多环芳烃污染土壤的微生物修复.ppt

微生物修复多环芳烃污染土壤的研究进展 内 容 框 架 1、PAHs的来源、危害 2、降解PAHs的微生物种类 3、微生物降解PAHs 机理 4、PAHs 污染土壤微生物修复的影响因素 5、PAHs 的微生物修复技术 6、展望 PAHs的来源、危害 降解PAHs的微生物种类 微生物降解PAHs 机理 PAHs 污染土壤微生物修复的影响因素 PAHs 的微生物修复技术 展望 多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons，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。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，随着大气环流、海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、胶体等结合在一起，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。 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。 Balachandran 等（2012）从印度某地受PAHs 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7 d 内（303 K）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。 如一些丝状真菌（filamentous fungi）、担子菌（basidiomycetes）、白腐菌（white-rot fungi）和半知菌（deuteromycetes）等。 其中白腐菌（white-rot fungi）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（Hadibarata 和Kristanti，2012）。 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。 好养细菌降解多环芳烃主要通过产生双加氧酶作用于苯环，是一种催化多环芳烃的加氧反应。 真菌对多环芳烃的降解可分为两种不同的机制： 一是木质素降解酶系体系：真菌通过向胞外分泌木质素降解酶可将PAHs 氧化成醌，然后经过加氢、脱水等作用使PAHs 得到降解。 二是单加氧酶降解体系：单加氧酶对PAHs 的降解机制是在细胞色素P-450 单加氧酶的催化作用下向多环芳烃苯环上加氧形成芳香环氧化物，然后经环氧化物水解酶催化水合形成反式二氢二羟基化中间体；但这些芳香环氧化合物不稳定，将继续反应生成酚的衍生物，并与硫酸盐、葡萄糖、木糖或葡糖醛酸结合进行重排，得到高水溶性、低毒性的降解中间产物，更容易被进一步降解。 3.2 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。 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。厌氧降解一般对低环多环芳烃的讲解效率比较高。 温度 PAHs的性质 氧 营养物质 pH 4.1 PAHs 的性质 PAHs 的性质主要指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，挥发性也减小，易吸附于固体颗粒表面和有机腐殖质。 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。为此，人们常通过增加表面活性剂、溶解性有机质、有机酸等以便将PA