1、微生物降解多氯聯苯的研究進展微生物降解多氯聯苯的研究進展主要內容主要內容多氯聯多氯聯苯簡介苯簡介微生物對多微生物對多氯聯苯的降解氯聯苯的降解存在問存在問題及展望題及展望來源性質污污染染狀狀況況好好氧氧降降解解厭厭氧氧降降解解好好厭厭氧氧協協同同作作用用來來源源性質性性質質好好氧氧降降解解厭厭氧氧降降解解好好厭厭氧氧協協同同作作用用好好氧氧降降解解多氯聯苯簡介多氯聯苯簡介（一）（一）PCBs的性質的性質（二）（二）PCBs的來源的來源（三）（三）PCBs的污染狀況的污染狀況（一）多氯聯苯的性質（一）多氯聯苯的性質 多氯聯苯（多氯聯苯（polychlorinated biphenyls，簡稱，簡稱

2、PCBs）是指以聯苯作為碳骨架，骨架上的氫被）是指以聯苯作為碳骨架，骨架上的氫被1-10個氯原子所取代而形成的一系列的同類物，理論上共個氯原子所取代而形成的一系列的同類物，理論上共有有209種異構體，分子通式為種異構體，分子通式為C12H10-nCln。結構圖如。結構圖如下下： （一）多氯聯苯的性質（一）多氯聯苯的性質 多氯聯苯是一類人工合成的持久性有機多氯聯苯是一類人工合成的持久性有機污染物，因而具有持久性有機污染物的基污染物，因而具有持久性有機污染物的基本特性，即持久性，生物累積性，長距離本特性，即持久性，生物累積性，長距離大氣傳輸性，毒性。大氣傳輸性，毒性。 （二）（二） 多氯聯苯的來源

3、多氯聯苯的來源 在環境中無已知的在環境中無已知的PCBs天然來源，而環境中天然來源，而環境中PCBs總含量的總含量的99%以上都存在于土壤中。土壤中以上都存在于土壤中。土壤中PCBs主要來源于大氣中吸附主要來源于大氣中吸附PCBs顆粒物的沉降，顆粒物的沉降，少量來源于填埋物滲漏、電容器、變壓器少量來源于填埋物滲漏、電容器、變壓器PCBs泄泄露、農藥和作為肥料的活性污泥等。因此蒸發、滲露、農藥和作為肥料的活性污泥等。因此蒸發、滲漏、廢棄是其主要來源。漏、廢棄是其主要來源。（三）（三）PCBs的污染狀況的污染狀況 PCBs具有親脂憎水性，它在機體具有親脂憎水性，它在機體內有很強的蓄積性，并通過食物

4、鏈內有很強的蓄積性，并通過食物鏈逐漸被富集。逐漸被富集。PCBs的特性使之能遠的特性使之能遠程遷移，從北極的海豹到南極的海程遷移，從北極的海豹到南極的海鳥蛋、以及從美國、日本和瑞典等鳥蛋、以及從美國、日本和瑞典等國的人乳中均監測出了國的人乳中均監測出了PCBs，甚至，甚至在海拔幾千米的西藏南迦巴凡峰上在海拔幾千米的西藏南迦巴凡峰上也檢測出了也檢測出了PCBs。（三）（三）PCBs的污染狀況的污染狀況 我國我國PCBs的生產總量達萬余噸，其在環的生產總量達萬余噸，其在環境中的污染分布狀況為：東部沿海地區及境中的污染分布狀況為：東部沿海地區及東北重工業區占東北重工業區占PCBs總量的總量的45.2

5、%，中部，中部地區占地區占35.7%，西部地區占，西部地區占19.1%。 微生物對多氯聯苯的降解微生物對多氯聯苯的降解（一）（一） 好氧降解作用好氧降解作用（二）厭氧降解作用（二）厭氧降解作用（三）好氧（三）好氧-厭氧協同厭氧協同 作用作用（一）好氧降解作用（一）好氧降解作用 好氧生物降解包括兩種方式，一種是礦化，好氧生物降解包括兩種方式，一種是礦化，一種是共代謝。大部分氯取代的聯苯只能通一種是共代謝。大部分氯取代的聯苯只能通過共代謝的方式被轉化。過共代謝的方式被轉化。 好氧過程能將好氧過程能將5個氯以下低氯含量的個氯以下低氯含量的PCBs氧化為氯代苯甲酸，但很難降解高氯含量的氧化為氯代苯甲酸

6、，但很難降解高氯含量的PCBs。 1.共代謝降解共代謝降解PCBs 的微生物類群的微生物類群 到現在為止，人們已經在無色桿菌屬、不動桿菌屬、到現在為止，人們已經在無色桿菌屬、不動桿菌屬、產堿桿菌屬、節桿菌屬、假單胞菌屬、白腐菌屬中發產堿桿菌屬、節桿菌屬、假單胞菌屬、白腐菌屬中發現能夠降解氯代芳烴的菌株?，F能夠降解氯代芳烴的菌株。 主要的好氧降解菌有伯克霍爾德氏菌，紅球菌，糞產主要的好氧降解菌有伯克霍爾德氏菌，紅球菌，糞產堿假單胞菌，真養產堿桿菌，不動桿菌，節桿菌，耐堿假單胞菌，真養產堿桿菌，不動桿菌，節桿菌，耐寒假單胞菌，產堿桿菌等等。寒假單胞菌，產堿桿菌等等。PCB降解真菌主要是白降解真菌主

7、要是白腐真菌腐真菌 ，還有一些絲狀真菌和酵母，還有一些絲狀真菌和酵母 。 這幾年也不斷有新的降解菌被分離，如這幾年也不斷有新的降解菌被分離，如MS3-02，它可以在不加聯苯的培養基中降，它可以在不加聯苯的培養基中降解解PCBs，聯苯的加入反而有阻礙作用；，聯苯的加入反而有阻礙作用；IR08，可以利用，可以利用4，4-二氯聯苯為碳源進行二氯聯苯為碳源進行生長，且利用能力高于聯苯；生長，且利用能力高于聯苯；Cam-1，IA3-A，可低溫共代謝，可低溫共代謝PCBs，對低溫地區污染，對低溫地區污染的修復有一定意義；的修復有一定意義；B2.6，在含，在含PCBs的高的高鹽培養基中生長狀態良好，鹽培養基

8、中生長狀態良好，72h的降解率可的降解率可達到達到90%，具有潛在的應用能力。，具有潛在的應用能力。 徐莉等人（徐莉等人（2010）采用溶液搖瓶實驗研究了苜蓿）采用溶液搖瓶實驗研究了苜蓿根瘤菌對三氯代聯苯單體以及根瘤菌對三氯代聯苯單體以及18種多氯聯苯混合物種多氯聯苯混合物的降解轉化能力。實驗證明，苜蓿根瘤菌能夠轉化的降解轉化能力。實驗證明，苜蓿根瘤菌能夠轉化降解多種降解多種PCBs，特別是低氯的，特別是低氯的PCBs同系物。在對同系物。在對2，4，4-TCB的轉化過程中，隨著底物濃度的增加，的轉化過程中，隨著底物濃度的增加，根瘤菌的降解效率不斷增加，最高達到了根瘤菌的降解效率不斷增加，最高達

9、到了98.5%。 史舜燕等人（史舜燕等人（2012）采用富集培養的方法從）采用富集培養的方法從PCBs污染土壤中篩選到污染土壤中篩選到1 株高效降解株高效降解 PCBs 的細的細菌，命名為菌，命名為 PS-11，此菌株屬于嗜麥芽寡養單胞，此菌株屬于嗜麥芽寡養單胞菌。結果表明，菌株菌。結果表明，菌株 PS-11 對對 2mgL-1PCB52 4d的降解率為的降解率為31. 1% ，7d的降解率可達的降解率可達52. 9%;；對難降解的高氯聯苯對難降解的高氯聯苯 PCB153 7d的降解率為的降解率為10. 9%，在生物修復多氯聯苯污染土壤方面具有一定，在生物修復多氯聯苯污染土壤方面具有一定的應用

10、前景。的應用前景。 2.2.好氧菌的共代謝途徑好氧菌的共代謝途徑 I.PCB；II.2，3-二氫二醇二氫二醇PCB；III.2，3-二羥基二羥基PCB；IV.2-羥羥基基-6-氧氧-6-氯苯基氯苯基-2，4-己二烯酸；己二烯酸；VI.氯代苯甲酸；氯代苯甲酸；V.2-羥基羥基-2，4-二烯戊酸二烯戊酸（二）厭氧降解作用（二）厭氧降解作用 厭氧降解則是從高氯取代的同系物中通過催厭氧降解則是從高氯取代的同系物中通過催化還原脫氯，即把高氯代同系物變成低氯代同化還原脫氯，即把高氯代同系物變成低氯代同系物。系物。 通常，大部分降解菌都是只能脫間位和對位通常，大部分降解菌都是只能脫間位和對位的氯，能夠脫鄰位

11、氯的較少的氯，能夠脫鄰位氯的較少。 目前還沒有分離出能夠厭氧脫氯目前還沒有分離出能夠厭氧脫氯PCBs的的單一菌株，也沒有單一菌株，也沒有PCBs脫氯酶的相關研究脫氯酶的相關研究被報道，不過某些研究發現經常作為厭氧微被報道，不過某些研究發現經常作為厭氧微生物輔酶的維生素生物輔酶的維生素B12可以催化某些可以催化某些PCBs同同類物的脫氯。類物的脫氯。（二）厭氧降解作用（二）厭氧降解作用（三）好氧（三）好氧-厭氧協同作用厭氧協同作用 好氧氧化和厭氧還原協同作用好氧氧化和厭氧還原協同作用主要是先對主要是先對PCBs污染點進行厭氧污染點進行厭氧保溫，還原脫氯將高氯保溫，還原脫氯將高氯PCBs轉化轉化為

12、低氯取代物，再用好氧降解過為低氯取代物，再用好氧降解過程將低氯程將低氯PCBs氧化。這種聯合處氧化。這種聯合處理方法使高氯理方法使高氯PCBs降解速率大大降解速率大大提高，而且是最有希望徹底降解提高，而且是最有希望徹底降解高氯高氯PCBs的生物降解方法。的生物降解方法。 美國美國EPA曾在曾在Gary（美國印地安那州一（美國印地安那州一城市）利用好氧一厭氧聯合降解方法對一特城市）利用好氧一厭氧聯合降解方法對一特殊試驗場底泥中的殊試驗場底泥中的PCBs進行降解，在加入進行降解，在加入采自市政污水處理廠的厭氧污泥后再引入好采自市政污水處理廠的厭氧污泥后再引入好氧降解菌，然后定期翻耕。經過氧降解菌，

13、然后定期翻耕。經過4-9個月的個月的培養，初始濃度為培養，初始濃度為500mg/kg和和140mg/kg的的PCBs同系物分別降解了同系物分別降解了75%和和25% 。（三）好氧（三）好氧-厭氧協同作用厭氧協同作用存存在在問問題題及及展展望望 盡管生物降解盡管生物降解PCBs方法的研究有很方法的研究有很多多,但大多限于實驗室階段，這是由于：但大多限于實驗室階段，這是由于： 許多微生物在實驗室中的降解率很高，許多微生物在實驗室中的降解率很高，但實際應用降解率則降低。但實際應用降解率則降低。 對對PCBs降解的了解多限于實驗室純降解的了解多限于實驗室純培養的微生物和單一的培養的微生物和單一的PCB

14、s同系物，同系物，但大多數的微生物是不能被培養出來的，但大多數的微生物是不能被培養出來的，因此不能確定現在已知的能降解因此不能確定現在已知的能降解PCBs的微生物就是典型的降解菌的微生物就是典型的降解菌 。存在問題及展望存在問題及展望 投放的工程菌往往會因不適應環境而投放的工程菌往往會因不適應環境而數量減少或被固有菌產生的抗菌物質所抑數量減少或被固有菌產生的抗菌物質所抑制制 。 越來越多的證據顯示污染物在自然環境越來越多的證據顯示污染物在自然環境中的代謝不像我們所熟知的呈純培養研究中的代謝不像我們所熟知的呈純培養研究的線性關系，而是經由復雜的代謝網絡，的線性關系，而是經由復雜的代謝網絡，這個網絡包括我們尚未知道的反應，代謝這個網絡包括我們尚未知道的反應，代謝物和途徑，若干群落個體之間代謝物質的物和途徑，若干群落個體之間代謝物質的交換，碳素流的調節，環境中菌群需要的交換，碳素流的調節，環境中菌群