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古生菌（极端微生物）在环境保护中的应用摘要：本文介绍了古生菌的特点及利用其极端性在环境保护方面的应用，综述了极端微生物及其产生的极端梅在清洁生产、环保型生物材料的生产及环境污染治理中的应用前景及对环境保护的意义。
关键字：古生菌、极端环境、环境保护、污染治理、清洁环保正文：现代基本把生物分为三大领域: 真核生物( Eucarya) ,细菌(Bacteria) 和古菌(Archaea) . 古菌作为三大领域之一的生物,具有其独特的性质,也是目前生物地球化学研究的热点之一. 古菌和细菌一样,是原核生物,即细胞核没有核膜包裹,细胞核与细胞质没有明显界限. 与真核生物和细菌相比, 古菌代表了生物圈的极限. 例如热网菌属(Pyrodictium) 能在高达121 ℃的温度下存活并生长. 这是至今为止所发现的最耐热生物. 在最初的时候,人们在火山口、盐湖等高热、高盐度、缺氧的极端环境发现有微生物,他们可以在极端恶劣的环境下生存。
现在对古生菌的研究主要集中在以下四个类群：产甲烷菌、极端嗜盐菌、极端嗜热菌以及嗜热嗜酸细菌。
他们和我们人类的生活息息相关，我们可以在很多方面都应用到他们。
尤其是在环境保护中的应用。
一、古菌及古菌的特点古菌是最古老的生命体，古菌一些奇特的生活习性和与此相关的潜在生物技术开发前景，长期以来一直吸引着许多人的注意。
古菌常被发现生活于各种极端自然环境下，如大洋底部的高压热溢口、热泉、盐碱湖等。
古菌的细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状，不同古菌规则形状也不相同，有的很薄、扁平，有的有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态，有的以单个细胞存在，有的呈丝状体或团聚体。
其直径大小一般在0.1~15μm，丝状体长度有200μm。
古菌的细胞结构与细菌不同，如古菌的细胞外膜就与细菌不同。
大多数古菌的细胞壁不含二氨基庚二酸（D－氨基酸）和胞壁酸，不受溶菌酶和内酰胺抗生素如青霉素的作用。
革兰氏阳性古菌的细胞壁含有各种复杂的多聚体，如产甲烷菌的细胞壁含假肽聚糖，甲烷八叠球菌和盐球菌不含假肽聚糖，而含复杂聚多糖。
许雅洁，张怡洋，刘阳，等.微生物降解苯酚污染的研究进展［J ］.中南农业科技，2023，44（5）：233-241．苯酚是一种具有强毒性且难去除的工业污染物，是从工业过程中排放出来的，如纺织加工、煤气化、炼油、皮革制造、树脂合成、香水生产等［1-5］。
苯酚具有毒性、致突变性和致癌性，对环境有严重的破坏作用［6］。
由于大规模的工业应用，苯酚不可避免地被引入水或土壤环境，造成水体和土壤污染，由于其毒性大，即使在低浓度下也可能构成严重的生态危害。
苯酚及酚类化合物对水体的污染主要以焦化废水为主（焦化废水是指化工类企业在工业加工过程中产生的高毒性、高污染废水），其主要来源于生产煤和汽油的企业，以及加工液化气、运输制冷等过程。
同时化工厂附近的土壤也会受到一定程度的污染，进而污染农作物及其制作的食品，最终危害人类健康。
苯酚不仅在环境中具有明显的累积效应，而且容易与其他有机化合物共存形成新的复合污染物，或在水中发生取代或其他化学反应转化为比苯酚毒性更高的酚类化合物，如氯酚、甲基酚和烷基酚等，而且在生物体内难以分解。
酚类化合物的毒性随结构和官能团的不同而变化，这些物质的顽固性和持久性更大，增加了对苯酚污染治理的难度，间接增加了对人体的危害程度［7，8］。
苯酚作为重要的有机化工原料和工业商品，生产的相关下游产品涉及人们生活的很多方面，如可生产作为汽车外壳涂料的双酚A 以及生产为水杨酸［7］。
此外，苯酚还可用作溶剂、试验试剂和消毒剂等，如作为具有杀菌特性的乳膏和剃须皂，或被用作内部防腐剂和胃麻醉剂。
因此，苯酚在染料、制药、化肥、塑料、玻璃纤维、食品工业和石化等各种行业都有应用［9，10］。
2019年，全球苯酚需求量约为1200万t ，预计未来需求量还会增加。
随着中国经济的飞速发展，国内产业对苯酚的需求也在不断上升，2016—2021年中国苯酚消费量呈稳步增长态势，2021年中国苯酚表观消费量为367.3万t ，依据往年增长速率预计2023年中国苯酚表观消费量将达到400万t 以上［11，12］。
几种降酚菌的降酚效果比较摘要：从土壤中分离出五株能够降解苯酚的菌株，通过研究其对苯酚的降解作用，结果表明，在相同条件下，五种菌株降解速率依次为无色杆菌>罗斯特杆菌>红串球菌>苍白杆菌>纤维微球菌；中性偏碱性的环境（pH值7.0～9.O）有利于纤维微球菌的生长和对苯酚的降解。
其余四种菌种适合在pH值为6.0～8.O范围内生长和降解苯酚。
对于200 mg/L的苯酚浓度，单独使用无色杆菌与使用含有无色杆菌与纤维微球菌的混合菌相比，菌株生长更慢，降解速度减慢；对于600 mg/L的苯酚浓度，额外加入纤维微球菌对苯酚的降解几乎不起作用。
关键词：苯酚；生物降解；无色杆菌；红串球菌；苍白杆菌；罗斯特杆菌；纤维微球菌中图分类号：Xl72文献标志码：A文章编号：0367-6358（2015）06-0361-05苯酚在工业上的用途广泛，是重要的化工原料和中间体，被广泛应用于酚醛树脂、炼油、焦碳、染料、纺织、杀虫剂、农药和医药的生产中，并成为这些工业废水中的主要污染物，含酚废水是可生物降解性极差的废水，对动植物和环境等危害严重。
酚可使蛋白质凝固，水溶液中的酚可被皮肤吸收而引起中毒，含酚废水可使水中的生物死亡。
目前对苯酚污染的处理方法主要有微生物降解、萃取、活性炭吸附、化学氧化等。
利用微生物降解苯酚是一种既经济且不会产生二次污染的方法，在应用中发挥着日益重要的作用。
到目前为止，已经有许多苯酚降解菌株得到了分离和研究。
目前已分离鉴定的微生物包括根瘤菌（Rhizobium）、藻类（ALga）、酵母菌（Saccharomy-cete）、醋酸钙不动杆菌（Acinetobater calcoacetic-Us）、假单胞菌（Pseudomonas）、真养产碱菌（ALcaLigenes eutrophu.s）、反硝化菌（Denitrif-ying bacteria）等苯酚降解菌，最常见的酚降解菌是假单胞菌（Pseudomonas）和不动杆菌（Acineto-bacter），它们对酚的最大降解浓度一般在1200mg/L以下。
上海师范大学硕士学位论文苯酚降解菌的筛选、鉴定及其降解特性的研究姓名：何小丽申请学位级别：硕士专业：微生物学指导教师：肖明20090501上海师范大学硕士学位论文摘要论文题目：苯酚降解菌的筛选、鉴定及其降解特性的研究学校专业：微生物学学位申请人：何小丽指导教师：肖明摘要酚类化合物为细胞原浆毒物，属高毒性物质。
这类物质来源广泛，通常污染水源，毒死鱼虾，危害农作物，并严重威胁人类的健康。
含酚有机物的毒性还在于其只能被少数的微生物分解。
从自然界中筛选分离出能够降解特定污染物的高效菌种，有针对性的投加到已有的污水处理系统中的生物强化技术，能够快速提供大量具有特殊作用的微生物，在有毒有害污染物治理中显示出巨大的潜力。
1、本研究从胜利油田河口采油厂的飞雁滩油田土壤样品中分离得到10株能够利用并降解苯酚的菌株P1-P4、P7、P9-P13。
该10株苯酚降解菌能够在以苯酚为唯一碳源和能源的培养基上生长，经16S rDNA分子鉴定和生理生化检测，该10株降酚菌分别被鉴定到属或种。
其中降酚菌株P1、P3和P4这3株菌株分别属于劳尔氏菌属(Ralstonia)、贪噬菌属（Variovorax）和节杆菌属（Arthrobacter）里的种。
其它7株降酚菌株P2、P7、P9-P13都属于假单胞菌属（Pseudomonas）里的种。
这4个属里的细菌在国内外都已被报道有降解苯酚的特性，其中有关假单胞菌降解环境有机物的报道较多。
2、培养液中的苯酚含量通过4-氨基安替比啉分光光度法测定，通过苯酚降解效率的比较，菌株P2降解苯酚的能力较其它9株菌株要强。
于是将菌株P2作为本研究中进一步研究的对象，研究了不同的环境条件下该菌株降解苯酚和菌体生长的情况。
3、通过苯酚羟化酶特异性引物的设计，从菌株P2扩增出苯酚羟化酶大亚基基因，该基因片段编码对苯酚有催化活性的多肽，催化苯酚代谢的第一步反应；表明菌株P2能降解苯酚是由于细胞具有降解苯酚的遗传基础。
高效苯酚降解菌的分离及降解性能的研究引言石油、化工、煤气、焦化及酚类等生产厂排放的废水当中含有大量的苯酚[1]。
未经净化的含酚废水可导致水源被污染，致使鱼类死亡，危害农作物，最终威胁人类的健康。
许多国家将苯酚列为重要的污染物之一。
目前，国内外处理含酚废水的方法主要有物理法、化学法、微生物法及各种结合法[2]。
其中微生物法主要利用微生物的代谢活动去除废水中的有毒物，处理方法无2次污染且安全、经济。
目前，已鉴定具有降解苯酚能力的微生物主要有假单胞菌（Pseudonomonas.sp）[3]、芽孢杆菌（Bacillus.sp）[4]、酵母菌（Yeast trichosporon）[5]、根瘤菌（Rhizobia）[6]、醋酸钙不动杆菌（A. calcoaceticus）[7]等，降酚菌株多存在于酚类污染物企业排放的废水、污泥和被废水污染的土壤中[8]。
本课题拟从被苯酚废水污染的污泥中进行菌株筛选，得到耐酚菌后在以苯酚为唯一碳源的无机盐培养上筛选降酚菌株，进一步测定苯酚降解的影响因素。
对特定菌株降解含酚废水的应用价值进行研究。
1 实验材料和方法1.1 菌株来源采集原黑龙江省佳木斯东郊黑龙农药化工集团废弃排污口处污泥进行菌株筛选。
1.2 培养基基础培养基：NaCl 5.0g/L，蛋白胨10g/L，琼脂15～20g/L，酵母浸膏5.0g/L，调节pH为7.0。
以苯酚为唯一碳源的无机盐培养基：CaCl2 0.1 g/L ，FeSO4.7H2O 0.01 g/L，K2HPO4 0.5g/L，MnSO4.7H2O 0.05 g/L，NaCl 0.2 g/L，KH2PO4 0.5g/L，MgSO4.H2O 0.01 g/L，NH4NO3 1.0 g/L苯酚按实验需要量添加，调节pH为7.0 [8]。
富集培养基：葡萄糖10.0g/L，营养琼脂33.0g/L，酵母浸粉10.0g/L，调节pH为7.5。
1.3 研究内容与方法1.3.1 菌株和的驯化和分离在超净工作台中，将10mL含0.1g/L苯酚的基础培养基倒入培养皿，取10 g污泥加90mL蒸馏水搅拌15min，静置5min后取上层清液为菌原液[8]。
高效苯酚降解菌的选育及降酚特性
徐威;关海滨;宋明;李焱;赵晔;齐秀兰
【期刊名称】《微生物学杂志》
【年(卷),期】2008(28)1
【摘要】以苯酚为惟一碳源,采用逐量分批驯化筛选法筛选高效降酚菌并研究其降酚特性.结果筛选出1株可降解高浓度苯酚的菌株,经鉴定为假单孢菌属(Pityrosporum sp.).该菌株可降解 1 800 mg/L的高浓度苯酚,其降酚性能受许多因素影响:降解苯酚的最适环境条件为温度30 ℃,pH 6～7,振荡速率大于 150
r/min.
【总页数】4页(P68-71)
【作者】徐威;关海滨;宋明;李焱;赵晔;齐秀兰
【作者单位】沈阳药科大学,制药工程学院,辽宁,沈阳,110016;沈阳药科大学,制药工程学院,辽宁,沈阳,110016;沈阳药科大学,制药工程学院,辽宁,沈阳,110016;沈阳药科大学,制药工程学院,辽宁,沈阳,110016;沈阳药科大学,制药工程学院,辽宁,沈阳,110016;沈阳药科大学,制药工程学院,辽宁,沈阳,110016
【正文语种】中文
【中图分类】Q939.11+2
【相关文献】
1.紫外诱变选育高效降酚菌及其降酚性能研究 [J], 冯思琦;魏炜;张黎
2.一株高效降酚菌的分离鉴定及降酚特性研究 [J], 关海滨;董至恒;包小妹;石瑞文;
乔俊缠
3.一株苯酚降解菌BF-1的鉴定及降酚特性测定 [J], 刘亮;唐赟;杨峰晓;岳黎;谭洪
4.高效苯酚降解菌的筛选及其降酚性能 [J], 苏槟楠;徐宏英;王慕华;宋崴
5.苯酚降解菌的筛选鉴定和降酚特性 [J], 陈少云
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几种降酚菌的降酚效果比较摘要：从土壤中分离出五株能够降解苯酚的菌株，通过研究其对苯酚的降解作用，结果表明，在相同条件下，五种菌株降解速率依次为无色杆菌>罗斯特杆菌>红串球菌>苍白杆菌>纤维微球菌；中性偏碱性的环境（pH值7.0～9.O）有利于纤维微球菌的生长和对苯酚的降解。
其余四种菌种适合在pH值为6.0～8.O 范围内生长和降解苯酚。
对于200 mg/L的苯酚浓度，单独使用无色杆菌与使用含有无色杆菌与纤维微球菌的混合菌相比，菌株生长更慢，降解速度减慢；对于600 mg/L的苯酚浓度，额外加入纤维微球菌对苯酚的降解几乎不起作用。
关键词：苯酚；生物降解；无色杆菌；红串球菌；苍白杆菌；罗斯特杆菌；纤维微球菌苯酚在工业上的用途广泛，是重要的化工原料和中间体，被广泛应用于酚醛树脂、炼油、焦碳、染料、纺织、杀虫剂、农药和医药的生产中，并成为这些工业废水中的主要污染物，含酚废水是可生物降解性极差的废水，对动植物和环境等危害严重。
酚可使蛋白质凝固，水溶液中的酚可被皮肤吸收而引起中毒，含酚废水可使水中的生物死亡。
目前对苯酚污染的处理方法主要有微生物降解、萃取、活性炭吸附、化学氧化等。
利用微生物降解苯酚是一种既经济且不会产生二次污染的方法，在应用中发挥着日益重要的作用。
到目前为止，已经有许多苯酚降解菌株得到了分离和研究。
目前已分离鉴定的微生物包括根瘤菌（Rhizobium）、藻类（ALga）、酵母菌（Saccharomy-cete）、醋酸钙不动杆菌（Acinetobater calcoacetic-Us）、假单胞菌（Pseudomonas）、真养产碱菌（ALcaLigenes eutrophu.s）、反硝化菌（Denitrif-ying bacteria）等苯酚降解菌，最常见的酚降解菌是假单胞菌（Pseudomonas）和不动杆菌（Acineto-bacter），它们对酚的最大降解浓度一般在1200mg/L以下。
1 材料与方法1.1 材料1.1.1 菌种本实验以元大都公园土壤为菌种来源，在以苯酚为唯一碳源的无机盐培养基内连续几轮传代培养后，逐步分离出五株降酚菌，经革兰氏染色及16S rDNA基因检测技术鉴定，分别为无色杆菌、罗斯特杆菌、红串球菌、苍白杆菌、纤维微球菌。
1.1.2 苯酚废水自制苯酚废水：苯酚溶于无机盐培养液中。
无机盐培养液（g/L）：（NH4）ZS042，MgS04·7H2OO.2，NaH2P04 0.5，K2HP04 0.5，NaCl 0.2，CaC12 0.02。
1.2 方法1.2.1 苯酚的测定参照中华人民共和国国家环境保护标准HJ 503-2009，采用4-氨基安替比林分光光度法。
1.2.2 苯酚降解实验1.2.2.1 不同菌株适应的pH值比较在5.O、6.0、7.0、8.O、9.O五个pH值条件下研究pH值对菌株生长和苯酚降解的影响。
比较5种菌株适宜的不同pH值范围。
其中无色杆菌、红串球菌、苍白杆菌、罗斯特杆菌选择的苯酚处理浓度是200mg/L（几种降酚菌被筛选出来，反复驯化后发现，无色杆菌、红串球菌、苍白杆菌、罗斯特杆菌在200mg/L的苯酚废水中，生长及降酚速度较快，纤维微球菌在50mg/L的苯酚废水中生长和降酚速度较快。
因此选择的是最适宜它们生长和降酚效果较好的浓度），纤维微球菌的苯酚处理浓度是50mg/L。
30℃，150 r/min条件下震荡培养，隔一定时间取样分析培养瓶中苯酚浓度和OD值。
1.2.2.2 不同菌株降酚能力比较5种菌株的种子培养液按体积比1：20的比例分别接种于含酚浓度为200mg/L的无机盐培养基中，在pH=7，30℃，150 r/min条件下震荡培养，隔一定时间取样分析培养瓶中苯酚浓度和OD值。
1.2.2.3 混合菌株的降解作用在200mg/L、600mg/L苯酚浓度下比较无色杆菌和纤维微球菌混合菌与单独使用无色杆菌对苯酚的降解作用，其中无色杆菌加菌量为2mL，无色杆菌和纤维微球菌混合菌中两种菌各2mL，混合均匀。
pH=7，30℃，150 r/min条件下震荡培养，隔一定时间取样分析培养瓶中苯酚浓度和OD值。
2 结果与讨论2.1 不同菌株适应的pH值范围比较对于无色杆菌来说，在前1611，细菌进入新环境，处于短暂适应的迟缓期，pH值对菌株生长及降解影响较小。
pH值为5.O及9.0时，酶蛋白变性而失活，细菌几乎不生长，苯酚无降解。
菌株能在pH值为6～8范围内生长并降解苯酚，并且pH值在7.0时比在8.0时降解速率更快，表明中性环境更有利于无色杆菌对苯酚的降解。
在pH值为6.O时，苯酚在降解率约达75%之后，随着时间的延长，浓度趋于平衡，表明弱酸性环境不利于菌株对苯酚的消耗。
因此，最适pH值为7.O。
对于苍白杆菌来说，菌株在经历一个对新环境的适应期后，细菌浓度先减小后增大。
pH值对菌株的生长影响波动不大，对降酚效果影响明显。
菌株在较宽的pH值范围内（5.O～9.0）均能生长，在pH=9.0时生长较慢，几乎没有降酚效果。
在不同的pH值下，苍白杆菌的降酚效果不同，依次为（pH=7.O）>（pH=8.0）>（pH=6.O）>（pH=5.O）>（pH=9.O），其中pH值7.0～8.0降解效果较好。
对于红串球菌来说，pH值对菌株的生长及降酚效果影响明显。
与苍白杆菌类似，菌株在一个较宽的pH值范围内（5.0～9.O）均能生长，但在pH=9.O时生长及降解都较慢。
在不同的pH值下，苍白杆菌的生长及降酚效果依次为（pH=7.O）>（pH=6.O）>（pH=8.0）>（pH=5.O）>（pH一9.O），且在pH值6.0—8.0范围内，降解速度较好。
对于纤维微球菌来说，中性偏碱性环境更有利于其生长和降解苯酚。
在pH值7.0～9.0时，纤维微球菌降解苯酚性能良好，在偏酸性环境下（pH值为5.O，6.O），菌株生长及降解性能都较差。
纤维微球菌是一种嗜碱性菌，最适生长pH值范围偏碱性。
对于罗斯特杆菌来说，罗斯特杆菌能在pH值6.0～9.0的环境下较好地生长和降解苯酚，在pH值5.O，10.0的环境下，几乎不能生长。
在pH值8.O，9.0的条件下对数期细菌增殖的速率远远低于pH值为6.O，7.0。
以pH值6.0为最佳降解酸度值。
2.2 不同菌株降酚能力比较从图6可以看出，在降解200 mg/L的苯酚时，不同的菌种表现出了不同的降解能力。
总的看来，在200mg/L的苯酚浓度条件下，无色杆菌是几株优势菌种中降酚速度最快的。
从OD-t曲线来看，无色杆菌、罗斯特杆菌、红串球菌在经过一个过渡期后便能很好地适应环境，降解苯酚，对数期明显。
而对于苍白杆菌和纤维微球菌，由于这两种菌耐酚性及降酚性较差，细菌的生长曲线并没有表现出明显的对数期，苯酚降解速度较慢。
酶的活性除了与温度、pH值、金属离子、紫外线等外界条件有关，还与具体的菌种有关。
不同的菌的酶的种类、数量有差异，酶活力亦不同，对生长所起的作用可能不同。
酶活力愈高，酶催化反应速度愈大，这几种菌降解苯酚的速率依次为无色杆菌>罗斯特杆菌>红串球菌>苍白杆菌>纤维微球菌，且前三者处理速度远远大于后两者。
2.3 混合菌株的降解作用通过对无色杆菌与纤维微球菌混合菌和单独的无色杆菌对苯酚的降解效果，研究混合菌对苯酚的降解作用，结果如图7所示。
从图7可以看出，对于200mg/L 的苯酚浓度，含有无色杆菌与纤维微球菌的混合菌与单独无色杆菌相比，生长更慢，单独无色杆菌15h可以完全降解苯酚，而无色杆菌与纤维微球菌的混合菌则需要24h才能完全降解苯酚，额外加入纤维微球菌非但不能加快苯酚的降解，反而减慢苯酚的降解速度。
原因可能是在低浓度条件下，在以苯酚为唯一碳源的情况下，由于苯酚浓度较低，无色杆菌与纤维微球菌均能生存，两者依赖于同一有限的营养物质，存在竞争关系。
亲和力高、固有生长速率高的群体会逐步取代亲和力低、固有生长速率低的群体，起到竞争排斥的作用。
另一方面，在一个空间有限的环境中，生长发育繁殖快的微生物将优先抢占生存空间，生长速率慢的微生物的生长受到空间限制。
生长速率慢的纤维微球菌在与无色杆菌的竞争中，数量逐步减少，同时也影响了无色杆菌对苯酚的降解。
对于600mg/L的苯酚浓度，含有无色杆菌与纤维微球菌的混合菌与单独无色杆菌相比，对于苯酚的降解，额外加入纤维微球菌对苯酚的降解几乎不起什么作用。
在600mg/L苯酚浓度下，无色杆菌可以较好地生长和降解苯酚，而纤维微球菌则受到严重抑制，生长极慢或几乎不生长，纤维微球菌的加入对于无色杆菌降解苯酚几乎没有影响。
3 结论（l）通过对不同菌株在不同pH值培养基中的生长和苯酚降解效率的比较，初步认定对于纤维微球菌来说，中性偏碱性环境（pH值为7.O～9.O）比较有利于其生长和降解苯酚。
对于无色杆菌、罗斯特杆菌、红串球菌、苍白杆菌，pH 值在6.0～8.O范围内，更有利于菌株的生长和降解苯酚。
（2）在降解200mg/L的苯酚时，不同的菌种表现出了不同的降解能力。
降解速率依次为无色杆菌>罗斯特杆菌>红串球菌>苍白杆菌>纤维微球菌，且前三者处理速度远远大于后两者。
（3）对于200mg/L的苯酚浓度，单独使用无色杆菌与使用含有无色杆菌与纤维微球菌的混合菌相比，菌株生长更慢，降解速度减慢；对于600mg/L的苯酚浓度，含有无色杆菌与纤维微球菌的混合菌与单独无色杆菌相比，对于苯酚的降解，额外加入纤维微球菌对苯酚的降解几乎不起作用。
