多环芳烃微生物降解机理研究进展_唐婷婷

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1、土壤(Soils),2010,42(6):876~881①多环芳烃微生物降解机理研究进展唐婷婷,金卫根*（东华理工大学化学生物与材料科学学院，江西抚州344000）摘要：主要阐述了微生物降解PAHs的机理，比较了典型微生物种类芽孢杆菌（Bacillus）和分支杆菌（M.vanbaaleniiPYR-1）对同种PAHs菲的代谢过程不同之处，并分析了分支杆菌（M.vanbaaleniiPYR-1）对菲和芘的代谢机理，指出微生物氧化降解PAHs主要从其K区和湾区开始，而K区氧化是有毒PAHs降解的主要可能途径，资料显示真菌比细菌对苯并[a]芘

2、的降解能力更强，同时给出了微生物代谢菲、芘和苯并[a]芘的降解图，以便做进一步研究。关键词：PAHs；微生物降解；机理中图分类号：X53多环芳烃（PAHs）是环境中普遍存在的一类持久（图1）。真菌+O非酶促结构重组OHO-葡萄糖苷性污染物，它具有慢性毒性和致癌、致畸、致突变的“三2oO-葡萄糖苷酸CytP-450[1-2]致”作用，对人类健康和生态环境造成了巨大危害，OHRO-硫酸盐单加氧酶芳烃氧化物酚HPAHs污染土壤修复已成为当前国内外环境科学界的HOOH2OH共同话题和主攻热点，利用微生物降解土壤PAHs是环氧化物氧化酶RRH多环

3、芳烃目前控制土壤PAHs污染的主要途径。H反二醇-细菌+OOH+2辅酶NADHOHOH双加氧酶苯环断开1微生物降解PAHs的机理RH脱氢酶ROH+辅酶NADHH邻苯二酚顺二醇-微生物降解PAHs的基本过程是：PAHs通过两种[4]途径进入微生物（包括真菌和细菌）细胞中，一种是图1微生物氧化降解PAHs的过程真菌氧化，真菌在其胞内酶细胞色素酶CytP-450作用Fig.1ProposedpathwaysfordegradationofPAHsbymicroorganism下先将一个氧原子加到PAHs的C-C键上形成C-O2微生物对菲的降解

4、键，然后再以同样的方式加入另外一个氧原子，从而生成芳烃氧化物，芳烃氧化物在非酶促结构重组中失2.1芽孢杆菌（Bacillus）对菲的降解去一个氧原子变成酚类，并在环氧化物水解酶作用下细菌降解菲的两种不同途径过程中，都须先将菲还原形成反-二醇；另一种是氧分子在细菌双加氧酶作降解为中间物质1-羟基-2萘酸，再降解1-羟基-2-萘酸用下同时将两个氧原子加到PAHs上，将PAHs氧化成的过程就分化成两种途径，如假单胞菌属芳烃过氧化物，在芳烃过氧化物上加H得到顺-二醇，（Pseudomonas）降解1-羟基-2萘酸是通过萘异化途径两种过程产生的二

5、羟基化合物——顺反二醇都代谢生进行的，而气单胞菌属（Aeromonas）、产碱杆菌属成重要的中间产物邻苯二酚，接着经过脱水等作用而（Alcaligens）、微球菌属（Micrococcussp.）则是通过使C-C键断裂、苯环断开，进一步代谢为柠檬酸循环邻苯二甲酸经由原儿茶酸途径降解的，芽孢杆菌的中间产物醛或酸，如琥珀酸、乙酸、丙酮酸和乙（Bacillussp.）通过后一种途径降解菲，过程如图2[3]醛。有氧氧化是PAHs降解的主要方式，这些中间所示，从图2中降解产物可以看出芽孢杆菌（Bacillus产物最终会在微生物细胞中被氧化分解为H

6、2O和CO2①基金项目：江西省教育厅科技项目（GJJ10276）资助。*通讯作者（wgjin@ecit.edu.cn）作者简介：唐婷婷(1984—)，女，湖北枣阳人，硕士研究生，主要从事环境生态学方面研究。E-mail:velmatang@163.com第6期唐婷婷等：多环芳烃微生物降解机理研究进展877sp.）只是从3,4位开始降解菲，降解位点较少，但是主要氧化方式，也是报道较多的典型的双加氧方法。可以将菲完全降解掉。M.vanbaaleniiPYR-1对菲的降解形式受到不同碳位的影响，PAHs主要降解途径是微生物通过K区的[8]HO

7、氧化方式即间位切割（meta-cleavage）环开裂，PAHsCOOHCOOH的K区在被微生物降解后，其毒性消失，微生物可以1-羟基萘酸-2彻底地将其氧化分解，即无K区的PAHs氧化分解是CHO菲1-羟基萘酸-2降解酶2-羧基苯甲醛微生物细胞对PAHs的主要降解方式。M.vanbaalenii123PYR-1对菲的降解过程如图3所示，分别从1,2位、2-羧基苯甲醛3,4位、9,10位3个位点开始降解菲，主要降解位点2-羧基苯甲醛脱氢酶还是3,4碳位和9,10碳位[9]，M.vanbaaleniiPYR-1在脱氢酶[10-11]COOH

8、COOH3,4位降解菲是其湾区氧化的结果，9,10位为菲的COOHK区结构，4,5位是菲的湾区结构，也是其形成环状氧化物的位点，具有致癌作用，其中菲经9,10位间位切CHO原儿茶酸HOOCOHOHCOOH双