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1、微生物對有機(jī)物的降解作用摘要：本文介紹了有機(jī)物的性質(zhì)、污染狀況及處理方法；以多環(huán)芳烴和農(nóng)藥為例闡述了微生物降解有機(jī)物的機(jī)理及影響因素；綜述了國外研究較多的幾種生物難降解污染物微生物處理技術(shù)的進(jìn)展，并對今后的幾個研究發(fā)展方向進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：微生物有機(jī)物降解作用1引言有機(jī)污染物是指以碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有機(jī)物質(zhì)及某些其他可生物降解的人工合成有機(jī)物質(zhì)為組成的污染物，主要包括酚類化合物、芳香族化合物、氯代脂肪族化合物和腈類化合物等。目前，由于大量工業(yè)廢水和生活污水未達(dá)標(biāo)排放，以及廣大農(nóng)村地區(qū)大量使用化肥和農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)物
2、質(zhì)，使我國水體和土壤受到不同程度的污染，嚴(yán)重的破壞了地球的生態(tài)平衡。七大水系的411個地表水監(jiān)測斷面中，水質(zhì)為Ⅰ～Ⅲ類、Ⅳ～Ⅴ類和劣Ⅴ類的斷面比例分別為41％、32％和27％。其中，珠江、長江水質(zhì)較好，遼河、淮河、黃河、松花江水質(zhì)較差，海河污染嚴(yán)重。而農(nóng)業(yè)土壤中15種多環(huán)芳烴（PAHs）總量的平均值為4.3mg/kg，且主要以4環(huán)以上具有致癌作用的污染物為主，占總含量的約85%，僅有6%的采樣點尚處于安全級。而工業(yè)區(qū)附近的土壤污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于農(nóng)業(yè)土壤：多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、塑料增塑劑等，這些高致癌的物質(zhì)可以很容易在重工業(yè)區(qū)周圍的土壤中被檢測到，而且超過
3、國家標(biāo)準(zhǔn)多倍。處理有機(jī)物的一般方法可分為三大類[1]：物理方法：主要有吸收法、洗脫法、萃取法、蒸餾法和汽提法等；化學(xué)方法：如光催化氧化法、超臨界水氧化法、濕式氧化法、以及聲化學(xué)氧化法等，這一方法應(yīng)用較多；生物方法：包括植物修復(fù)，動物修復(fù)和微生物降解三類技術(shù)。與其他處理方法相比，微生物降解有機(jī)物具有無可比擬優(yōu)勢：（1）微生物可將有機(jī)物徹底分解成CO2和H2O，永久的消除污染物，無二次污染；（2）降解過程迅速，費用低，為傳統(tǒng)物理、化學(xué)方法費用的30%～50%；（3）降解過程低碳節(jié)能，符合現(xiàn)在節(jié)能減排的環(huán)保理念。2微生物降解有機(jī)物的機(jī)理及影響因素2.1
4、微生物降解有機(jī)物的機(jī)理用于降解有機(jī)物的微生物主要有細(xì)菌和真菌，降解的方式主要包括堆肥法、生物反應(yīng)處理和厭氧處理等，但每一過程都是利用微生物的代活動把有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為易降解的物質(zhì)甚至礦化[2]。以多環(huán)芳烴（PAHs）[3~4]和農(nóng)藥[5]的降解為例來說明。2.1.1微生物對多環(huán)芳烴（PAHs）的降解微生物之所以能降解多環(huán)芳烴依賴于它們對多環(huán)芳烴的代。微生物通過兩種方式對PAHs進(jìn)行代：1)以PAHs作為唯一的碳源和能源：2)把PAHs與其它有機(jī)質(zhì)進(jìn)行共代降解。研究表明許多微生物能以低分子量的PAHs(雙環(huán)或三環(huán))作為唯一的碳源和能源，并將其完全礦化
5、。而四環(huán)或多環(huán)的PAHs的可溶性差，比較穩(wěn)定，難以降解，一般要通過共代方式降解。研究又表明，微生物在有氧和無氧條件下都能對多環(huán)芳烴進(jìn)行降解。（1）共代降解高分子量的多環(huán)芳烴的生物降解一般均以共代方式開始。共代作用可以提高微生物降解多環(huán)芳烴的效率，改變微生物碳源和能源的底物結(jié)構(gòu)，增大微生物對碳源和能源的選擇圍，從而達(dá)到難降解的多環(huán)芳烴最終被微生物利用并降解的目的。在有其他碳源和能源存在的條件下，微生物酶活性增強(qiáng)，降解非生長基質(zhì)的效率提高，也稱為共代作用。烴類的降解的初始階段都是通過加氧酶的作用在碳鏈上加上氧原子，再經(jīng)過一系列的反應(yīng)使烴鏈斷開，最終完
6、成降解。選擇誘導(dǎo)物(基質(zhì)類似物)應(yīng)該考慮：毒性相對較低，價格低廉，可以作為微生物生長所需的碳源和能源，可以提高微生物加氧酶的含量和活性的物質(zhì)，如水酸、鄰苯二甲酸、聯(lián)苯等。礦物油中含有很多有機(jī)物，其中有些成分可以起到共代的作用。共代是多環(huán)芳烴降解的一個重要特征，它普遍存在，擴(kuò)展了微生物所能降解的有機(jī)物圍。研究表明把苯并芘和原油混合后投入清潔土壤，用土著微生物進(jìn)行降解，降解苯并芘的菌在菲和熒葸的存在下降解滯后期縮短，降解速度提高。（2）加氧酶降解途徑原核微生物和真核微生物對多環(huán)芳烴的微生物降解都需要氧氣的參與，產(chǎn)生氧化酶，加氧酶把氧原子加到C-C鍵上
7、形成C-O鍵，再經(jīng)過加氫、脫水等作用而使C-C鍵斷裂，苯環(huán)數(shù)減少。多環(huán)芳烴苯環(huán)的降解取決于微生物產(chǎn)生加氧酶的能力，且由于酶對于多環(huán)芳烴的專一性，環(huán)境中的多環(huán)芳烴的多樣性，多環(huán)芳烴的降解需要多種微生物的參與。微生物加氧酶分單加氧酶和雙加氧酶兩種它們的活性程度對多環(huán)芳烴的降解有很大影響，微生物加氧酶對多環(huán)芳烴的作用見圖1。絲狀真菌一般產(chǎn)生單加氧酶，對多環(huán)芳烴降解的第一步是羥基化多環(huán)芳烴，即把一個氧原子加到底物中形成芳烴化合物，繼而氧化為雙氫乙醇和酚類：細(xì)菌主要產(chǎn)生雙加氧酶，對多環(huán)芳烴降解的第一步是苯環(huán)的裂解，把兩個氧原子加到底物中形成雙氧乙烷，進(jìn)一步
8、氧化成順式雙氫乙醇，雙氫乙醇可繼續(xù)氧化為兒茶酚、原兒茶酚和龍膽酸等中間代物，接著苯環(huán)斷開，產(chǎn)生琥珀酸、延胡羧酸、乙酸、丙酮酸和乙醛。降解
