微生物降解多氯联苯的研究进展课件

微生物降解多氯联苯的研究进展主要内容多氯联苯简介微生物对多氯联苯的降解存在问题及展望来源性质污染状况好氧降解厌氧降解好厌氧协同作用来源性质性质好氧降解厌氧降解好厌氧协同作用好氧降解多氯联苯简介（一）PCBs的性质（二）PCBs的来源（三）PCBs的污染状况（一）多氯联苯的性质多氯联苯（polychlorinated

biphenyls，简称PCBs）是指以联苯作为碳骨架，骨架上的氢被1-10个氯原子所取代而形成的一系列的同类物，理论上共有209种异构体，分子通式为C12H10-nCln。结构图如下：

（一）多氯联苯的性质

多氯联苯是一类人工合成的持久性有机污染物，因而具有持久性有机污染物的基本特性，即持久性，生物累积性，长距离大气传输性，毒性。

（二）多氯联苯的来源在环境中无已知的PCBs天然来源，而环境中PCBs总含量的99%以上都存在于土壤中。土壤中PCBs主要来源于大气中吸附PCBs颗粒物的沉降，少量来源于填埋物渗漏、电容器、变压器PCBs泄露、农药和作为肥料的活性污泥等。因此蒸发、渗漏、废弃是其主要来源。微生物对多氯联苯的降解（一）好氧降解作用（二）厌氧降解作用（三）好氧-厌氧协同作用（一）好氧降解作用

好氧生物降解包括两种方式，一种是矿化，一种是共代谢。大部分氯取代的联苯只能通过共代谢的方式被转化。好氧过程能将5个氯以下低氯含量的PCBs氧化为氯代苯甲酸，但很难降解高氯含量的PCBs。

1.共代谢降解PCBs的微生物类群到现在为止，人们已经在无色杆菌属、不动杆菌属、产碱杆菌属、节杆菌属、假单胞菌属、白腐菌属中发现能够降解氯代芳烃的菌株。主要的好氧降解菌有伯克霍尔德氏菌，红球菌，粪产碱假单胞菌，真养产碱杆菌，不动杆菌，节杆菌，耐寒假单胞菌，产碱杆菌等等。PCB降解真菌主要是白腐真菌，还有一些丝状真菌和酵母。

这几年也不断有新的降解菌被分离，如MS3-02，它可以在不加联苯的培养基中降解PCBs，联苯的加入反而有阻碍作用；IR08，可以利用4，4’-二氯联苯为碳源进行生长，且利用能力高于联苯；Cam-1，IA3-A，可低温共代谢PCBs，对低温地区污染的修复有一定意义；B2.6，在含PCBs的高盐培养基中生长状态良好，72h的降解率可达到90%，具有潜在的应用能力。徐莉等人（2010）采用溶液摇瓶实验研究了苜蓿根瘤菌对三氯代联苯单体以及18种多氯联苯混合物的降解转化能力。实验证明，苜蓿根瘤菌能够转化降解多种PCBs，特别是低氯的PCBs同系物。在对2，4，4’-TCB的转化过程中，随着底物浓度的增加，根瘤菌的降解效率不断增加，最高达到了98.5%。

史舜燕等人（2012）采用富集培养的方法从PCBs污染土壤中筛选到1株高效降解PCBs的细菌，命名为PS-11，此菌株属于嗜麦芽寡养单胞菌。结果表明，菌株PS-11对2mg·L-1PCB524d的降解率为31.1%，7d的降解率可达52.9%;；对难降解的高氯联苯PCB1537d的降解率为10.9%，在生物修复多氯联苯污染土壤方面具有一定的应用前景。

2.好氧菌的共代谢途径

I.PCB；II.2，3-二氢二醇PCB；III.2，3-二羟基PCB；IV.2-羟基-6-氧-6-氯苯基-2，4-己二烯酸；VI.氯代苯甲酸；V.2-羟基-2，4-二烯戊酸（二）厌氧降解作用

厌氧降解则是从高氯取代的同系物中通过催化还原脱氯，即把高氯代同系物变成低氯代同系物。通常，大部分降解菌都是只能脱间位和对位的氯，能够脱邻位氯的较少。

目前还没有分离出能够厌氧脱氯PCBs的单一菌株，也没有PCBs脱氯酶的相关研究被报道，不过某些研究发现经常作为厌氧微生物辅酶的维生素B12可以催化某些PCBs同类物的脱氯。（二）厌氧降解作用（三）好氧-厌氧协同作用

好氧氧化和厌氧还原协同作用主要是先对PCBs污染点进行厌氧保温，还原脱氯将高氯PCBs转化为低氯取代物，再用好氧降解过程将低氯PCBs氧化。这种联合处理方法使高氯PCBs降解速率大大提高，而且是最有希望彻底降解高氯PCBs的生物降解方法。美国EPA曾在Gary（美国印地安那州一城市）利用好氧一厌氧联合降解方法对一特殊试验场底泥中的PCBs进行降解，在加入采自市政污水处理厂的厌氧污泥后再引入好氧降解菌，然后定期翻耕。经过4-9个月的培养，初始浓度为500mg/kg和140mg/kg的PCBs同系物分别降解了75%和25%。（三）好氧-厌氧协同作用存在问题及展望

尽管生物降解PCBs方法的研究有很多,但大多限于实验室阶段，这是由于：

♦许多微生物在实验室中的降解率很高，但实际应用降解率则降低。

♦对PCBs降解的了解多限于实验室纯培养的微生物和单一的PCBs同系物，但大多数的微生物是不能被培养出来的，因此不能确定现在已知的能降解PCBs的微生物就是典型的降解菌。存在问题及展望

♦投放的工程菌往往会因不适应环境而数量减少或被固有菌产生的抗菌物质所抑制。

♦越来越多的证据显示污染物在自然环境中的代谢不像我们所熟知的呈纯培养研究的线性关系，而是经由复杂的代谢网络，这个网络包括我们尚未知道的反应，代谢物和途径，若干群落个体之间代谢物质的交换，碳素流的调节，环境中菌群需要的理化条件等。