多环芳烃降解菌的获得及应用

环境样品中多环芳烃的前处理技术一、本文概述多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs）是一类具有两个或两个以上苯环结构的有机化合物，广泛存在于环境样品中，如大气、水体、土壤和生物体等。

由于其具有致癌、致畸、致突变等生物毒性，对环境和人类健康构成了严重威胁。

因此，对环境样品中多环芳烃的准确检测与分析显得尤为重要。

而要实现这一目标，高效的前处理技术是关键。

本文旨在探讨环境样品中多环芳烃的前处理技术，包括样品采集、保存、提取、净化和浓缩等步骤。

我们将详细介绍各种前处理技术的原理、优缺点及适用范围，以期为读者提供全面、系统的技术指导和参考。

我们还将关注前处理技术在多环芳烃分析中的实际应用，探讨其在提高分析准确性、灵敏度和效率方面的作用。

通过本文的阐述，我们期望能够帮助读者更好地理解和掌握环境样品中多环芳烃的前处理技术，为环境保护和人类健康贡献一份力量。

二、环境样品中PAHs的前处理技术概述在环境科学研究中，多环芳烃（PAHs）的分析至关重要，因为它们对环境和人体健康具有潜在的危害。

为了准确测定环境样品中的PAHs含量，前处理技术的选择和应用至关重要。

前处理技术主要包括样品的采集、保存、提取、净化和浓缩等步骤，每个步骤都对最终的分析结果产生影响。

样品的采集和保存是前处理技术的关键环节。

由于PAHs在环境中的分布广泛且易受到环境因素的影响，因此采集样品时应选择具有代表性的环境介质，如土壤、水体、空气等。

同时，采集过程中应避免样品的污染和损失，确保样品的真实性和完整性。

保存样品时，应选择适当的保存容器和保存条件，以防止PAHs的降解和损失。

提取是前处理技术中的核心步骤。

目前常用的提取方法包括索氏提取、液液萃取、固相萃取等。

这些方法的选择应根据样品的性质和分析要求来确定。

提取过程中，应选择合适的溶剂和提取条件，以确保PAHs的完全提取和减少杂质的干扰。

接下来是净化步骤，其目的是去除提取液中的杂质，提高分析结果的准确性。

土壤中多环芳烃的提取与净化方法研究现状在现代化工和生物工艺中，多环芳烃（PAHs）是一种普遍存在的有机化合物。

土壤是PAHs的主要生境之一。

PAHs在环境中的存在是一种严重的环境污染。

因此，对其提取和净化方法的研究具有很高的重要性。

本文对土壤中PAHs的提取和净化方法的研究现状进行综述。

提取方法（1）超声波提取法超声波提取法是一种常用的土壤样品提取方法，它适用于PAHs的快速提取。

在超声波场的作用下，使土壤样品中PAHs分子中的化学键受到振动，从而提高PAHs的溶解度。

这种方法具有快速、高效、低成本和绿色环保的特点。

（2）气相萃取法气相萃取法（GC）是一种有机物的分离和检测方法。

其基本原理是将待分析的有机物搬移到另一相中。

通过GC分析系统，测定样品的PAHs含量。

该方法对于PAHs的分离、富集和检测速度快、精度高、灵敏度强。

但是，它不适用于PAHs含量低的土壤样品。

（3）超临界流体萃取法超临界流体萃取法（SFE）是一种绿色、高效、可重复使用的提取方法。

其原理是在超临界状态下，改变萃取剂中PAHs的溶解度，利用温度和压力的控制来提高PAHs的萃取效率。

这种方法适用于PAHs含量低的土壤样品，但萃取剂的选择和调节工艺对提取效率有重要影响。

净化方法（1）氧化法氧化法利用化学反应将有机污染物氧化成无害的化合物。

常用的氧化剂有过硫酸铵、过氧化物、臭氧等。

该方法具有高效、选择性好和可控性强的优点，但氧化剂的选择和使用条件会对净化效果产生重要影响。

（2）吸附法吸附法是利用吸附剂将有机污染物从土壤中分离出来。

常用吸附剂为活性炭、树脂、粘土矿物和纳米材料等。

吸附剂的选择和气相和液相条件对吸附效果有影响。

该方法适用于多组分混合的土壤样品。

（3）生物降解生物降解是利用微生物将有机污染物转化成无害物质。

利用单细胞生物或微生物群体可以降解PAHs。

生物降解法具有操作简单、成本低和环保等特点，但它的降解速率和效率取决于土壤环境、微生物群体、温度和pH等条件。

《微生物胞外聚合物在多环芳烃降解酶释放过程中的作用》一、引言多环芳烃（PAHs）是环境中的一类常见污染物，由于其具有较高的毒性、致癌性和生物累积性，对生态环境和人类健康构成严重威胁。

微生物在多环芳烃的降解过程中发挥着重要作用，而微生物胞外聚合物（EPS）则是多环芳烃降解酶的重要载体和调节器。

本文将详细探讨微生物胞外聚合物在多环芳烃降解酶释放过程中的作用。

二、微生物胞外聚合物概述微生物胞外聚合物（EPS）是微生物细胞分泌的一种高分子物质，主要由多糖、蛋白质、核酸等组成。

EPS在微生物生命活动中具有重要作用，如保护细胞免受环境影响、调节细胞间相互作用等。

在多环芳烃降解过程中，EPS作为酶的载体，可以保护酶的活性，同时调节酶的释放和转运。

三、多环芳烃降解酶的来源与性质多环芳烃降解酶主要由土壤中的微生物产生，具有高度专一性和催化活性。

这些酶能够通过特定的生化反应将多环芳烃分解为低毒性或无毒性的物质。

多环芳烃降解酶的种类繁多，性质各异，但它们都需要在适宜的环境条件下才能发挥最大的降解效果。

四、微生物胞外聚合物在多环芳烃降解酶释放过程中的作用（一）保护酶的活性EPS作为一种高分子物质，具有良好的稳定性和保护性。

在多环芳烃降解过程中，EPS可以包裹酶分子，防止其受到环境中的不利因素影响，如紫外线、氧化剂等。

同时，EPS还可以通过与酶分子的相互作用，稳定其空间结构，保持酶的活性。

（二）调节酶的释放EPS可以调节酶的释放过程。

在适宜的环境条件下，EPS能够通过其特殊的结构或化学性质，促使酶从微生物细胞中释放出来。

同时，EPS还可以通过与周围环境的相互作用，控制酶的扩散和转运速度，从而实现对多环芳烃降解过程的调控。

（三）促进微生物间的信息交流EPS还可以作为微生物间的信息交流媒介。

在多环芳烃降解过程中，不同种类的微生物可以通过EPS进行信息交流，分享资源和信息。

这有助于促进多环芳烃降解过程中的协同作用和效率。

五、结论微生物胞外聚合物在多环芳烃降解酶释放过程中起着至关重要的作用。

pahs生物降解机理
PAHs（多环芳烃）是一类常见的有机化合物，其在环境中的存在对生态系统和人类健康造成了不良影响。

为减少PAHs的污染，很多研究致力于寻找生物降解PAHs的机制。

PAHs生物降解的机理主要包括两个阶段，即初级降解和次生降解。

初级降解是指降解PAHs的微生物将其分解成较小的化合物，如酸、醇、酮、酯等。

次生降解是指这些小分子化合物再被细菌降解，最终转化为CO2和H2O。

初级降解的微生物主要包括细菌、真菌和放线菌。

这些微生物通过氧化、邻位或间位加成、加氧等反应途径，将PAHs分解成较小的化合物。

其中，氧化反应是最为常见的分解方式，可以通过加氧酶、过氧化物酶等酶类对PAHs进行氧化降解。

次生降解的微生物主要包括厌氧菌和好氧菌。

这些微生物通过厌氧降解和好氧降解两种方式将PAHs分解为CO2和H2O。

其中，厌氧菌需要在缺氧环境下进行生长代谢，而好氧菌则需要充足的氧气和适宜的温度、pH等环境条件。

总体而言，PAHs的生物降解机理是一个复杂的过程，需要多种微生物在不同的环境条件下相互配合完成降解过程。

这也为PAHs的生物降解提供了一定的研究难度和挑战。

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多环芳烃(PAHs)在淡水水体中的迁移转化规律1 概述多环芳烃( Polycyclic Aromatic Hydrocarbons ,简称PAHs)是指两个或两个以上苯环连在一起的一类化合物,具有高脂溶性和相对低的水溶性,具有“致癌、致畸和致基因突变”（目前已发现的致癌性多环芳烃及其衍生物超过400 种）作用的持久性有机污染物( Persistent Organic Pollutant s ,POPs) 。

这一类物质由于高毒性、低流动性和难降解性使其在环境保护领域备受关注。

美国EPA优先控制名单中确定了16种PAHs作为优先控制污染物，我国也将7 种多环芳烃列入“中国环境优先控制污染物”黑名单。

PAHs由于化石燃料燃烧、机动车、垃圾焚烧、精炼油、焦炭和沥青生产以及铝的生产等人类活动而广泛分布于环境中。

多环芳烃在环境中大多数是以吸附态和乳化态形式存在，一旦进入环境，便受到各种自然界固有过程的影响，发生变迁。

通过复杂的物理迁移、化学及生物转化反应，在大气、水体、土壤、生物体等系统中不断变化，改变分布状况。

处在不同状态、不同系统中的多环芳烃则表现出不同的变化行为。

多环芳烃进入大气后，可通过化学反应、降尘、降雨、降雪等过程进入土壤及水体中。

人们可以通过呼吸、饮食等多种途径摄入，对人类健康产生极大危害，因此研究多环芳烃在环境中的行为具有十分重要的意义。

多环芳烃在环境中，特别是水环境中的迁移转化和归宿也得到广泛关注。

本文着重探讨河流、湖泊等淡水水体中多环芳烃的迁移转化研究成果，并指出存在问题和今后努力的方向。

2 PAHs在淡水水体中的迁移转化规律2.1 PAHs 在大气-水体间迁移转化PAHs 在大气-水体间迁移转化方式有：气态湿沉降、携带PAHs 的颗粒物湿沉降与干沉降、水-气界面PAHs 交换。

李军等利用双膜理论计算多环芳烃在麓湖水面上的交换通量，除萘、苊、二氢苊的通量方向是从湖水到大气外，其它多环芳烃都是从大气进入水体。

第３１卷第２期技术与创新管理２０１０年３月ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＶ０１．３ｌＮｏ．２Ｍａｒ．２０１０【技术与应用研究】多环芳烃在水中的分布状态及研究进展焦琳，端木合顺，程爱华（西安科技大学地环学院，陕西西安７１００５４）摘要：多环芳烃是一类具有“三致”效应（致癌、致畸、致突变）的持久性有机污染物。

环境中的多环芳烃主要来源于碳氢化合物的不完全燃烧，并且广泛存在于各种余质中。

水是生命之源，在人类的生产生活中有着不可替代的作用，然而世界大部分地区的表层水都不同程度地受到多环芳烃的污染。

本文就多环芳烃的性质、来源、在水中的分布状态、危害、处理方法等进行了回顾和综述，并展望了我国多环芳烃研究的发展方向。

关键词：多环芳烃；分布；降解中图分类号：Ｇ６４４文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—７３１２（２０１０）０２—０２３１—０４ＴｈｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＰｏｌｙｃｙｃｌｉｃＡｒｏｍａｔｉｃＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｉｎＷａｔｅｒａｎｄＴｈｅＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆｉｔｓＲｅｓｅａｒｃｈＪＩＡ０Ｌｉｎ，ＤＵＡＮＭＵＨｅ．ｓｈｕｎ，ＣＨＥＮＧＡｉ－ｈｕａ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，施’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ矿ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，船’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＰＡＨｓ）ａｒｅｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ，ｋｎｏｗｎｆｏｒｔｈｅｉｒｔｅｒａｔｏｇｅｎｉｃ，ｃａｒｃｉ－ｎｏｇｅｎｅｔｉｃａｎｄｍｕｔａｇｅｎｉｃｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｙａｒｅｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｆｐｙｒｏｌｙｓｉｓｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｃａｒｂｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓｌｙ．Ｗａｔｅｒｉｓｔｈｅｓｏｕｌ＇．ｃｅｏｆｌｉｆｅａｎｄｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅｉｎｏｕｒｌｉｆｅ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｎｌａｒｇｅａｒｅａｓｏｆｔｈｅｗｏｒｌｄ．ｔｈｅｓｕ／董ａｃｅｗａｔｅｒｉｓｐｏｌｌｕｔｅｄｂｙＰＡＨｓｉｎｖａｒｙｉｎｇｄｅｇｒｅｅｓ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｑｕａｌｉｔｙ，ｈａｒｍ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ａｎｄｄｉｓｐｏｓａｌｍｅｔｈｏｄｏｆＰｏｌｙｃｙｃｌｉｃＡｒｏｍａｔｉｃＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｉｎｔｈｅｗａｔｅｒ，ａｎｄｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰＡＨｓｒｅｓｅａｒｃｈｉｎＯｕｒＣＯＵｎｔｌＴ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＰＡＨｓ）；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｌ引言多环芳烃（ＰＡＨｓ，ＰｏｌｙｃｙｃｌｉｃＡｒｏｍａｔｉｃＨｙｄｒｏ－ｃａｒ－ｂｏｎｓ）是一类广泛存在于环境中的含有两个或两个以上苯环，以线状、角状或簇状排列的稠环型化合物，熔点和沸点较高，具有疏水性、蒸气压小，辛醇一水分配系数高，持久性强。

芳香烃类化合物的微生物降解芳香烃类化合物的微生物降解摘要：近年来，芳香烃类化合物正以惊人的速度被制造出来，不仅带来了严重的环境问题，还威胁到了人类的生存、发展。

目前，人类正在探索如何利用微生物技术更快、更彻底的消除环境中有害的芳香烃类化合物。

本文简要介绍了传统的降解菌株及其降解机理，并着重探讨了生物强化技术，以及基因工程菌在芳香烃类化合物的降解中所达到的显著成果，对未来芳香烃类化合物的微生物降解事业作出了展望。

关键词：芳香烃类化合物微生物降解生物强化基因工程菌一、芳香烃类化合物的来源与危害目前，全球每年大约有百万吨芳香族化合物被制造出来，这些化合物除广泛用于生产塑料聚合物、农药、染料、医药和其它日用品当中外，还广泛应用于冶金、炸药和化工产品的制造中[1]。

这些物质在制造与利用的过程中，其中的有害物质不可避免的泄漏到环境中，导致土壤和水体环境质量下降，危害生态系统安全，从而造成严重的环境污染。

众所周知，芳香烃类化合物是可致癌或有潜在致癌性的物质，由于它毒性强且结构较稳定，所以很难通过降解除去。

传统的处理方法包括物理法和化学法，如活性炭吸附、溶剂萃取、焚烧、深埋等[2]，这些方法不但效率低、成本高而且容易造成二次污染[3],目前为降低环境中芳香烃的含量，世界上采用的最安全有效的方法即微生物技术。

二、常见的降解菌株及其降解机理芳香烃类化合物主要包括：苯、硝基苯、烷基苯、卤代苯、苯胺等[4]。

主要降解微生物有假单胞菌属、反硝化菌属、产甲烷菌属、节细菌属、芽孢杆菌属、无色杆菌属、棒状杆菌属、黄杆菌属、土壤杆菌属、黄单胞杆菌属、微球菌属、气杆菌属、埃希氏杆菌属等，以及一部分放线菌、真菌、藻类[5]。

它们的代谢途径分为好氧代谢和厌氧代谢。

1.芳香烃的好氧降解芳香烃的好氧降解较厌氧降解更容易实现，所以目前发现和研究的大部分微生物都是好氧微生物。

正常条件下培养的好氧微生物可以产出混合功能的双氧化酶或氧化酶，这些酶在分子氧的参与下．使苯环羟基化。

微生物对有机物的降解作用.高致癌的物质可以很容易在重工业区周围的土壤中被检测到，而且超过国家标准多倍。

处理有机物的一般方法可分为三大类[1]：物理方法：主要有吸收法、洗脱法、萃取法、蒸馏法和汽提法等；化学方法：如光催化氧化法、超临界水氧化法、湿式氧化法、以及声化学氧化法等，这一方法应用较多；生物方法：包括植物修复，动物修复和微生物降解三类技术。

与其他处理方法相比，微生物降解有机物具有无可比拟优势：（1）微生物可将有机物彻底分解成CO2和H2O，永久的消除污染物，无二次污染；（2）降解过程迅速，费用低，为传统物理、化学方法费用的30%～50%；（3）降解过程低碳节能，符合现在节能减排的环保理念。

2 微生物降解有机物的机理及影响因素2.1 微生物降解有机物的机理用于降解有机物的微生物主要有细菌和真菌，降解的方式主要包括堆肥法、生物反应处理和厌氧处理等，但每一过程都是利用微生物的代谢活动把有机污染物转化为易降解的物质甚至矿化[2]。

以多环芳烃（PAHs）[3~4]和农药[5]的降解为例来说明。

2.1.1 微生物对多环芳烃（PAHs）的降解微生物之所以能降解多环芳烃依赖于它们对多环芳烃的代谢。

微生物通过两种方式对PAHs进行代谢：1 ) 以PAHs作为唯一的碳源和能源：2 ) 把PAHs与其它有机质进行共代谢降解。

研究表明许多微生物能以低分子量的PAHs (双环或三环) 作为唯一的碳源和能源，并将其完全矿化。

而四环或多环的PAHs的可溶性差，比较稳定，难以降解，一般要通过共代谢方式降解。

研究又表明，微生物在有氧和无氧条件下都能对多环芳烃进行降解。

（1）共代谢降解高分子量的多环芳烃的生物降解一般均以共代谢方式开始。

共代谢作用可以提高微生物降解多环芳烃的效率，改变微生物碳源和能源的底物结构，增大微生物对碳源和能源的选择范围，从而达到难降解的多环芳烃最终被微生物利用并降解的目的。

在有其他碳源和能源存在的条件下，微生物酶活性增强，降解非生长基质的效率提高，也称为共代谢作用。