污染土壤中多环芳烃的微生物降解及其机理研究进展

矿物岩石地球化学通报

?综　述?

Bulletin of Mineralogy ,Petrology and G eochemistry

Vol.22No.4,2003Oct.

收稿日期:2003205226收到,07221改回

基金项目:国家自然科学基金资助项目(20077008)

第一作者简介:陶雪琴(1978—

),女,博士研究生,环境工程专业1污染土壤中多环芳烃的微生物降解及其机理研究进展

陶雪琴,党　志,卢桂宁,易筱筠

华南理工大学理学院应用化学系,广东广州510640

摘　要:多环芳烃(PAHs )是一类普遍存在于环境中的难降解危险性“三致”有机污染物。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。研究表明,对于土壤中低分子量多环芳烃类化合物,微生物一般以唯一碳源方式代谢;而大多数细菌和真菌对四环或四环以上的多环芳烃的降解作用一般以共代谢方式开始。本文重点论述了高分子量多环芳烃:芘和苯并(a )芘的微生物降解及其机理。并介绍了多环芳烃污染的微生物2植物联合修复机制,最后展望了污染土壤中多环芳烃的研究趋势。关　键　词:多环芳烃;微生物;降解机理;污染土壤中图分类号:X172 文献标识码:A 文章编号:100722802(2003)0420356205

多环芳烃(PAHs )是指两个或两个以上的苯环以链状、角状或串状排列组成的化合物,是有机质不完全燃烧或高温裂解的副产品[1]。人类活动特别是化石燃料的燃烧是环境中多环芳烃的主要来源。石油开采、石化产品的生产过程和运输中的泄漏使多环芳烃进入土壤;吸附于大气颗粒物上的多环芳烃也可通过降水及沉降作用进入土壤系统,使土壤成为环境中多环芳烃的重要载体之一[2]。

环境中的多环芳烃虽量微但分布广泛,其中一些多环芳烃不仅具有强烈的毒性———致癌、致畸和致突变性,还有促进致癌作用。多环芳烃进入土壤后,由于其低水溶性和高亲脂性,比较容易分配到生物体内,并通过食物链进入生态系统,从而对人类健康和整个生态系统的安全构成很大的危害[3,4]。所以这类多环芳烃的环境污染问题备受人们的关注。

上个世纪80年代美国环保局(USEPA )就将16种未带分支的多环芳烃列入了环境优先污染物的黑名单。

1　降解土壤中多环芳烃的微生物

进入土壤中的多环芳烃可能的归宿有:挥发、光氧化、化学氧化、生物积累、土壤吸附和微生物降解等,大量的研究证明微生物降解是去除土壤中多环芳烃的最主要途径[5]。由于多环芳烃在土壤中存留的时间比较长,许多微生物经过自然驯化,就能以

其作为碳源和能源得以生长和繁殖。目前,各国在被煤焦油、杂酚油、木馏油和石油等污染的地方,通过人工富集培养等技术,已经分离出许多降解多环芳烃的纯菌或混合菌。

萘是最简单的多环芳烃,对它的研究也最早;已经分离得到很多对萘有降解性的微生物[6]。在多环芳烃的微生物降解中,对菲的研究也很多;这是因为K 区和湾区结构是多环芳烃具有致癌性的特征性结构,而菲是具有K 区和湾区的最小结构单元,对研究多环芳烃降解氧化酶的立体选择性非常重要。H 1K iyohara 等[7]报道分离得到菲的降解菌,后来陆续报道了很多微生物(如气单孢菌、产碱菌、节杆菌属、红球菌、拜叶林克氏菌、芽孢杆菌、分枝杆菌、假单孢菌、诺卡氏菌、微球菌、黄杆菌、链霉菌、弧菌、雅致小克银汉霉、黑曲霉与糙皮侧耳等)对菲有降解性[6,8～11]。

虽然芘本身不具遗传毒性,但是它的醌类代谢物比母体毒性更大且有致突变性,所以芘常被作为监测多环芳烃污染的指示物和其它多环芳烃光化学降解、生物降解的模型分子[12]。能够降解芘的微生物也不少,如分枝杆菌、红球菌、黄杆菌、假单孢菌、糙皮侧耳、白瓶霉菌、雅致小克银汉霉、黑曲霉、

Gardona sp.,B urkholderia cepacia ,S.Yanoikuyae 与

Cycloclasticus sp .等[4,13～16]。

另外,苯并(a)芘(BaP)的低水溶性、高共振能和强毒性决定了它难以被微生物利用[17],所以苯并(a)芘只能通过和易降解的化合物的共氧化和共代谢机制来降解。目前所知的对苯并(a)芘有降解性微生物没有降解萘和菲的微生物那么多,主要有细菌类的分枝杆菌、鞘氨醇单孢菌、假单孢菌、拜叶林克氏菌、B urkhol deria cepacia和白腐真菌类的黄孢原毛平革菌、云芝及糙皮侧耳等[6,13,14,17,18]。

2　微生物降解多环芳烃的机理

多环芳烃的微生物降解难易度取决于化学结构的复杂性和降解酶的适应程度[19]。不同的微生物对各类多环芳烃有不同的降解能力(降解速率、降解程度),所以降解多环芳烃的途径就有较大的差别。研究表明,微生物降解多环芳烃一般有两种方式[20]:一种是以多环芳烃为唯一碳源和能源;另一种是将多环芳烃与其他有机质进行共代谢。对于土壤中低分子量的三环和三环以下的多环芳烃类化合物,微生物一般采用第一种代谢方式;而大多数细菌对四环或四环以上的多环芳烃的矿化作用一般以共代谢方式开始,真菌对三环以上的多环芳烃的代谢也多属共代谢。

2.1　以多环芳烃为唯一碳源和能源的代谢机理

在多环芳烃的诱导下,在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-O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。邻苯二酚又有邻位和间位两种代谢途径[17]。代谢过程会产生:顺,顺2己二烯二酸、酮己二酸、丁二酸或22羟基己二烯酸半醛、22酮242戊烯酸、丙酮酸与乙醛等,它们都能被微生物合成细胞蛋白,最后产物是二氧化碳和水。

2.2　多环芳烃的共代谢机理

2.2.1　共代谢理论　微生物在可用作碳源和能源的基质上生长时,会伴随着一种非生长基质的不完全转化。这种现象最早由E1R1Leadbetter和J1W1 Foster报道[21],并命名为共氧化(cooxidation),它描述了微生物能氧化底物却不能利用氧化过程中的能量维持生长的过程。H1L1Jensen[22]扩展其内涵,提出共代谢(cometabolism)的概念。在有其他碳源和能源存在的条件下,微生物酶活性增强,提高降解非生长基质的效率,也称为共代谢作用。现在一般把微生物的共代谢定义为:只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程,并把提供碳源和能源的物质称为共代谢底物(cometabolism substrate)。微生物共代谢有机物的原因可能有以下几点[19]:缺少进一步降解的酶系,中间产物的抑制作用,需要另外的基质诱导代谢酶或提供细胞反应中不充分供应的物质。

2.2.2　共代谢降解多环芳烃的机理　高分子量多环芳烃难于降解,在土壤环境中的残留期较长,盖源于土壤中很少有能直接降解四环及四环以上高分子量的多环芳烃的微生物,所以高分子量的多环芳烃的降解要依赖共代谢作用和类似物[23]。

在共代谢降解过程中,微生物通过酶来降解某些能维持自身生长必需的物质,同时也降解了某些非生物生长必需的物质[24]。多环芳烃苯环的断开主要是靠加氧酶的作用:加氧酶把氧加到C-C键上形成C-O键,经加氢、脱水等作用使C-C键断裂,苯环数减少。加氧酶的活性程度对多环芳烃的降解有很大影响,可以用作有机污染的监测指示。

由于多环芳烃代谢酶的可诱导性,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。诱导物(基质类似物)的选择还需要考虑各方面的因素(如毒性要低,价廉,能提高微生物内加氧酶的含量和活性)[21]。目前共代谢降解机制的研究并不深入,有些解释还只是假设,所以还有待进一步探讨。

2.3　典型多环芳烃的微生物降解机理研究

2.3.1　菲的细菌降解　在过去的三十年中,经过众多学者对一些小分子量多环芳烃(如萘、菲、蒽、荧蒽)的微生物降解机理的研究,菲的细菌降解途径已经比较清楚[19]:第一步是双加氧酶催化产生顺2菲二氢二醇,脱氢形成对应的二醇,然后环氧化裂解,侧链去除形成少一个环的二醇,而后进一步转化为儿茶酚或龙胆酸,彻底降解。

2.3.2　芘的真菌降解　白腐真菌(W hite rot f un2 gi)对各种异生物质有独特的降解能力和降解机制,所以近年来成为研究热点[25]。白腐真菌属于担子菌纲,典型种为黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysospori um burdsall)。它可以分泌一种胞外酶,参与类似于木质素的复杂芳香化合物的氧化过程,以降解代谢那些难降解的大分子多环芳烃。白腐真菌Phanerochaete chrysospori um,Cri nepellis sti pitaria和Nem atolom a f low ardii都能够降解芘[12]。L1Bezalel等[13]研究了糙皮侧耳(Pleurot us ost reat us)降解芘的过程,发现芘的降解最初在4,5位(K区)上形成环氧化合物,然后水化生成反24,52二氢二醇芘,且以R,R旋光异构体为主,这和糙皮

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侧耳降解菲的过程非常相似[26]。U1Sack等[15]从污染土壤中分离出黑曲霉(Aspergill us niger),研究了它对菲和芘的降解,发现了12甲氧基菲和12甲氧基芘两个新的代谢物。同时检测到次级代谢产物1,22菲酚和12芘酚;据此推测菲酚和芘酚可能分别是甲氧基菲和甲氧基芘的前体。

2.3.3　苯并(a)芘的降解　D1T1G ibson等[27]发现Beijernickia B836菌株降解苯并(a)芘的两个中间产物:顺27,82二氢二醇苯并(a)芘和顺29,102二氢二醇苯并(a)芘。J1Schneider等[14]从废弃的煤气生产地点的污染土壤中富集培养得到了一种可以降解大分子多环芳烃如芘、苯并(a)蒽和苯并(a)芘的分枝杆菌RJ GHII2135菌株。用反相高效液相色谱和高分辨荧光质谱分析代谢产物,虽然没有发现顺24,52二氢二醇苯并(a)芘和顺29,102二氢二醇苯并(a)芘,但是从出现的4,52屈二羧酸和顺24(82羟芘基27)222氧代232丁烯酸可以推测前两种产物的存在。A1L1J uhasg与R1Naidu[17]研究了细菌降解苯并(a)芘的路径图,指出由于苯并(a)芘的芳核较大,双加氧酶可以从不同位点进攻它,先是形成顺2二氢二醇型中间产物,然后是一系列的酶促反应。

研究发现,许多真菌氧化苯并(a)芘的机理和哺乳动物代谢苯并(a)芘的差不多,代谢中起作用的都是细胞色素P2450单加氧酶[17]。已经证实,真菌代谢苯并(a)芘最初的产物是反2二氢二醇。C1E1Cerniglia等[28]以及D1Datta等[29]分别发现Cunni nghamella elegans和Aspergill us ocharaceus 降解苯并(a)芘的最初产物是反27,82二氢二醇苯并(a)芘和反29,102二氢二醇苯并(a)芘。C1E1Cerniglia和D1T1G ibson[30,31]发现C.elegans 在7,8位上氧化反29,102二氢二醇苯并(a)芘为反2 9,102二氢二醇27,82环氧苯并(a)芘,并推测下一步它会降解为四醇化合物。此外,A.ocharaceus, Penicilli um janthi nell um和S yncephalast rum race2 monsum菌株靠单加氧酶作用氧化苯并(a)芘的产物还有32羟基苯并(a)芘和92羟基苯并(a)芘。A1L1J uhasg与R1Naidu[17]研究了描述苯并(a)芘的真菌代谢途径。

2.4　多环芳烃污染土壤的微生物2植物联合修复机制

在植物存在的条件下,微生物降解多环芳烃的能力可以提高2%～4.7%。Relley等[32]研究多环芳烃的降解时,发现植物使根区微生物密度增加,多环芳烃的降解率也有所提高。其原因有二:一是根际作用增加了微生物降解菌的数量,二是植物分泌有机物为微生物共代谢提供了共代谢的基质底物。C1Leyval和P1Binet[33]研究了韭葱、玉米、黑麦草和三叶草接种菌根菌(Glom us mosseae)后对多环芳烃的降解,提出菌根菌不仅能增加寄主植物对营养和水的吸收,而且能增加多环芳烃的生物可利用性,提高吸收率与矿化率。研究表明,黑麦草根际对降解大分子量的多环芳烃有很大的潜力,这对土壤中老化处理过的多环芳烃尤为明显[34]。

植物与微生物联合修复比单用微生物修复多环芳烃等有机污染物要好很多:植物根区的菌根真菌和植物形成共生作用,有特别的酶代谢,来降解不能被细菌单独转化的有机污染物;另外,植物根区分泌物能刺激细菌的转化作用;植物还为微生物提供生存场所及转移氧,促进根区的好氧转化作用[20]。

3　展　望

土壤中难降解有机物的生物的去除,特别是多环芳烃的生物降解是环境科学家们共同关心的问题。尽管微生物修复是清除土壤多环芳烃污染的最有效的手段,但是该技术要成功应用于污染土壤的修复,还是受到多种因素的限制。多环芳烃结构的特殊性及其低的水溶性限制了它们被土著微生物的降解。以下几个方面是值得深入研究的方向:

(1)分离筛选新的降解菌,特别是能降解四环和四环以上多环芳烃的高效降解菌。

(2)多环芳烃微生物的降解途径和机理。由于大分子多环芳烃的结构使微生物的酶催化多环芳烃的降解可发生在不同的位点,使多环芳烃的降解过程有多种途径。

(3)多环芳烃降解过程中的共代谢机理。多环芳烃在环境中多以混合物形式存在,且高分子量多环芳烃一般是和其它有机质进行共代谢降解的。

(4)微生物2植物联合修复的根际机理。多环芳烃污染土壤的植物修复正处于起步阶段,而微生物2植物联合修复将是一种很有发展前途的新型修复技术。

(5)有关多环芳烃的降解过程的中间步骤尚不很清楚,需深入研究其降解过程积累的中间产物的结构性质,因为某些产物可能有潜在的致癌活性。

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Biodegradation Mechanism of Polycyclic Aromatic H ydrocarbons(PAH s)in Soil:A R eview

TAO Xue2qin,DAN G Zhi,L U Gui2ning,YI Xiao2yun

Depart ment of A pplied Chemist ry,College of Science,South China U niversity of Technology,

Guangdong,Guangz hou510640,China

Abstract:Many polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)are known to be toxic,mutagenic and carcinogenic,and their contamination in soil is of great environmental concern.Microbial degradation of PAHs by its enzymatic capacity is the main process of the dissipation of PAHs in soils.Numerous genera of bacteria and fungi with the ability to utilize low molecular weight PAHs as sole carbon and energy sources have been reported.Limited numbers of bacteria and w hite rot f ungi are found be able to cometabolize PAHs with four or more fused aromatic rings,provided that another carbon source is present.The focus of this review is on the high molecular weight PAHs:pyrene and benzo[a]pyrene(Bap). This review provides microorganisms with the ability to degrade PAHs,including pathways for their degradation by these https://www.wendangku.net/doc/9b18280092.html,bined remediation with microorganisms and plants is a new bioremedial technique used in PAHs contami2 nated soils.In addition,the prospects on the research for PAHs degradation are discussed.

K ey w ords:polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs);microorganism;degradation mechanism;contaminated soil 063陶雪琴等/污染土壤中多环芳烃的微生物降解及其机理研究进展

污染土壤微生物修复技术研究进展

污染土壤微生物修复技术研究进展课程论文 摘要针对2014年4月环境环保部公布的首次全国土壤污染状况调查结果，撰写我国最严重的耕地污染中主要污染物镉、砷、滴滴涕和多环芳烃的微生物修复研究进展。 关键词土壤污染；微生物修复；重金属污染；有机物污染 2005年4月至2013年12月我国开展的首次全国土壤污染状况调查结果显示全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。人类赖以生存的耕地中土壤点位超标率高达19.4%，迫在眉睫的主要污染物为镉、砷、滴滴涕和多环芳烃[1]。 微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术，它已成为污染土壤生物修复技术的重要组成部分和生力军[2]。由于我国土壤调查结果显示在农田耕地中重金属污染物镉、镍、砷、有机污染物滴滴涕和多环芳烃超标最严重，对这些污染物的治理已经迫在眉睫。所以，本文重点阐述针对这5种污染物的微生物修复技术研究进展。 1、重金属污染土壤微生物修复研究进展 土壤微生物种类繁多、数量庞大，是土壤的活性有机胶体，比表面大、带电荷和代谢活动旺盛，在重金属污染物的土壤生物地球化学循环过程中起到了积极作用。微生物可以对土壤中重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的[3]。因此，重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集 (如生物积累、吸附作用)、生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)、生物固定（如与S2-的共沉淀）、生物滤除（如细菌的淋滤作用）等作用方式。 1.1镉污染 将具有重金属吸附能力的天然蛋白或人工合成肽展示在微生物细胞表面,可以提高微生物对重金属的吸附能力。Kuro da等[4]改造了微生物表面蛋白使得当酵母金属硫蛋白( YMT )串联体在酵母表面展示表达后,4 聚体对重金属吸附能力提高5.9 倍, 8 聚

石油污染土壤的微生物修复原理

石油污染土壤的微生物修复 一、降解石油烃类化合物的微生物种类 自然界中能够降解石油烃类污染物的微生物种类有数百种，70多属，主要是细菌、真菌和藻类三大类型的生物。 表1 石油烃降解微生物种属 细菌真菌藻类 无色杆菌属枝顶孢属双眉藻属 不动杆菌属曲霉属鱼腥藻属 芽孢杆菌属金色担子菌数小球藻属 色杆菌属假丝酵母属衣藻属 诺卡氏菌属镰刀霉属念珠藻属 放线菌属青霉菌属紫球藻属 ……… 按照分子生物学和遗传学分类，可将降解石油污染物的微生物分为土著微生物和基因工程菌两大类。 二、产生表面活性剂的微生物 生物表面活性剂是微生物在一定培养条件下产生的一类集亲水基和疏水基于一体、具有表面活性的代谢产物。 分类典型产物 中性脂类甘油单脂、聚多元醇、其他蜡脂 磷脂/脂肪酸磷脂酰乙醇胺 糖脂糖酯、糖醇酯、糖苷 含氨基酸脂类脂氨基酸、脂多肽、脂蛋白 聚合型脂多糖、脂-糖-蛋白复合物 特殊型全胞、膜载体、Fimbriae 生物表面活性剂优点：1较低的表面张力和界面张力；2无毒或低毒，对环境友好；3可生物降解；4极端环境（温度、pH、盐浓度）下具有很好的专一性和选择性；5不致敏、可消化、可作为化妆品和食品的添加剂；6结构多样，可用于特殊领域 三、微生物降解石油的机制

1.微生物吸收疏水性有机物的机理 图1 微生物吸收疏水性有机污染物的4种摄取途径微生物吸收疏水性有机物的模式有4种：1微生物吸收其附近溶解于水相中的烃类；2细胞直接与石油烃接触。这种作用可以通过改变菌毛或细胞表面的疏水性部分的改造进行调控，提高对有机物的吸附；3通过细胞直接与分散在水相中的石油烃的微米或亚微米液滴接触来吸收；4强化吸收模式，即由于细胞产生的表面活性剂或乳化剂使烃的水溶性增强，微生物表面的疏水性更强，使细胞与烃接触。 丝状真菌主要通过菌丝的吸收作用摄取石油烃。 2.微生物细胞膜转运烃机理 微生物对有机化合物的降解作用是由细胞酶引起，整个过程可分为3个步骤。首先化合物在微生物细胞膜表面吸附（动态平衡过程）；其次吸附在细胞膜表面的化合物进入细胞内；最后化合物进入细胞膜内与降解酶结合发生酶促反应（快速过程）。 参与第1个步骤还有表面活性剂。 石油进入细胞方式：非特异性接触，被动运输方式。 3.微生物降解石油的机制 石油类物质+微生物+O 2+营养物质→CO 2 +H 2 O+副产物+微生物细胞生物量 微生物利用石油烃类作为碳源和能源，经过一系列氧化、还原、分解、合成等生化作用，将石油污染物最终矿化为无害的无机物的过程。 途径：烷烃→醇→醛→脂肪酸→β氧化乙酸盐→CO 2+H 2 O+生物量 四、典型石油烃的降解途径

浅谈微生物在环境污染治理中的作用

浅谈微生物在环境污染治理中的应用 我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善环境质量，以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前及待解决的重要问题。 微生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以受无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视，从根本上体现了可持续发展的战略思想。 应用微生物的高效降解、转化能力治理环境污染，在污水治理、固体废弃物处理、重金属降解、化合物分解、石油修复等方面均取得了良好的效果。其治理过程分为：①高效生物降解能力和极端环境微生物的筛选、鉴定；②污染物生物降解基因的分离、鉴定和特殊工程菌的构建；③生物恢复的实际应用和工程化。 一、污水治理 环境中的污染物，在自然界中经过迁移、转化，绝大多数将归入水体，引起水体不断受到污染的胁迫。尤其是高浓度生活污水和工业废水的大量倾入，使水体富营养化现象日趋严重。通常情况下，只要这种污染不超过阀值，污染的水体在物理、化学和生物的综合作用下，是可以得到净化的，这种净化主要源于水体中的微生物能直接或间接地把污染物作为营养源，在满足微生物生长需要的同时，又使污染物得以降解，达到净化水质的目的。 二、固体废弃物治理 固体废弃物污染严重影响我国的环境质量。我国同体废弃物年产量数目极大。造成的经济损失每年达千亿元以上。目前我国处理城市垃圾的方法主要是填埋、堆放和焚烧。填埋、堆放既占用土地资源，又会使有害物质渗漏、扩散，造成二次污染。固体废弃物焚烧产生的二嚼英等有害物质会严重危害人类的健康与生产。利用微生物分解固体废弃物中的有机物，从而实现其无害化和资源化，是经济而有效的处理同体废弃物方法。微生物技术治理同体废弃物的优势是：可以有选择地浓缩或去除污染物：节省运营和投资成本：废物总体积显著降低：可以将废弃物转化为再利用资源。其缺点在于反应速度慢，某些同体废弃物难以降解。尽管如此，人们相信生物降解中存在的问题会随着对微生物研究的深入很快得到解决．

多环芳烃(PAHs)在淡水水体中的迁移转化规律

多环芳烃(PAHs)在淡水水体中的迁移转化规律 1 概述 多环芳烃( Polycyclic Aromatic Hydrocarbons ,简称PAHs)是指两个或两个以上苯环连在一起的一类化合物,具有高脂溶性和相对低的水溶性,具有“致癌、致畸和致基因突变”（目前已发现的致癌性多环芳烃及其衍生物超过400 种）作用的持久性有机污染物( Persistent Organic Pollutant s ,POPs) 。这一类物质由于高毒性、低流动性和难降解性使其在环境保护领域备受关注。美国EPA优先控制名单中确定了16种PAHs作为优先控制污染物，我国也将7 种多环芳烃列入“中国环境优先控制污染物”黑名单。PAHs由于化石燃料燃烧、机动车、垃圾焚烧、精炼油、焦炭和沥青生产以及铝的生产等人类活动而广泛分布于环境中。多环芳烃在环境中大多数是以吸附态和乳化态形式存在，一旦进入环境，便受到各种自然界固有过程的影响，发生变迁。通过复杂的物理迁移、化学及生物转化反应，在大气、水体、土壤、生物体等系统中不断变化，改变分布状况。处在不同状态、不同系统中的多环芳烃则表现出不同的变化行为。多环芳烃进入大气后，可通过化学反应、降尘、降雨、降雪等过程进入土壤及水体中。人们可以通过呼吸、饮食等多种途径摄入，对人类健康产生极大危害，因此研究多环芳烃在环境中的行为具有十分重要的意义。多环芳烃在环境中，特别是水环境中的迁移转化和归宿也得到广泛关注。本文着重探讨河流、湖泊等淡水水体中多环芳烃的迁移转化研究成果，并指出存在问题和今后努力的方向。 2 PAHs在淡水水体中的迁移转化规律 2.1 PAHs 在大气-水体间迁移转化 PAHs 在大气-水体间迁移转化方式有：气态湿沉降、携带PAHs 的颗粒物湿沉降与干沉降、水-气界面PAHs 交换。李军等利用双膜理论计算多环芳烃在麓湖水面上的交换通量，除萘、苊、二氢苊的通量方向是从湖水到大气外，其它多环芳烃都是从大气进入水体。每年大气向麓湖中输送约1 300 g 多环芳烃，主要以菲为主，占总量的60%以上；湖水向大气挥发约220 g多环芳烃，主要以萘为主，占总挥发量的95%，这显然是由于萘挥发性很强的缘故。Gigliotti 等自1997 年开始，研究Patapsco 河自巴尔的摩断面至北部的切萨皮克断面的大气-水交换通量，发现PAHs 中芴在刮大风时中交换通量最高，单位交换通量为14 200 ng/(m2?d)，菲最低，为11 400 ng/(m2?d)。 2.2 PAHs 在水中光化学降解 光化学降解是水环境中PAHs 降解的重要方式之一，PAHs 可以吸收太阳光中的可见（400~700 nm）和紫外（290~400 nm）光，发生分解。1981 年，Mill 等

多环芳烃的处理方法探究

多环芳烃的处理方法探究 摘要:本文介绍了多环芳烃检测技术的现状，包括分光光度法、反相高效液相色谱法、固相微萃取、超临界流体，介绍了多环芳烃降解技术的方法，最后总结了多环芳烃的污染现状，并对其发展前景进行了展望。 关键词：多环芳烃；灵敏度；降解 Stdy on the processing method of polycyclic aromatic hydrocarbons Abstract:This paper introduces the Polycyclic aromatic hydrocarbons the present situation of detection technology,including spectrophotometry,reverse phase high performance liquid chromatography(HPLC)method,solid phase microextraction and supercritical fluid,this paper introduces the methods of polycyclic aromatic hydrocarbons degradation technology,finally summarizes the pollution status of polycyclic aromatic hydrocarbons,and its development prospect were also discussed. Key words:rate Polycyclic aromatic hydrocarbons;sensitivity;the degradation 多环芳烃（PAHs）是煤,石油,木材,烟草,有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物,迄今已发现有400多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性,占被发现致癌物质总数的三分之一。其中16种PAHs（萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并（a）蒽、屈、苯并（b）荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并（a）芘、茚苯（1,2,3-cd）芘、二苯并（a,n）蒽、苯并（ghi）北）由于存在显著的致畸、致癌、致突变作用，被美国环保署列为优先控制污染物。目前，中国只将7种列为优先污染控制物。 多环芳烃大部分是无色或淡黄色的结晶，个别具深色，熔点及沸点较高，蒸气压很小，大多不溶于水，易溶于苯类芳香性溶剂中，微溶于其他有机溶剂中。多环芳烃大多具有大的共扼体系，因此其溶液具有一定荧光。一般说来，随多环芳烃分子量的增加，熔沸点升高，蒸气压减小。多环芳烃的颜色、荧光性和溶解性主要与多环芳烃的共扼体系和分子苯环的排列方式有关。 PAHs的来源包括自然源和人为源两大类。其中，自然源又分为：燃烧类（森林大火和火山喷发）；生物合成（沉积物成岩过程、生物转化过程、焦油矿坑内气体）。人为源分为：流动源（交通、香烟）；固定源（垃圾焚烧、家庭燃烧、工业活动、其它）。多环芳烃在大气中、水体中、土壤和作物中，食品中和人体中均有相应的分布、迁移与转化。 因此，多环芳烃对于人类健康有着巨大的影响，PHAs的激素作用，造成的致癌、致畸、致突变（肺癌，阴囊癌，呼吸道癌）；基因毒性（对DNA合成的抑制作用）；对免疫系统的破坏（烹饪油烟冷凝物对小鼠免疫系统的影响，对T淋巴细胞的破坏比B淋巴细胞更明显）；破坏造血和淋巴系统（能使脾、胸腺和隔膜淋巴结退化，抑制骨骼的形成，动物实验）。因此，对于多环芳烃进行有效的处理，并对其处理效果进行探究是有着极其重要的。

污染土壤的微生物修复研究进展

污染土壤的微生物修复研究进展 土壤污染严重影响了土壤的生产力，是急需解决的环境问题。本文全面地介绍了土壤修复的微生物筛选与降解研究，以及污染土壤的微生物修复技术及其应用，提出了今后微生物修复研究的工作重点，强调了污染物降解基因的发掘和微生物复合修复技术开发的重要性。 标签：土壤污染微生物筛选微生物修复 1简介 我国土壤污染总体形势不容乐观，局部地区污染严重，目前至少有1300-1600万hm2耕地受到农药污染，约占全国耕地的10%以上，每年因重金属污染的粮食就达到1200万t，造成的直接经济损失超过200亿元人民币[1]。与大气、水体相比，污染物更难在土壤中迁移、扩散和稀释，所以土壤污染的治理尤为重要，土壤的环境修复技术也应运而生。 80年代以前，土壤的环境修复主要侧重于研究物理、化学修复理论与技术，80年代后微生物修复受到高度重视。微生物修复主要利用土壤中的土著微生物或向污染环境补充经驯化的高效微生物，在优化的环境条件下，加速分解污染物，修复被污染的土壤。微生物不仅种类繁多，数量极大，分布广泛，而且具有繁殖迅速，个体微小，比表面积大，对环境适应能力强等特点，因而在土壤的环境修复上具有巨大的发展潜力。 2土壤修复的微生物筛选与降解研究 我国土壤污染类型中，重金属污染和有机物污染所占比重较大。自然界中存在能够对重金属或有机物进行降解的菌种和微生物，这些微生物大多存在于被相应污染物污染的土壤表层。因此，人们一般以污染土壤为对象，从中筛选相应的降解菌。 为了获得高效镉吸附微生物，刘标等[2]从重金属污染土壤中分离筛选出4株耐镉能力较强的细菌菌株2-1、2-2、4-1、7-1，其中菌株4-1的镉吸附效果最好，并研究分析了其他常见重金属离子对菌株4-1生长的影响，结果显示培养液中加入Zn2+、Cu2+对菌株生长无明显影响，但加入100mg/L Pb2+会抑制其生长。李明顺等[3]研究了微生物对锑的代谢机制，一方面微生物能够利用体内的蛋白如ArsB转运蛋白将锑外排，另一方面微生物能够对锑进行氧化，将毒性较强的Sb（Ⅲ）转化为毒性相对较弱的Sb（Ⅴ）。 为了得到高效的石油降解菌，汪杰等[4]以柴油为培养基的唯一碳源，从山东胜利油田、新疆克拉玛依油田和陕西长庆油田3处的石油污染土壤中富集纯化得到3株高效的石油烃降解菌，用这3株菌进行污染土壤的修复试验，污染土壤中石油烃降解半衰期为30d左右，为自然情况下的1/4左右。姜肸等[5]以南海

多环芳烃降解菌的研究进展

收稿日期:2019-04-04 作者简介:陈铮(1994-),男,浙江台州人,浙江万里学院生物工程专业2016级硕士研究生,研究方向:生物工程。多环芳烃降解菌的研究进展 陈铮袁陈勇 (浙江万里学院,浙江宁波315100) 摘要:多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons ,PAHs )是环境中普遍存在的有机污染物,由于具毒性、突变性、诱变性、致癌性和难降解等特性,造成环境潜在的危害。多环芳烃可通过吸附、挥发、光降解和化学氧化等进行降解。微生物降解多环芳烃污染物是一种温和、高效和经济的方法,但受制于环境因素,如微生物群落种类和PAHs 化学特性等。目前有关多环芳烃降解代谢路径、降解基因调控及酶等已取得重大研究成果,尤其是近年来随着遗传学、基因组、蛋白质组学和代谢组学技术的快速发展,促进PAHs 环境修复技术的进步。本文旨在总结细菌、嗜盐古生菌、真菌对多环芳烃转化和降解的最新研究进展,展望环境生物修复技术的发展。 关键词:生物降解;多环芳烃(PAHs );细菌;真菌 中图分类号:F427文献标识码:A 文章编号:1671-2250(2019)03-0066-05 0引言 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。因具有毒性、遗传毒性、突变性和致癌性,使其成为人们高度关注的一类有机污染物。随着其环数增加、化学结构的变化和疏水性的增强,其电化学稳定性、持久性、抗生物降解能力和致癌性会增大,挥发性也会随着其分子量的增加而降低 [1]。多环芳烃在自然界许多生物链都存在生物积累效应,其在自然界中的含量相当惊人[2],因此也被认定为影响人类健康的主要有机污染物[3]。化石燃料中含有大量的多环芳烃,在不完全燃烧情况下,在石油运输、使用或储存过程之中意外泄露事故等造成大量PAHs 释放到环境中[4,5]。在空气、土壤、海洋、沉积物、地表水以及地下水等环境中都有PAHs 的分布[6]。自然界和人为产生的多环芳烃会随着全球大气的流动分散到各地,多环芳烃从大气中进入植被,最终导致在食物链中富集[2]。将多环芳烃(PAHs )从环境中去除被认为是恢复污染环境最重要的方法。许多物理处理和化学处理 方法已经尝试过,其中包括焚烧法、碱催化脱氯、紫外线氧化、固定、溶剂萃取等[7],但这类方法存在成本高、较复杂、难以进行调控等弊端。此外,这些传统环境修复技术在许多情况下难以将这些污染物完全去除,而只是把它们从一个环境中转移到另一种环境中或者形成另一种污染物。为了解决这个严峻问题,研究人员提出一种高效环保的清洁技术,即生物修复技术。目前该技术正在逐步完善以便解决环境污染问题。微生物修复技术是利用生物体的解毒能力,将有害有机废物转化为无害的二氧化碳和水[8]。目前微生物修复已经成为修复环境和去除包括多环芳烃在内许多污染物的重要技术。与高分子量多环芳烃相比,低分子量的多环芳烃相对稳定性较差,更易溶于水,因此也更易被微生物降解。低分子量的多环芳烃如萘、蒽和菲广泛存在于环境中,其作为典型的多环芳烃化合物通常是多环芳烃化合污染物检测的主要目标对象。萘是多环芳烃化合物中结构最简单的,而蒽和菲的化学结构在许多致癌多环芳烃中存在。66··

土壤修复资料

3污染土壤的微生物修复技术与应用 近10多年来，微生物修复发展尤为迅猛，给污染土壤的生物修复技术带来了丰富的研究内容和发展前景。土壤微生物修复技术是在适宜条件下利用土著微生物或外源微生物的代谢活动，对土壤中污染物进行转化、降解与去除的方法。从修复场地来分，土壤微生物修复技术主要分为两类，即原位微生物修复 (in-situ bioremediation)和异位微生物修复(ex-situ bioremediation)。 3.1 污染土壤的原位微生物修复技术 原位微生物修复不需将污染土壤搬离现场，直接向污染土壤投放N、P等营养物质和供氧，促进土壤中土著微生物或特异功能微生物的代谢活性，降解污染物。原位微生物修复技术主要有：生物通风法(bioventing)、生物强化法(enhanced-bioremediation)、土地耕作法(1and farming)和化学活性栅修复法fchemical activated bar)等几种。 3.1.1 生物通风法生物通风又称土壤曝气，是基于改变生物降解环境条件(如通气状况等)而设计的，是一种强迫氧化的生物降解方法。其操作原理是在污染的土壤上至少打2口井，安装鼓风机和抽空机，将空气强制注入土壤中，然后抽出土壤中的挥发性有机毒物。在通入空气时，可以加入一定量的氧气和营养液，改善土壤中降解菌的营养条件，提高土著微生物的降解活性，从而达到污染物降解的目的。丁克强等研究了通气对石油污染土壤生物修复的影响，结果表明通气可为石油烃污染土壤中的微生物提供充足的电子受体，可保持土壤pH稳定，从而促进了微生物的生物活性，强化了对石油污染物的氧化降解作用。德克萨斯研究院Agrelot等曾采用该方法修复四氯化碳污染土壤也获得了成功，修复效果则是土壤挖掘法、清洗法的5倍以上，大大降低了修复成本。但在使用此方法时，应该注意选择或调理土壤物理结构，最好是选择通透性较好的土壤结构。 3.1.2生物强化法生物强化是基于改变生物降解中微生物的活性和强度而设计的，可分为土著菌培养法和投菌法。①土著菌培养法是定期向污染土壤投加H202和营养，以满足土著降解菌的需要，提高土著微生物的代谢活性，将污染 物充分矿化成C0 2和H 2 0的方法。目前，该方法在生物修复工程中实际应用较多， 其原因在于：一方面是由于土著微生物降解污染物的潜力巨大，另一方面是因为接种的外源微生物在土壤中难以保持较高的活性以及工程菌的应用受到较为严格的限制。②投菌法是直接向污染土壤中接入高效降解菌，同时提供给这些微生物生长所需营养的过程。Hwang等使用3种补充的营养液与分枝杆菌属(Mycobacterium sp．)一起注入土壤中，已经取得了良好的效果。李顺鹏等在农药(如有机磷类等)污染土壤的微生物修复方面作了系列工作，也取得了明显进

多环芳烃的微生物降解

多环芳烃的微生物降解 魏花朵 河南大学环境与规划学院 摘要：环境污染已成为当今世界所面临的一个重要问题。应用生物降解能力使有害废物无害化或低毒害化,是当今环境治理的主要研究方向。微生物作为生物界的主要降解类群,在水体污染、固体废弃物污染、重金属污染、化合物污染、石油及大气污染等治理过程中,均取得显著效果。纯培养微生物的单一菌株及混合菌株的多环芳烃降解的研究已有很多年了。为了更好地应用生物修复技术治理被多环芳烃污染的环境, 有必要对降解微生物、降解机制、环境影响因子等因素进行进一步的研究，从而选择出最优化的方案来治理污染环境。 关键词：多环芳烃微生物生物降解 1环境污染治理的微生物学原理： 微生物是肉眼不易看见、必须在电子显微镜或光学显微镜下才能看见的单细胞或简单多细胞或无细胞结构的微小生物的总称。自然界中存在着丰富的微生物种群，在生物圈中着重充当分解者的角色。微生物对物质的降解与转化，保证了自然界中正常的物质循环。微生物对污染物的降解与转化是环境污染治理的基础。由于微生物自身特点和代谢活动表现出在环境中的化学作用，决定了它对污染物具有强大的降解与转化能力。 1.1 微生物适合环境污染治理的特点 微生物对污染物具有强大降解与转化能力，主要是因为微生物具有以下特点： 1.1.1微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快微生物的这个特点，使之具有惊人的代谢活性，有利于营养物的吸收和废物的排泄，有利于污染物的快速降解与转化。 1.1.2微生物种类多，分布广，代谢类型多样环境的多样性决定了微生物类型的多样性。微生物种类多，代谢类型多样，为当今日益复杂的环境污染治理提供了更多的功能菌，对环境

最新微生物对污染物的降解和转化

微生物对污染物的降解和转化 ?有机污染物生物净化（天然物质、人工合成物质） ?无机污染物生物净化 第一节有机污染物的生物净化机理 ?净化本质——微生物转化有机物为无机物 ?依靠——好氧分解与厌氧分解 一、好氧分解 ?细菌是其中的主力军 ?原理：好氧有机物呼吸 ? C → CO2 + 碳酸盐和重碳酸盐 ? H → H2O ? N → NH3→ HNO2→ HNO3 ? S → H2SO4 ? P → H3PO4 ?二、厌氧分解?厌氧细菌 ?原理：发酵、厌氧无机盐呼吸C → RCOOH（有机酸）→CH4 + CO2 ?N → RCHNH2COOH → NH3（臭味） + 有机酸（臭味） ?S → H2S（臭味） ?P → PO 3- 4 ?水体自净的天然过程中 厌氧分解（开始）→好氧分解（后续）第二节各类有机污染物的转化 一、碳源污染物的转化

?包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。 1．纤维素的转化 ?β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4糖苷键）。 ?来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。 A．微生物分解途径 B．分解纤维素的微生物 ?好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌 ?厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。?放线菌——链霉菌属。 ?真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。 ?需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。 2．半纤维素的转化 ?存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。 ?分解过程 ?分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。 ?许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。 3．木质素的转化自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？?确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的有软腐菌。 黄孢原平毛革菌(Phanerochaete chrysosprium)是白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。 白腐—树皮上木质素被该菌分解后漏出白色的纤维素部分。*木质素降解的意义何在呢？（二）油脂的转化

多环芳烃降解菌的获得及应用

应用与环境生物学报　2003,9(6):639～641 Chin J Appl Environ Biol=ISSN10062687X　2003212225 　 多环芳烃降解菌的获得及应用3 韩清鹏33　方 秦利峰　王平 (浙江大学生物医学工程系　杭州　310027) 摘　要　运用双相(水-硅油)系统可进行有机物降解菌的筛选.本实验用此法获得了多环芳烃(PAHs)的降解菌,降解菌对PAHs有较好的降解作用.堆肥法处理PAHs中接入筛选到的降解菌可以大大加强降解效果.堆肥过程中堆温升高很快,对一些PAHs如荧蒽、芘、苯并[a]芘等可以彻底清除,对更多环的PAHs也可降到很低的浓度.图1表3参4 关键词　多环芳烃;降解;水-硅油系统 C LC　X172 PAH s2DEGRADING MICROORGANISMS AN D THEIR APPL ICATION3 HAN Qingpeng33,FAN G Fang,Q IN Lifeng&WAN G Ping (Biomedical College,Zhejiang U niversity,Hangzhou　310027,China) Abstract　The biphasic aqueous-organic system(water-silicon oil system)is useful to select the microorganisms degrading PAHs.The degrading microorganisms were obtained in the experiment and were inoculated in compost to degrade PAHs. The degrading effect was evident.While composting temperature raised quickly.S ome PAHs could be degraded thoroughly but some PAHs with more rings could also be degraded in a fairly low level.Fig1,Tab3,Ref4 K eyw ords　PAHs;degrade;biphasic system;compost C LC　X172 多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,简称PAHs)主要来源于煤焦油、杂酚油和石油以及有机质不完全燃烧而产生的污染物.由于它们在环境中的化学稳定性高、水溶性低且长期残留,致癌致畸且有毒,因此解决这类化合物引起的污染问题是非常有意义的. 多环芳烃理化性质不相同,反映出的生物降解性也各不相同.一般说来,多环芳烃的降解性随苯环数量的增加而降低,三环以下的易于降解,四环以上的较难降解[1]. 研究多环芳烃这一类难降解有机物的生物降解过程,首要问题是筛选降解菌.只有分离到降解菌后,才能作进一步的理论研究和用于生物修复PAHs的污染.用一种水-硅油双相系统可进行对PAHs类难降解物质的降解菌的富集、筛选[2,3].把获得的降解菌接入多环芳烃污染的堆肥中可加速多环芳烃的降解.本文研究了用水-硅油双相系统筛选多环芳烃降解菌,并把降解菌用于含有PAHs的污染物中进行堆肥处理. 1　材料与方法 1.1　多环芳烃的来源 某化工厂的工业废物酸焦油,系有机液体和固体混合物,其中固体废渣占36.3%(质量分数),酸焦油为1719～19536 mg/kg,其中苯并芘(B[a]P)为3567mg/kg,15种PAHs含量之和为96999mg/kg,占酸焦油总量的9.7%.酸焦油用φ= 1/11的甲苯溶解. 收稿日期:2002210211 接受日期:2002212203 3国家自然科学基金资助项目(No:29577269)　Supported by the Na2 tional Natural Science Foundation of China 33通讯作者　Corresponding author 1.2　水-硅油两相系统组分 硅油系高纯度的液体,成分为聚二甲基硅氧烷醇,分子量2000左右,运动粘性系数20×10-2m2/s,密度为0.95,表面张力为20.6×10-5N/cm,阶电常数为2.72. 无机盐培养液配方如下(ρ/mg L-1):K2HPO4775, KH2PO4350,(NH4)2SO4?7H2O100,FeSO4?7H2O1,MnSO4?H2O1,Na2MoO40.21,CaCl240(培养基1)[3]. 1.3　富集降解菌的方法 在水-硅油系统中富集.每个250mL的三角瓶中加入80 mL的无机盐培养液和20mL的硅油,加入待降解物作为碳源,加入污染物作为菌源,室温30℃下培养,振荡速度为120 r/min.经过一段时间的生长后,可见液体浑浊而且p H下降,取5mL的上述液体加入另外一个装有同样物质的三角瓶,作为对照(CK)[3]. 1.4　PAHs降解菌的分离 在无机盐固体培养基上涂布菌液.然后喷涂溶有PAHs的乙醚溶液,乙醚很快挥发,PAHs留在培养基上,PAHs的浓度与水-硅油系统富集PAHs降解菌时的PAHs浓度相同.待菌长出后,进一步纯化菌种,保存. 1.5　混合菌在水-硅油系统中对PAHs的降解效果 的测定 在含有PAHs的水-硅油系统中接入活化的PAHs降解菌,15d后用HPLC色谱仪测定PAHs的残留. 1.6　用堆肥法结合接种降解菌处理多环芳烃中的实验 以鸡粪和树叶及土壤为原料堆肥(C N=25 1).堆肥容器为圆筒形容器(内径20cm,高65cm).由于堆肥体积小,为了

土壤微生物修复综述

土壤污染生物修复 【摘要】随着工业技术不断发达，人们生活水平不断提高的今天，严重的土壤环境污染却成为发展后的代价。所以对于污染的治理的研究成为科研工作者们的主要内容。在土壤治理方面不断革新，传统的治理手段不断淘汰，随着科学技术发展，生物修复技术将大量的被应用到土壤污染修复之中。本文主要概述了生物修复土壤污染的概念及手段。 【关键词】土壤污染，微生物修复，植物修复，重金属，有机化合物。 1 我国土壤污染现状 就目前我国土壤的污染程度来说，在污染的总体趋势上较为严峻。据2014年国家环境保护部和国土资源部联合公布的《全国土壤污染调查公报》显示，全国土壤总的超标率为 16.1%，其中耕地土壤点位超标率高达19.4%；在调查的重污染企业用地和工业废弃地点位中，超标率分别高达 36.3%和34.9%。我国受到污染的耕地面积达到了0.1亿 hm2，受到污染的耕地面积占我国总耕地面积的1/10，可以说污染的程度相当深。其中很多的耕地受到重金属的污染，总面积达到了2000 万 hm2，占总耕地面积的1/5。其中工业“三废”污染耕地1000万hm2，污水灌溉农田面积达330多万hm2，1600万hm2耕地受到农药的污染，固体废弃物堆存占地和毁田13.3万 hm2，合计占耕地总面积的10%以上。二是土壤污染危害巨大。据估算，全国每年因重金属污染而减产粮食1000多万t，造成的直接经济损失超过200亿元。由土壤污染引发的农产品安全和人体健康事件时有发生，成为影响农业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。土壤的生态环境保护与治理已引起人们的普遍关注。 2 生物修复技术 生物修复(Bioremediation)是一项清洁环境的低投资、高效益、便于应用、发展潜力较大的新兴技术，它具有成本低、操作简单、无二次污染、处理效果好且能大面积推广应用等优点，生物修复利用生物(包括植物、微生物和原生动物)的代谢功能，吸收、转化、清除或降解环境污染物，实现环境净化、生态恢复。从参与修复过程的生物类型来划分，生物修复包括微生物修复、植物修复、动物修复和联合修复等，另外还有原位生物修复技术和异位生物修复技术等。生物修复是一种较为理想的污染治理手段。 对于土壤污染生物修复是很好的修复手段，主要是利用生物的自然新陈代谢功能对环境中的各种有害物质的浓度进行有效的降低，使得土壤中的污染物形成自然分解，这样的修复可以使得土壤自然的恢复到原始的状态，而这种修复方式对于土壤的整体结构不会造成损害。针对土壤污染治理来说，传统的修复技术都存在一定的弊端，不能够彻底的将土壤中的有害物质消除，使得二次污染很快的出现，对于土壤结构来说会造成更加严重的破坏。而采用生物修复技术则可以有效的对土壤中的有害物质进行彻底的清除，而且这种技术属于物理修复技术，其中不含有任何的化学成分，这样的修复技术可以有效保持土壤的完整性，不会对土壤中的分子结构造成破坏。而且这种技术的应用也较为简单，并且不需要较高费用的支持，在处理的效果上也较为突出，对环境不会造成负面影响，而且能够有效避免二次污染的出现，可以说这种修复技术在土壤污染治理上具有极大的

【高考生物】微生物对污染物的降解和转化

（生物科技行业）微生物对污染物的降解和转化

微生物对污染物的降解和转化 ?有机污染物生物净化（天然物质、人工合成物质） ?无机污染物生物净化 第一节有机污染物的生物净化机理 ?净化本质——微生物转化有机物为无机物 ?依靠——好氧分解与厌氧分解 一、好氧分解 ?细菌是其中的主力军 ?原理：好氧有机物呼吸 ?C→CO2+碳酸盐和重碳酸盐 ?H→H2O ?N→NH3→HNO2→HNO3 ?S→H2SO4 ?P→H3PO4 ?二、厌氧分解?厌氧细菌 ?原理：发酵、厌氧无机盐呼吸C→RCOOH（有机酸）→CH4 + CO2 ?N→RCHNH2COOH→NH3（臭味）+ 有机酸（臭味） ?S→H2S（臭味） ?P→PO43- ?水体自净的天然过程中 厌氧分解（开始）→好氧分解（后续）第二节各类有机污染物的转化 一、碳源污染物的转化

?包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。 1．纤维素的转化 ?β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4糖苷键）。 ?来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。 A．微生物分解途径 B．分解纤维素的微生物 ?好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌 ?厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。 ?放线菌——链霉菌属。 ?真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。 ?需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。 2．半纤维素的转化 ?存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。 ?分解过程 ?分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。 ?许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。 3．木质素的转化自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？ ?确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的有软腐菌。 黄孢原平毛革菌(Phanerochaetechrysosprium)是白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。 白腐—树皮上木质素被该菌分解后漏出白色的纤维素部分。*木质素降解的意义何在

微生物降解在水体石油污染中的应用

微生物降解在水体石油污染中的应用 摘要：：石油污染已成为海洋环境的主要污染,对海洋及近岸生态环境造成严重的危害。微生物降解是去除海洋石油污染的主要途径。以下内容主要讲石油污染,石油污染治理方法，微生物降解，降解微生物的种类、生物降解机理。 关键词：石油污染微生物降解 引言 石油工业的飞速发展，为人类文明和社会进步做出了巨大的贡献。然而，在石油的开采、运输、储藏、加工过程由于意外事故或管理不当等原因使相当量的石油进人类环境给人类生存带来极大的危害。据报道，每年全世界原油进人环境有8×106t，中国有6xl05t，对土壤、地下水、地表水和海洋产生了严重污染。因此，石油工业发展所带来的环境问题日益受到重视针对大面积污染的水体、土壤，专家们提出了物理、化学和生物治理技术，其中微生物治理技术以其操作简单、费用低廉、场地适应强等特点备受关注，本文将从石油污染、石油污染的治理方法﹑微生物降解等方面作论述。 1石油污染 石油污染是指石油开采、运输、装卸、加工和使用过程中，由于泄漏和排放石油引起的污染，主要发生在海洋。石油漂浮在海面上，迅速扩散形成油膜，可通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等进行迁移、转化。油类可沾附在鱼鳃上，使鱼窒息，抑制水鸟产卵和孵化，破坏其羽毛的不透水性，降低水产品质量。油

膜形成可阻碍水体的复氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏海洋生态平衡，此外还可破坏海滨风景，影响海滨美学价值。石油污染防治，除控制污染源，防止意外事故发生外，可通过围油栏、吸收材料、消油剂等进行处理 海洋石油污染绝大部分来自人类活动，其中以船舶运输、海上油气开采，以及沿岸工业排污为主，由于石油产地与消费地分布不均，因此，世界年产石油的一半以上是通过油船在海上运输的，这就给占地球表面71%的海洋带来了油污染的威胁，特别是油轮相撞、海洋油田泄漏等突发性石油污染，更是给人类造成难以估量的损失。多达几十万吨的溢油，一旦进入海洋将形成大片油膜，这层油膜将大气与海水隔开，减弱了海面的风浪，妨碍空气中的氧溶解到海水中，使水中的氧减少，同时有相当部分的原油，将被海洋微生物消化分解成无机物，或者由海水中的氧进行氧化分解，这样，海水中的氧被大量消耗，使鱼类和其它生物难以生存。 1991年的海湾战争造成的输油管溢油，使200多万只海鸥丧生，许多鱼类和其它动植物也在劫难逃，一些珍贵的鱼种已经灭绝，美丽丰饶的波斯湾变成了一片死海，海洋石油污染对海洋生态系统的破坏是难以挽回的。 2水体石油污染治理方法 （1）海洋、江河、湖泊水体治理对海洋、江河、湖泊石油污染治理，目前仅限于化学破乳、氧化处理方法进行分解处理和机械物理的方法进行净化吸附。防止油水合二为一的唯一选择是喷洒清除剂，因为只有化学药剂才能使原油加速分解，形成能消散于水中

植物与微生物联合修复土壤石油污染汇总

植物-微生物联合修复土壤石油污染 目录 1 我国的石油污染概况: ................................................................................ 错误！未定义书签。 2 土壤石油污染危害：................................................................................. 错误！未定义书签。 3 土壤石油污染历来修复技术及进展：..................................................... 错误！未定义书签。 3.1微生物修复 (3) 3.2植物修复 (3) 4 植物与微生物联合修复土壤石油污染： (3) 4.1 植物与微生物联合修复土壤石油污染具体实验引用： (4) 4.1.1 [实验目的] (4) 4.1.2 [方法] (4) 4.1.3 [实验结果] (4) 4.1.4 [实验结论] (4) 4.2 植物与微生物联合修复土壤石油污染结合实验的理论分析： (4) 5植物-微生物联合修复土壤石油污染技术展望： (7) 参考文献 (7)

植物-微生物联合修复土壤石油污染 (1．郑州大学，河南郑州10459) 摘要石油污染土壤的生物修复技术具有成本低、简便高效、对环境影响小等优点,正逐步成为石油污染治理研究的热点领域,具有广阔的发展前景。介绍了我国的石油污染概况及生物修复技术在石油污染治理中的应用,重点对石油污染土壤的微生物修复、植物修复、植物-微生物联合修复技术的研究进展及各自的优点、局限性进行了综述,并提出了石油污染土壤生物修复技术研究的重点领域。 关键词石油污染土壤微生物修复植物修复 1 我国的石油污染概况: 我国作为石油生产、消费大国,由于生产条件、环保技术等方面相对落后,石油污染问题相当突出。据统计,我国有机污染土壤面积约为0.2亿ｈｍ2,其中石油污染占相当比例。我国自1978年原油年产量突破1亿ｔ大关而成为世界十大产油国之一以来,目前勘探开发的油气田和油气藏已有400多个,年产石油污染土壤近10万ｔ,累计堆放量近50万ｔ。以油田为例,每口油井污染的土地面积为200～500ｍ2,全国共有油井20万口,由此造成的土壤污染可达8000万ｍ2,这一数值每年还在增长中。据统计,我国每年有60万ｔ石油经跑、冒、滴、漏途径进入环境,对土壤、地下水、地表水造成污染。此外,污灌也是造成土壤石油污染的原因之一,如沈抚灌区污灌面积达0.87万ｈｍ2,全国类似农田有10万ｈｍ2,致使农作物中污染物严重超标,农产品质量低下,同时也造成了严重的地下水污染。随着石油开采和使用量的增加,大量的石油及其产品进入环境,不可避免地对环境造成了污染,给生物和人类带来了严重危害。 2 土壤石油污染危害： 1）80%以上的落地原油被截留在50ｃｍ以上的表层土壤中,逐渐积累导致土壤结构破坏,影响土壤通透性并对农作物的生长和发育造成很大的负面影响。 2)同时,石油类污染物还可以通过根系吸收后残留在植物体内,通过食物链影响人体健康。 20世纪80年代以来,土壤的石油烃类污染成为世界各国普遍关注的环境问题。 3 土壤石油污染历来修复技术及进展： 有蒸汽法、抽气法、有机溶剂法、水力冲洗法、氧化法、热处理法、微生物法、植物法等修复技术。其中,天然微生物的生物降解作用已成为消除环境中石油烃类污染的主要机制。 3.1 微生物修复 微生物修复是研究最多、应用也最为广泛的一种生物修复方法。由此产生一