有机污染物微生物共代谢降解和其动力学研究.pdfVIP

化学工程与装备 2010 年 第 7 期 164 Chemical Engineering Equipment 2010 年 7 月 有机污染物微生物共代谢降解及其动力学研究 石成春 （福州市环境科学研究院，福建福州 350011 ） 摘 要：微生物主要以生长代谢和共代谢方式降解有机污染物。生长代谢型微生物以有机污染物为碳 源和能源物质加以分解和利用。共代谢是难降解有机污染物的重要代谢机制和研究热点。共代谢型微 生物不能利用有机污染物作为碳源和能源，须从其它底物中获取大部分或全部的碳源和能源，共代谢 基质选择和代谢酶的诱导是控制目标污染物降解的关键因素，高浓度有机污染物对共代谢微生物存在 明显的抑制作用。协调好生长基质、诱导基质和目标污染物三者的比例关系，才能达到较高的难降解 物质共代谢率。微生物共代谢动力学模型可分为缺乏生长基质、能源物质条件下的共代谢\存在生长基 质、能源物质条件下的共代谢和底物抑制动力学过程三种类型。 关键词：有机污染物；降解；共代谢；降解动力学 微生物具有分布广泛，数量巨大、代谢类型多样和适应 生物的代谢特点，二是生长环境中缺少更适合的碳源物质。 突变能力强等特点，任何存在污染物的地方都可能出现相应 对这种以获取能量为目的的微生物代谢过程实际上是微生 的降解微生物，并存在或强或弱的生物代谢降解作用[1]，是 物对环境异生素的矿化作用，且是在有机物污染物浓度合适 有机污染物生物降解最主要的途径之一。自然环境中的细 的情况下进行的，因为大部分的农药等有机化合物具有毒 菌、真菌、放线菌、藻类等均具备代谢降解农药等有机污染 性，浓度太高将抑制了微生物的活性，浓度低则碳源不足， 物的作用，其中细菌和真菌研究报道较多[2~6] 。细菌包括假 微生物难以生长。刘玉焕等[8]从农药厂的废水流经土壤中分 单胞菌属(Pseudomonas) 、芽孢杆菌属(Baccillus) 、节细菌属 离得到一株能以乐果为唯一碳源的真菌，在 0.2 ％时降解率 (Arthrobacter) 、棒状杆菌属(Corynobacterium) 、黄杆菌属 较高，乐果浓度高则抑制菌体生长，乐果浓度低则碳源不足， (Flavobacterium) 、黄单胞杆菌属(Xanthamonus ) 、固瘤细菌 细胞无法维持正常生长。此类研究通常采用单一菌种在高浓 属(Azotomonus) 、硫杆菌属(Thiobacillus)等。真菌有曲霉属 度纯品下进行间歇式培养的方法，对于了解微生物对污染物 (Aspergillus) 、青霉属(Pinicielium) 、木霉属(Trichoderma) 、 的降解特性具有重要的意义，然而在自然环境介质中，由于 酵母菌（Saccharomyccs ）等。此外藻类对农药等有机污染 微生物种群间的竞争协作关系以及自然环境界面特性的改 物也有降解作用，如小球绿藻属(Chorolla)可降解甲拌磷、 变，使得污染物的降解过程变得更加复杂多样，尚需要进行 对硫磷等。本文在大量查阅国内外文献的基础上，综述了国 深入的研究以揭示真相[9] 。 内外微生物共代谢降解有机污染物关键控制因素和动力学 1.2 共代谢(cometabolism) 模型等方面的研究成果。 在自然环境中，微生物共代谢作用是导致难降解的环 1 微生物降解污染物的代谢机制 境污染物发生降解的重要代谢机制 [10] 。Leadbtter 和 foster 1.1 生长代谢（growth metabolism ） 最早描述了共代谢现象，并命名共氧化(co-oxidattion)，这个 研究表明，微生物主要以生长代谢和共代谢方式降解有