2002). Repression of Teashirt marks the initiation of wing development. Development 129(10): 2411--2418
27.Deacon J.(2005).Wood decay and wood-rotting fungi. University of Edinburgh：http://archive.bio.ed.ac.uk/jdeacon/FungalBiology/woodrots.htm
28.Dirk Wesenberg, Irene Kyriakides and Spiros N. Agathos,(2003).White-rot fungi and their enzymes for the treatmentof industrial dye effluents. Biotechnology Advances, 22: 161-187.
29.EPA.(1977).Control of volatile organic emission form bulk gasoline planta. EPA 450/2-77-35.
30.EPA.(1978). Control of volatile organic emission form existing stationary source . EPA 450/2-78-015.
31.Evans, C. S.(1991). Enzymes of lignin degradation. In：Betts WE (ed.) Biodegradation：natural and synthetic compounds. Springer,Berlin Heidelberg New York, pp.175-184
32.Faure D., Bouillant M.L. and Bally R.,(1994). Appl. Environmental Microbiol. 60: 3414.
33.Federal Remediation Technologies Roundtable (FRTR),(2005).Remediation Technologies Screening Matrix and Reference Guide, Version 4.0 Ch. 3-2 In Situ Physical/Chemical Treatment - 4.9 Solidification/Stabilization.
34.Ferndez E, Sanchez - Amat A.andSolano F.(1999). Pigment Cell Res.12: 331 - 339.
35.Friberg L, Elinder CG, Nordberg GF et al.(1985).Uses, occurrence and intake. In:Cadmium and Health: An Epidemiologic and Toxicological Appraisal, , CRC press, Boca Raton,. Vol 1, p.23
36.Hall AH., Shannon MW.(2007).Other heavy metals.I n: Shannon MW, Borron SW, Burns MJ,eds. Haddad and Winchester's Clinical Management of Poisoning and Drug Overdose. 4th ed. Philadelphia, PA. Elsevier Saunders;chap 75.
37.Hamid-Reza Kariminiaae-Hamedaani, Akihiko Sakurai, and Mikio Sakakibara, (2007).Decolorization of synthetic dyes by a new manganese peroxidase-producing white rot fungus. Dyes and Pigments. 72: 157-162.
38.Hatakka A.(1994).Lignin-modifying enzymes from selected white rot fungi： production and role in lignin degradation. FEMS Microbiol. Rev. 13:125-135.
39.Hatakka A.（2001）.Biodegradation of lignin , In：Steinb chel A and hofrichter M.(eds.). Biopolymers, vol. 1. Lignin, Humic Substances, and Coal. Wiley-VCH, Weiheim, Germany, pp.129-180
40.King, D. W. , in K. W. A. Chater and H. J. Somerville(Eds.),(1978).The oil industry and microbial ecosystem, Heyden and Sons, ch. 1, p.1
41.Laborde J., Hebd C. R,(1896). Seances Acad. Sci. 123:1074.
42.Liang YX, Sun RK, Chen ZQ, Li LH (1993)."Psychological effects of low exposure to mercury vapor: Application of computer-administered neurobehavioral evaluation system". Environmental Research 60 (2): 320–327.
43.Mayer A.and Staples R.(2002)new funetion for an old enzyrne. Phytochemistry, 60 , 551~565.
44.Mini-Medical School,(2014, 3, January).Sharing the experience of the Medical Faculty eDucating the community by 銅與銅中毒：http://www.cmuh.cmu.edu.tw/temp_file/54CBAA2CF894BA9A1FCDCF9DFD9432D8/teaching/file/2014-01-03_09-13/%E9%8A%85%E8%88%87%E9%8A%85%E4%B8%AD%E6%AF%92.pdf
45.Orth A. B. and Tien M.(1995).Biotechnology of lignin degradation. In：Kück U(ed.) The Mycota. II. Genetics and Biotechnology. Spriger, Berlin Heidelberg New York, pp. 287-302.
46.Paul Stamets：Six ways mushrooms can save the world: http//www.ted.com/talks/paul_stamets_on_6_ways_mushrooms_can_save_the_world
47.Petr Baldrian(2003). Interactions of heavy metals with white-rot fungi. Enzyme and Microbial Technology. 32 :78–91.
48.Raymond R.L.,Hudson J.O. and Jamison V.W.(1979).“Land application of oil. The American institute of chemical engineers”, Symposium series.
49.Shufan Yang, Faisal I. Hai, Long D. Nghiem, William E. Price, Felicity Roddick, Maria T. Moreirad, and Saleh F. Magram(2013).Understanding the factors controlling the removal of trace organic. ,Bioresource Technology. 141: 97-108.
50.Solano F. And A. Sanchez - Amat.(1997).Appl. Environmental Microbiol, 63: 3499-3506.
51.Thurston C. F.(1994).The structure and function of fungal laccase. Microbiology. 140: 19-26.
52.Trine Eggen, Andrzej Majcherczyk,(1998).Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) incontaminated soil by white rot fungus Pleurotus ostreatus. International Biodeterioration & Biodegradation . 41: 111-117.
53.Tuhela L., Sims G. K. and Tuovinen O.(1989). Polymerization of substituted anilines, phenols, and heterocyclic compounds by peroxidase in organic solvents. Columbus, Ohio: The Ohio State University. 58 pages.
54.University of Minnesota.(2005). Microorganisms causing decay in trees and wood.：http：//forestpathology.cfans.umn.edu/microbes.htm
55.Valdeir Arantes, Adriane Maria Ferreira Milagres (2007). The synergistic action of ligninolytic enzymes(MnP and Laccase) and Fe3+-reducing activity from white-rot fungi for degradation of Azure B. Enzyme and Microbial Technology 42: 17-22.
56.Valko M., Izakovic M., Mazur M.,Rhodes CJ.and Telser J.(2004).Role of oxygen radicals in DNA damage and cancer incidence. Mol Cell Biochem:266: 37-56.
57.Yong Lu, Lianhe Yan, YingWang, Shenfan Zhou, and Jiajun Fu, Jianfa Zhang, (2009).Biodegradation of phenolic compounds from coking wastewater by immobilized white rot fungus Phanerochaete chrysosporium. Journal of Hazardous Materials. 165:1091–1097.
58.Yang S., Hai FI., Nghiem LD., Price WE., Roddick F., Moreira MT., and Magram SF.(2013).Understanding the factors controlling the removal of trace organic contaminants by white-rot fungi and their lignin modifying enzymes：a critical review. Bioresour Technol. 2013, Aug; 141:97-108.