石油污染土壤的微生物修復(fù)原理

1、石油污染土壤的微生物修復(fù)一、降解石油燒類化合物的微生物種類自然界中能夠降解石油燒類污染物的微生物種類有數(shù)百種，70多屬，主要是細(xì)菌、真菌和藻類三大類型的生物。表1石油始降解微生物種屬細(xì)菌真菌藻類枝頂抱屬雙眉藻屬/、動(dòng)桿菌屬曲霉屬魚腥藻屬芽抱桿菌屬金色擔(dān)子菌數(shù)小球藻屬色桿菌屬假絲酵母屬衣藻屬諾卡氏菌屬鐮刀霉屬念珠藻屬放線菌屬青毒菌屬紫球藻屬按照分子生物學(xué)和遺傳學(xué)分類，可將降解石油污染物的微生物分為土著微生 物和基因工程菌兩大類。二、產(chǎn)生表面活性劑的微生物生物表面活性劑是微生物在一定培養(yǎng)條件下產(chǎn)生的一類集親水基和疏水基 于一體、具有表面活性的代謝產(chǎn)物。分類典型產(chǎn)物中性脂類甘油單脂、聚多元醇、其他蠟

2、脂磷脂/脂肪酸磷脂酰乙醇胺糖脂糖酯、糖醇酯、糖甘含氨基酸脂類脂氨基酸、脂多肽、脂蛋白聚合型脂多糖、脂-糖-蛋白復(fù)合物特殊型全胞、 膜載體、 Fimbriae生物表面活性劑優(yōu)點(diǎn):1較低的表面張力和界面張力;2無毒或低毒，對(duì)環(huán) 境友好；3可生物降解；4極端環(huán)境（溫度、pH鹽濃度）下具有很好的專一性 和選擇性；5不致敏、可消化、可作為化妝品和食品的添加劑；6結(jié)構(gòu)多樣，可用于特殊領(lǐng)域、微生物降解石油的機(jī)制液滴狀石油燒一f1 .微生物吸收疏水性有機(jī)物的機(jī)理圖1微生物吸收疏水性有機(jī)污染物的 4種攝取途徑微生物吸收疏水性有機(jī)物的模式有 4種：1微生物吸收其附近溶解于水相中 的姓類；2細(xì)胞直接與石油始接觸。這

3、種作用可以通過改變菌毛或細(xì)胞表面的疏 水性部分的改造進(jìn)行調(diào)控，提高對(duì)有機(jī)物的吸附；3通過細(xì)胞直接與分散在水相中的石油姓的微米或亞微米液滴接觸來吸收； 4強(qiáng)化吸收模式，即由于細(xì)胞產(chǎn)生 的表面活性劑或乳化劑使姓的水溶性增強(qiáng)， 微生物表面的疏水性更強(qiáng)，使細(xì)胞與 始接觸。絲狀真菌主要通過菌絲的吸收作用攝取石油燒。2 .微生物細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)姓機(jī)理微生物對(duì)有機(jī)化合物的降解作用是由細(xì)胞酶引起， 整個(gè)過程可分為3個(gè)步驟。 首先化合物在微生物細(xì)胞膜表面吸附（動(dòng)態(tài)平衡過程）；其次吸附在細(xì)胞膜表面 的化合物進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)；最后化合物進(jìn)入細(xì)胞膜內(nèi)與降解酶結(jié)合發(fā)生酶促反應(yīng) （快 速過程）。參與第1個(gè)步驟還有表面活性劑。石油進(jìn)入

4、細(xì)胞方式：非特異性接觸，被動(dòng)運(yùn)輸方式。3 .微生物降解石油的機(jī)制石油類物質(zhì)+微生物+Q+營養(yǎng)物質(zhì) CO+HO國J產(chǎn)物+微生物細(xì)胞生物量微生物利用石油姓類作為碳源和能源，經(jīng)過一系列氧化、還原、分解、合成 等生化作用，將石油污染物最終礦化為無害的無機(jī)物的過程。途徑：烷燒一醇一醛一脂肪酸一 B氧化乙酸鹽一 CO+H2O蚱物量 四、典型石油姓的降解途徑1 .鏈姓:的降解鏈姓的最初降解作用有4種氧化方式：但末端氧化、雙末端氧化、次末端氧 化、支鏈脫氫。1）直鏈烷姓的降解脂肪酸通過B氧化降解成乙酰輔酶 并釋放能量，或進(jìn)入其他生化過程。圖2烷姓的厭氧氧化A,進(jìn)入三竣酸循環(huán)，分解成CO2?口 H2Q小于C10

5、的短鏈烷始具有較強(qiáng)的溶解性、毒性、揮發(fā)性，污染環(huán)境中很少發(fā) 現(xiàn)，除甲烷外需要共代謝進(jìn)行降解；CIO- C24的中長鏈烷始在好氧條件下最易 被微生物降解（土壤中高達(dá)20%勺微生物群體能夠降解姓類）；長鏈烷始不易降 解。2）支鏈烷姓的降解通常直鏈烷姓比相應(yīng)碳數(shù)的支鏈烷姓難以降解，只有很少的微生物可以利用氧化和這些烷基分支的化合物作為唯一碳源和能源。支鏈脂肪酸代謝途徑: B氧化。微生物對(duì)支鏈烷姓的降解機(jī)制與直鏈烷始大致相同。相對(duì)于正構(gòu)烷姓，支鏈 烷姓中支鏈的存在會(huì)增加微生物氧化降解的阻力， 但主要氧化分解的部位是在直 鏈上發(fā)生，且靠近側(cè)鏈的一端難被氧化。3）環(huán)烷始降解環(huán)烷姓的降解與和鏈姓的亞末端氧化

6、降解途徑相似。混合功能氧化酶（羥化 酶）氧化產(chǎn)生環(huán)烷醇，然后脫氫得醇，然后脫氫得酮，進(jìn)一步氧化得內(nèi)酯，或直 接開環(huán)，生成脂肪酸。圖3環(huán)己烷降解反應(yīng)2 .芳香姓的降解細(xì)菌和真菌都能氧化芳燒，但氧化機(jī)制不同。細(xì)菌通過氧化物酶將氧分子的 兩個(gè)氧原子結(jié)合近芳香姓中形成順式構(gòu)型的二氫二醇， 后者在另一種過氧化物酶 的催化下，芳香姓破裂成鄰苯二酚。真菌通過催化單氧化酶和環(huán)氧化物水解酶使 芳香姓轉(zhuǎn)化為反式構(gòu)型的二氫二醇。1）單環(huán)芳姓的降解勢(shì)由ij 化物席一二國正位春林露找代己二裝輔有4圖4苯的兩種生物降解途徑2）多環(huán)芳姓的降解多環(huán)芳姓的生物降解途徑：第一個(gè)環(huán)經(jīng)羥基化開環(huán)后進(jìn)一步降解為酮酸和CO2然后第二個(gè)環(huán)以同樣的方式分解。圖5蔡的降解途徑OHL 1祕(mì) x0H龍1附圖6菲的降解途徑3 .石油姓的厭氧代謝降解過程及機(jī)制石油燒的降解在好氧環(huán)境和厭氧環(huán)境均能進(jìn)行，在厭氧條件下姓類的降解速 率有所下降，而且降解的種類也有所減少。石油燒的厭氧降解依賴延胡索酸生成芳基琥珀酸及烷基琥珀酸的過程（下圖），之后方劑琥珀酸或烷基琥珀酸的降解依據(jù)底物不同而遵從不同的途徑。圖7石油燒厭氧降解的起始過程五、微生物修復(fù)影響因素1 .石油組分微生物可降解所有微生物組分，生物降解難以程度為支鏈烷姓直鏈烷姓單環(huán)烷姓 多環(huán)芳姓 雜環(huán)芳姓:。2 .氧氣石油的好養(yǎng)微生物降解過程需要大量的電子受體，主要為溶解氧和NO3-,缺氧條件下，