微生物修复土壤多环芳烃污染综述

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1、微生物修复土壤多环芳烃污染综述——环科1201刘一童摘要：多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性污染物，主要来源于煤、石油、木材、烟草等有机物的不完全燃烧产生的挥发性碳氢化合物，易吸附于固体颗粒物表面和有机腐殖质，化学结构稳定，能长期存在于自然环境中，给人类健康和生态环境带来很大的危害。目前，中国土壤多环芳烃污染严重，因此急需寻找有效的方法进行治理。在众多的治理方法中，微生物修复技术因其成本低、高效、污染小等优点而成为研究热点。本文对一些微生物降解多环芳烃的机制进行了综述，讨论了影响微生物修复过程的因素，列举了常见的微生物修复相关技术，展望了今后的研究趋势。关键词：微生物修复

2、；多环芳烃；土壤污染多环芳烃(PAHs)是指具有两个或两个以上苯环的一类有机化合物，包括萘、蒽、菲、芘等150余种化合物。英文全称为polycyclicaromatichydrocarbon，简称PAHs。有些多环芳烃还含有氮、硫和环戊烷，常见的多环芳烃具有致癌作用的多为四到六环的稠环化合物。国际癌研究中心（IARC）（1976年）列出的94种对实验动物致癌的化合物。其中15种属于多环芳烃，由于苯并（a）芘是第一个被发现的环境化学致癌物，而且致癌性很强，故常以苯并(a)芘作为多环芳烃的代表，它占全部致癌性多环芳烃1%-20%。中国是一个PAHs污染特别严重的一个国家，也是PAHs排放量

3、大的国家。据估计，中国PAHs的年排放量超过了25000t，城市平均排放密度为158kg/km2，5局部农村地区排放密度高达479kg/km2。由于长期存在PAHs的高排放量，因而环境中的PAHs含量也在不断上升。PAHs对人类以及动植物具有强大的伤害作用，因此，如何降解环境中的PAHs，减少环境风险，已经越来越受到人们的重视。1降解多环芳烃的微生物微生物降解是一种可以将高毒、结构复杂的有机物转变为低毒或无毒、结构简单的化合物的污染修复技术，并具有高效、低成本、污染少等优点。微生物降解成为最主要的多环芳烃污染土壤的修复技术。降解多环芳烃的微生物主要为细菌和真菌。自然界中具有PAHs降解

4、能力的细菌众多，对PAHs的迁移和转化具有重要的贡献，如芽孢杆菌、分支杆菌属、假单胞菌属等。研究美国伊利湖中PAHs的生物降解时发现，分支杆菌在伊利湖中的分布甚广，且对PAHs的自然衰减和循环起着重要作用。从印度某地受PAHs污染的土壤中分离出链霉菌，并研究其对石油和PAHs的降解，结果发现链霉菌在7d内（303K）对柴油、萘、菲去除率分别达到98.25%、99.14%、17.5%。相较于细菌而言，真菌能降解PAHs的种类并不多，但降解高环多环芳烃方面表现突出。很多研究表明，一些丝状真菌、担子菌、白腐菌和半知菌对四环或者更高环PAHs的降解具有一定的优势。其中白腐菌可分泌由过氧化氢酶和

5、漆酶等组成的胞外木质素降解酶系，形成具有高效PAHs降解体系。2微生物降解PAHs机理51.1好氧降解好氧生物降解过程也称为有氧呼吸，指微生物在有氧呼吸的情况下对污染物质的降解过程，是目前最主要的生物修复技术。好氧细菌降解多环芳烃主要是通过产生双加氧酶作用于苯环，在芳烃上加入两个氧原子，然后再经过氧化形成顺式二氢二羟基化菲，顺式二氢二羟基化菲继续脱氢形成单纯二羟基化的中间体，而后进一步代谢为邻苯二甲酸等其他中间产物，有望最终降解为水和二氧化碳。1.2厌氧降解厌氧微生物可以利用硝酸盐、硫酸盐、铁、锰和二氧化碳等作为其电子受体，将有机化合物分解成更小的组分，往往以二氧化碳和甲烷作为最终产物

6、。与好氧降解相比，PAHs的厌氧降解进程较慢。当PAHs浓度偏高时，PAHs的厌氧降解明显被抑制。2影响微生物修复的因素2.1PAHs的性质PAHs的性质是指PAHs的可生物利用性，是影响微生物修复的重要因素之一。PAHs是憎水性物质。随着环数的增加，PAHs的憎水性增强，挥发性也减少，易吸附于固体颗粒物表面和有机腐殖质。有研究表明，PAHs吸附在土壤中的时间越久越不易被生物利用。3.2氧5无论是真菌还是细菌在好氧代谢PAHs时，氧是微生物进行好氧代谢的重要物质条件，环境中氧的含量是否充足对PAHs的好氧降解有着重要的影响。3.3温度温度是土壤中微生物活性的重要影响因素，土壤中的细菌和

7、真菌的最适生长温度为298-303K。在不同的温度条件下微生物对PAHs的降解有着明显的差异。低温条件下，微生物活性会受到抑制，致使微生物对PAHs的降解能力下降；高温条件下，酶会因结构被破坏而失去活性，微生物存活率降低，也会使微生物对PAHs的降解能力下降。而研究发现，在一定范围内，土壤中的PAHs浓度会随着温度升高而减少。3.4pH土壤微生物对pH值的变化敏感，当pH降低，土壤微生物多样性降低；当pH值小于5.0时，生物活性受阻，因而微生物