多环芳烃污染土壤的微生物修复.doc

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1、微生物修复多环芳烃污染土壤的研究进展摘要：多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性有机污染物，主要来源于煤、石油等燃料的不完全燃烧，易吸附于固体颗粒表面和有机腐殖质，化学结构稳定，能长期存在于自然环境，给人类健康和生态环境带来很大的危害。微生物对多环芳烃的降解是去除土壤中多环芳烃的主要途径，其降解机理为：土壤微生物在代谢活动过程中能够产生酶来实现对土壤中多环芳烃的降解，细菌主要通过产生双加氧酶来催化多环芳烃的加氧反应，而真菌可以通过分泌木质素降解酶系或单加氧酶来氧化多环芳烃，两种途径均是首先通过降低多环芳烃的稳定性，使之容易被进一步降解。文章简要介绍了

2、降解多环芳烃的微生物，对多环芳烃的微生物降解机制进行了综述，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技术，展望了今后的研究趋势。关键词：多环芳烃；土壤污染；微生物降解；降解机理；微生物修复1引言多环芳烃(Polycyclicaromatichydrocarbons，PAHs)是指由2个或2个以上的苯环按一定顺序排列组成的碳氢化合物，具有强烈致癌、致畸和致突变特性。土壤中的PAHs以4～6环的PAHs为主[1]。化石燃料的燃烧是PAHs的主要来源。由于人类对化石产品的不断开发利用，PAHs持续向环境中排放，高温过程形成的PAHs大都排放到大气中，随

3、着大气环流、大洋环流等循环而不断扩散，空气、土壤及水体甚至南极、高山冰川等都受到PAHs的污染。PAHs和其他固体颗粒物等结合在一起，通过干、湿沉降转入湖泊、海洋，最终主要在沉积物、有机物质和生物体中累积，对人类健康和整个生态系统构成威胁[2]。我国是一个PAHs污染特别严重的国家，也是PAHs排放量大的国家。据估算，中国PAHs的年排放总量超过25000t，城市平均排放密度为158kg·km-2，局部乡村地区排放密度高达479kg·km-2[3]。由于长期存在高PAHs的排放量，因而环境中PAHs的含量也不断上升。上海市土壤中Σ26PAHs的平均浓度达242

4、0ng·g-1，Σ16PAHs的平均浓度达1970ng·g-1[4]；沈阳某灌溉农田土壤中PAHs总量甚至高达610.9~6362.8μg·kg-1（表层土0~20cm）、404.6~4318.5μg·kg-1（表层土20~40cm）[5]。人们若长期暴露于含PAHs的环境中，对身体健康造成极大的伤害。农作物在含PAHs的环境中生长，会吸收PAHs，然后通过生物放大间接给人类带来危害。因此，如何降解环境中的PAHs，减少环境风险，已越来越受到人们的重视。2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复

5、技术，并具有高效、低成本、污染少等优点。微生物降解已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降解能力的细菌众多，对PAHs的迁移和转化具有重要的贡献，如芽胞杆菌属（Bacillus）、分枝杆菌（Mycobacterium）、假单胞菌属（Pseudomonas）等[6]。Zeng等[7]从PAHs污染的农田土壤中分离出NJS-1和NJS-P两种分支杆菌菌株，研究它们在琼脂板上对PAHs的降解时发现：上述两菌株均能够对芘、菲、荧蒽、蒽及苯并[a]芘进行降解。Balachandran等[8]从印度某地受PAH

6、s污染的土壤中分离出链霉菌（Streptomycetaceae），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PAHs的效率通常高于细菌，特别是在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（filamentousfungi）、担子菌（basidiomycetes）、白腐菌（white-rotfungi）和半知菌（deuteromycetes）对四环或者更高环数PAHs的降解具有一定的优势。其中白腐菌（wh

7、ite-rotfungi）可分泌由过氧化物酶和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，对芘、苯[a]并芘等的降解效果明显[9]。3微生物降解PAHs机理3.1好氧降解好氧生物降解过程也称为有氧呼吸，指微生物在有氧的情况下对污染物质的降解过程，是目前最主要的微生物修复技术。图1以菲为代表列出了好养细菌降解多环芳烃的一般途径[10]。好养细菌降解多环芳烃主要是通过产生双加氧酶作用于苯环，在芳环上加入两个氧原子，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，而后被进一步代谢为邻苯二甲酸等其他中间产物，

8、有望最终降解为水和二氧化碳。真菌对多环