多环芳烃污染土壤的微生物及植物联合修复研究进展.pdf

2002 年 第5 期 土 壤 · 257 · 多环芳烃污染土壤的微生物与 植物联合修复研究进展① 刘世亮 骆永明 曹志洪 丁克强 蒋先军 （中国科学院南京土壤研究所南京 210008 ） 摘 要 本文综述了多环芳烃（PAHs ）污染土壤中微生物降解途径、机理及生物反应器的应用，并从植物 修复角度，进一步阐述了与微生物联合作用促进污染土壤中PAHs 降解的途径、机理及其应用。提出了利用微生物共 代谢降解及其与植物联合修复PAHs 污染土壤环境的生物修复技术未来研究课题。 关键词 多环芳烃；污染土壤；植物修复；微生物修复 多环芳烃（PAHs ）是指2 个或2 个以上的苯环稠合在一起的一类化合物，它们在环境中 [1, 3] 普遍存在 。有机物在不完全燃烧或高温处理条件下（700C ）可产生PAHs 。在自然界中， 有些藻类、微生物和植物能通过生物合成产生PAHs ，但数量不多。PAHs 的自然来源有火山 爆发，森林植被和灌木丛燃烧以及细菌对动物、植物的生化作用等，但这不是环境中的主要 [2, 4] 来源。人类活动特别是化石燃料的燃烧是环境中PAHs 的主要来源 。 PAHs 由于水溶性差，辛醇-水分配系数高，常被吸附于土壤颗粒上。因此，该类化合物 易于从水中分配到生物体内、沉积层中，土壤就成为PAHs 的主要载体，PAHs 污染土壤的生 物修复也因此倍受关注。PAHs 在土壤中有较高的稳定性，苯环的排列方式决定着PAHs 的稳 [3] 定性，非线性排列较线性排列稳定，苯环数与其生物可降解性明显呈负相关关系 。由于高 分子量PAHs （5 环）及非线性排列的PAHs 占绝大部分，其生物降解及自然挥发损失是极 少的，所以PAHs 在环境中是不断积累的。研究表明，在河水、海水沉积物中，PAHs 的浓度 [5] 高且积累速度快。Saeed 等人 对科威特一采油厂附近的湖中沉积物的调查发现，在21 个月 内，PAHs 的总浓度从57.6 mg/kg 增加到71.3 mg/kg，而苯并[a]芘从0.7 mg/kg 增加到 1.29 mg/kg。 作为环境污染物的PAHs 之所以受到人们的关注，是因为有些PAHs 具有强烈的毒性。 [6,7] PAHs 的毒性表现在3 个方面：其一，强致癌性、致突变性及致畸性 。人类及动物癌症病 变有70%～90%是环境中化学物质引起的，而PAHs 则是环境中致癌化学物质中最大的一类。 [8] 其二，对微生物生长有强抑制作用 。PAHs 因水溶性差及其稳定的环状结构而不易被生物利 用，它们对细胞的破坏作用抑制普通微生物的生长。其三、PAHs 经紫外光照射后毒性更大 [9] （PAHs 的光致毒效应） 。据报道，PAHs 吸收紫外光能后，被激发成单线态及三线态分子， 被激发分子的能量可通过不同途径损失，其中一部分被激发的PAHs 分子将能量传给氧，从 而产生出反应能力极强的单线态氧，它能损坏生物膜[10, 11] 。 ①国家自然科学基金重点项目），国家重点基础研究发展规划项目（G1999011807 ）和中国科学院南京土壤 研究所土壤与环境联合开放研究实验室项目资助。 · 258 · 土 壤 2002 年 第5 期 同其它有机污染物相比，PAHs 在土壤中比较稳