石油污染土壤的微生物修复原理

1、石油污染土壤的微生物修复一、降解石油烧类化合物的微生物种类自然界中能够降解石油烧类污染物的微生物种类有数百种，70多属，主要是细菌、真菌和藻类三大类型的生物。表1石油始降解微生物种属细菌真菌藻类枝顶抱属双眉藻属/、动杆菌属曲霉属鱼腥藻属芽抱杆菌属金色担子菌数小球藻属色杆菌属假丝酵母属衣藻属诺卡氏菌属镰刀霉属念珠藻属放线菌属青毒菌属紫球藻属按照分子生物学和遗传学分类，可将降解石油污染物的微生物分为土著微生 物和基因工程菌两大类。二、产生表面活性剂的微生物生物表面活性剂是微生物在一定培养条件下产生的一类集亲水基和疏水基 于一体、具有表面活性的代谢产物。分类典型产物中性脂类甘油单脂、聚多元醇、其他蜡

2、脂磷脂/脂肪酸磷脂酰乙醇胺糖脂糖酯、糖醇酯、糖甘含氨基酸脂类脂氨基酸、脂多肽、脂蛋白聚合型脂多糖、脂-糖-蛋白复合物特殊型全胞、 膜载体、 Fimbriae生物表面活性剂优点:1较低的表面张力和界面张力;2无毒或低毒，对环 境友好；3可生物降解；4极端环境（温度、pH盐浓度）下具有很好的专一性 和选择性；5不致敏、可消化、可作为化妆品和食品的添加剂；6结构多样，可用于特殊领域、微生物降解石油的机制液滴状石油烧一f1 .微生物吸收疏水性有机物的机理图1微生物吸收疏水性有机污染物的 4种摄取途径微生物吸收疏水性有机物的模式有 4种：1微生物吸收其附近溶解于水相中 的姓类；2细胞直接与石油始接触。这

3、种作用可以通过改变菌毛或细胞表面的疏 水性部分的改造进行调控，提高对有机物的吸附；3通过细胞直接与分散在水相中的石油姓的微米或亚微米液滴接触来吸收； 4强化吸收模式，即由于细胞产生 的表面活性剂或乳化剂使姓的水溶性增强， 微生物表面的疏水性更强，使细胞与 始接触。丝状真菌主要通过菌丝的吸收作用摄取石油烧。2 .微生物细胞膜转运姓机理微生物对有机化合物的降解作用是由细胞酶引起， 整个过程可分为3个步骤。 首先化合物在微生物细胞膜表面吸附（动态平衡过程）；其次吸附在细胞膜表面 的化合物进入细胞内；最后化合物进入细胞膜内与降解酶结合发生酶促反应 （快 速过程）。参与第1个步骤还有表面活性剂。石油进入

4、细胞方式：非特异性接触，被动运输方式。3 .微生物降解石油的机制石油类物质+微生物+Q+营养物质 CO+HO国J产物+微生物细胞生物量微生物利用石油姓类作为碳源和能源，经过一系列氧化、还原、分解、合成 等生化作用，将石油污染物最终矿化为无害的无机物的过程。途径：烷烧一醇一醛一脂肪酸一 B氧化乙酸盐一 CO+H2O蚱物量 四、典型石油姓的降解途径1 .链姓:的降解链姓的最初降解作用有4种氧化方式：但末端氧化、双末端氧化、次末端氧 化、支链脱氢。1）直链烷姓的降解脂肪酸通过B氧化降解成乙酰辅酶 并释放能量，或进入其他生化过程。图2烷姓的厌氧氧化A,进入三竣酸循环，分解成CO2?口 H2Q小于C10

5、的短链烷始具有较强的溶解性、毒性、挥发性，污染环境中很少发 现，除甲烷外需要共代谢进行降解；CIO- C24的中长链烷始在好氧条件下最易 被微生物降解（土壤中高达20%勺微生物群体能够降解姓类）；长链烷始不易降 解。2）支链烷姓的降解通常直链烷姓比相应碳数的支链烷姓难以降解，只有很少的微生物可以利用氧化和这些烷基分支的化合物作为唯一碳源和能源。支链脂肪酸代谢途径: B氧化。微生物对支链烷姓的降解机制与直链烷始大致相同。相对于正构烷姓，支链 烷姓中支链的存在会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 链上发生，且靠近侧链的一端难被氧化。3）环烷始降解环烷姓的降解与和链姓的亚末端氧化

6、降解途径相似。混合功能氧化酶（羟化 酶）氧化产生环烷醇，然后脱氢得醇，然后脱氢得酮，进一步氧化得内酯，或直 接开环，生成脂肪酸。图3环己烷降解反应2 .芳香姓的降解细菌和真菌都能氧化芳烧，但氧化机制不同。细菌通过氧化物酶将氧分子的 两个氧原子结合近芳香姓中形成顺式构型的二氢二醇， 后者在另一种过氧化物酶 的催化下，芳香姓破裂成邻苯二酚。真菌通过催化单氧化酶和环氧化物水解酶使 芳香姓转化为反式构型的二氢二醇。1）单环芳姓的降解势由ij 化物席一二国正位春林露找代己二装辅有4图4苯的两种生物降解途径2）多环芳姓的降解多环芳姓的生物降解途径：第一个环经羟基化开环后进一步降解为酮酸和CO2然后第二个环以同样的方式分解。图5蔡的降解途径OHL 1祕 x0H龙1附图6菲的降解途径3 .石油姓的厌氧代谢降解过程及机制石油烧的降解在好氧环境和厌氧环境均能进行，在厌氧条件下姓类的降解速 率有所下降，而且降解的种类也有所减少。石油烧的厌氧降解依赖延胡索酸生成芳基琥珀酸及烷基琥珀酸的过程（下图），之后方剂琥珀酸或烷基琥珀酸的降解依据底物不同而遵从不同的途径。图7石油烧厌氧降解的起始过程五、微生物修复影响因素1 .石油组分微生物可降解所有微生物组分，生物降解难以程度为支链烷姓直链烷姓单环烷姓 多环芳姓 杂环芳姓:。2 .氧气石油的好养微生物降解过程需要大量的电子受体，主要为溶解氧和NO3-,缺氧条件下，