| 标题 | 土壤中多环芳烃的微生物降解及其机理研究 |
| 范文 | 毛雪璐 摘? 要：多环芳烃是一种较为常见的环境污染物，属于一种有机物质，通常由两个或者两个以上的稠环化合物生成，由于有机物没有燃烧完全故此产生了这种物质。这种物质如果进入人体内部会导致器官逐渐衰竭或者致癌，故此一直受到人们高度关注。这类物质水溶性较低，很难通过自然环境方式对其进行分解，但可以利用微生物对其进行降解，文章主要介绍了多环芳烃性质以及研究状况，了解可以对多环芳烃进行降解的微生物，并对其今后研究发展进行展望。 关键词：多环芳烃;微生物;降解机理 多环芳烃是一种较为常见的有毒物质，不仅可以使生态环境受到污染，也会影响人体健康，如果该物质通过呼吸系统进入人体，含有可能导致慢性疾病，癌症，畸形等病症发生。目前这种物质已经给生态环境造成了严重危害。因为多环芳烃常存在于土壤当中，许多土壤已经受其污染，故此修复土壤质量已经成为环境保护部门和科学界专家急需解决的问题，根据多环芳烃自身特征，科研人员决定利用微生物自身特性对其进行降解。 1 多环芳烃降解的影响因素 因多环芳烃自身性质较为稳定，若只依靠自然界对其进行降解需要花费漫长的时间。故此要以科学技术手段提升微生物降解多环芳烃能力，使微生物生存条件得以改变，以最快的速度将多环芳烃清除，保护生态环境免受其污染。多环芳烃降解过程往往会受到以下几个因素影响，分别是微生物活性，基质以及环境因子。 1.1 多环芳烃降解菌的活性影响 1.1.1 降解多环芳烃的微生物 目前，世界各地科研人员已经发现可以降解烃类的微生物大约有数十个属，数量高达百余种，其中主要是细菌和真菌。在多环芳烃微生物降解研究过程中，最早研究的物质是PAH萘，这种物质研究过程最为简单，运用分离方式科研人员应得到许多可以降解萘的微生物。但对以往研究过程进行分析却发现，并不是所有细菌都具有相同的降解能力，大部分细菌都属于假单胞。假单胞能够降解大部分四环以下的多环芳烃。 1.1.2 多环芳烃降解菌的筛选 在受到污染的环境中选取细菌，并培养其分解多环芳烃的能力，将其放在受多环芳烃污染的环境当中，以此来修复受到污染的环境。想要找出具有降解多环芳烃能力的细菌，首先需要对所有细菌进行研究筛选，使其能够可以修复受污染的生物。故此优良的菌种可以为微生物处理污染物技术提供更好的帮助。在芘和苯并芘土壤中提取的细菌具有较强降解能力，降解效率远超其他细菌。 1.1.3 多环芳烃的降解基因 利用生物降解多环芳烃的关键在于微生物生存环境和数量以及繁殖速度，通常情况许多微生物可以在被多环芳烃污染的环境中生存，为了使微生物在最短的时间内适应污染环境，提升细菌降解活性，工作人员通常会采用科学技术手段改变菌种基因，之后使用它们降解受到多环芳烃污染的生物。而这一工作效果与多环芳烃关键酶有很大关系，有的基因位于染色体当中，有的基因位于质粒上。染色体中的基因较为稳定其具有较大承载量。质粒是遗传因子，这种因子只存在与染色体之外，可以在细胞当中对自我机构进行复制。迄今为止，世界各国科研人员已发现大约30种天然降解性质粒。而随着生物学不断发展进步，新的生物技术正逐渐用于降解受到多环芳烃污染的生物。PCR技术在发展过程中发现许多可能成为代谢基因的物质，由此可以看出利用构建多环芳烃高效降解菌具有一定实用性。 1.2 基质的影响 基质的影响主要是指PAHs的生物可利用性。污染物的浓度、化学结构、毒性、溶解性和吸附性能都影响PAHs的生物可利用性。生物降解过程中微生物对污染物的转化率依赖于生物对污染物的吸收、代谢及物质转化程度。由于多环芳烃特别是3环以上高分子量的PAHs具有亲脂的特性，使其極易吸附在颗粒上，这使得他们在生物降解过程中传质成为限制因子。但是，可以通过共溶剂或表面活性剂的添加，可以减少或消除这方面的限制。 1.3 环境因子的影响 多环芳烃生物降解过程中会受到许多因素影响，例如温度，营养盐等。在自然环境当中，多环芳烃主要以混合物形式生存，而正是因为这种形式导致微生物生理生态受到影响，降低降解效果。温度对降解效率的影响表现在多环芳烃化学成分和对微生物结构群的影响，低温环境中酶活性会逐渐降低，从而抑制多环芳烃生物降解，而高温环境中多环芳烃代谢率将会达到最大值，但如果温度超过40度，会提升多环芳烃自身毒性。在一般条件下，PAHs的生物降解需要氧气的参与，为提高降解率，往往需要人为增加氧的浓度。细菌和真菌对PAHs代谢的都需要氧气。厌氧条件下，一般增加硝酸盐、硫酸盐类电子受体。环境中的氧气对微生物而言是一个极为重要的限制因子，首先是氧气的含量决定微生物群落的结构。研究表明环境中微生物接触污染物时间的长短是PAHs能否发生无氧降解的关键因素引。营养盐的缺乏对微生物的生长和种群的维持都是重要的限制因素。 2 多环芳烃降解的机理 2.1 以多环芳烃为唯一碳源和氮源的代谢机理 在多环芳烃的诱导和微生物分泌的单加氧酶或双加氧酶的催化作用下，把氧加到苯环上，形成C-0键，再经过加氢、脱水等作用使C-C键断裂，苯环数减少。其中细菌产生双加氧酶，真菌产生单加氧酶。不同的途径有不一样的中间产物，邻苯二酚是常见的中间产物，具体的化合物依赖于羟基组的位置，有正、对或其他物质，邻苯二酚又有邻位和间位2种代谢途径。 2.2 多环芳烃的共代谢机理 所谓的共代谢是指利用一种容易降解的物质作为支持微生物生长繁殖的营养物质，而同时降解另一种物质，但后一种物质的降解和转化并不能使共代谢的微生物获得能量、碳源或其它的任何营养物质。PAHs苯环的断开主要是靠加氧酶的作用：加氧酶把氧JJHNC-C键上形成C-0键，经加氢、脱水等作用使C-C键断裂，苯环数减少。PAHs降解的程度受加氧酶的活性影响。由于PAHs代谢酶的可诱导性，故可选择投加基质类似物的方法来提高酶的活性，增强降解作用。 3 结束语 多环芳烃多见于自然环境当中，本身具有较强的毒性和生存能力，无论是对人体健康亦或是自然环境都会造成较大的危害。低环多环芳烃比较容易降解，但如果对具有高分子的多环芳烃进行降解会面临较大挑战。根据本文可以看出，在降解过程中需要对以下两点进行考虑。其一，了解多环芳烃内部结构，采取相应措施改变其结构，从而降低毒性。其二，了解能够降解多环芳烃的微生物，和细菌进行比较可以看出，真菌降解能力较强。 参考文献 [1]陶雪琴，党志，卢桂宁，等.污染土壤中多环芳烃的微生物降解及其机理研究进展[J].矿物岩石地球化学通报，2003（04）：72-76. [2]刘世荣.微生物在多环芳烃降解应用中的机理及其研究趋势[J].现代商贸工业，2008（08）：379-380. [3]范淑秀.植物与微生物联合修复多环芳烃污染土壤及机理研究[J].沈阳应用生态研究所，2008. |
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