海洋微生物對多環芳烴的降解探討

摘要：多環芳烴是一類常見的海洋污染物，其污染能力非常大，具有致癌、致畸的危害。多環芳烴在海洋中很難降解，嚴重危害著海洋生物以及海洋環境，成為海洋污染治理的首要對象，經過研究后致力于發展海洋微生物的降解能力，降低多環芳烴的危害程度。因此，本文主要探討海洋微生物對多環芳烴降解的相關內容。

關鍵詞：海洋微生物;多環芳烴;降解

中圖分類號：X501 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）09-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.066

Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by marine microorganisms

Song Hong

（Tianjin Agricultural College，Tianjin 300384，China）

Abstract：Polycyclic aromatic hydrocarbons （pahs） are a kind of common Marine pollutants with high pollution capacity and carcinogenic and teratogenic hazards. Polycyclic aromatic hydrocarbons （pahs） are difficult to be degraded in the ocean， seriously endangering Marine organisms and the Marine environment， and have become the primary object of Marine pollution control. Therefore， this paper mainly discusses the degradation of pahs by Marine microorganisms.

Key words：Marine microorganisms;Polycyclic aromatic hydrocarbons;Degradation

多環芳烴是海洋環境中危害比較大的一類化學污染物，人類活動以及能源利用等均是產生多環芳烴的渠道，比如：污水、廢氣等，地表徑流和空氣循環條件下，多環芳烴進入到海洋環境中，在海洋中形成生物富集、重懸浮、生物降解，增加了海洋中苯環的數量，苯環自身的水溶性低，脂溶性強，其在海洋中的時間越長，越容易增加毒性物質的含量。多環芳烴污染的治理中，微生物降解有著一定的成效，通過沉積的方法可以去除海洋中的多環芳烴含量，微生物降解對多環芳烴的處理要優于生物積累、土壤吸附以及化學氧化，重點研究海洋微生物在多環芳烴中的治理作用，全面落實海洋微生物對多環芳烴的治理工作。

1 多環芳烴的污染分析

多環芳烴是一類有毒害、有污染的物質，含有兩個及兩個以上苯環的多環芳烴在自然界中分布非常穩定，屬于一類有機化合物[1]，常見的形態有萘、菲（phenanthrene，Phe）、熒蒽（fluoranthene，Flu）、芘（pyrene，Pyr）、苯并芘（benzopyrene，BaP）等，多環芳烴的分子量越高表示其可降解的可能性越低，其在自然界中有100多種的化學結構式，增加了海洋污染的負擔。

2 微生物對多環芳烴的降解作用

海洋微生物在降解多環芳烴時可以采用生物修復的方法，清除海洋中的多環芳烴，而且不會產生二次污染[2]。微生物降解多環芳烴具有較高的研究價值，有助于治理海洋環境。

海洋微生物在降解多環芳烴時具有多樣化的途徑，根據多環芳烴降解時微生物的生化狀態及分子遺傳機制挖掘更深層次的降解方式，抑制多環芳烴對海洋環境的污染。

3 微生物降解多環芳烴的實驗

本文以蒼白桿菌屬的微生物為實驗研究對象，探討其對多環芳烴的降解作用，蒼白桿菌屬的微生物，具有降解有機物污染的能力，常用在苯酚、甲酰胺、有機磷農藥等污染治理中，提高環境修復的能力。蒼白桿菌屬中的微生物經過降解推測和基因工程菌的研究后，應用到了海洋多環芳烴的降解中。

3.1 實驗材料

3.1.1 菌株來源

菌株取自實驗室的保藏菌種，選擇蒼白桿菌屬的微生物為研究對象，命名是Ochrobactrum sP.BAP5。

3.1.2 實驗試劑

海洋微生物Ochrobactrum sP.BAP5降解多環芳烴實驗研究中涉及到的試劑有：標準蛋白Marker;牛血清蛋白（5mg/mL）;0.01M磷酸緩沖液（PBS），08gNaCl，0.27gKH2PO4，1.42gNa2HPO4，0.2gKCl，緩沖液中加入800ml的蒸餾水，把pH調整到7.4之后定容到1L[4];鄰苯二酚（5mg/ml），10ml的甲醇中溶解0.05g的鄰苯二酚;苯甲基磺酰氟（PMSF），使用1ml的無水乙醇溶液溶解0.174g的苯甲基磺酰氟（PMSF）;Bradford試劑，25ml99%的乙醇溶解50mg的考馬斯亮藍G-250，使用攪拌器攪拌30min，攪拌均勻之后加入50mL86%（w/v）的H3PO4并加水定容至100ml，接下來使用雙層濾紙過濾等待使用。

實驗中使用的儀器有：JSM-6360LA鎢燈絲掃描電鏡;含手柄與85μm萃取頭的固相微萃取裝置;QP5050A的氣質聯用儀;UV-紫外可見分光光度計;超聲細胞破碎儀、分液漏斗等。

3.2 實驗方法

3.2.1 觀察菌株形態

觀察菌株形態時，2216E平板劃線，純化單菌，觀察菌落的形態，菌株實行革蘭氏染色，使用光學顯微鏡觀察菌體的實際形態，同時采用掃描電鏡技術再進一步的觀察菌株的形態、概貌。

樣本處理時使用掃描電鏡，菌株BAP5要在2216E的液體培養基中過夜，培養后在低速離心的條件下收集菌體，使用PBS緩沖液沖洗菌體，沖洗2次后就可以使用無菌水重懸[5]。玻璃片上涂抹適量的菌體，自然晾至干燥的狀態，把樣品放入2.5%戊二醛酸緩沖液內，在4℃的環境中過夜并固定菌體，使用PBS沖洗后在40%、70%、90%、100%梯度的乙醇溶液中脫水，菌體室溫下吹干并噴金，使用掃描電鏡觀察。

BAP5菌落在培養基上表現出圓形、白色的形態，邊緣便捷清晰整齊，光學顯微鏡和掃描電鏡觀察的菌株都是短桿狀，革蘭氏染色結果是陰性菌。

3.2.2 觀察降解效率

首先實驗中觀察菌株BAP5對單一多環芳烴的降解效率。菌株在低溫條件下使用甘油保存，再用2216E培養基做活化、擴倍處理，按照1%的接種量分別加入到含有BaP、Phe、pyr、Flu的MSM內，含量都是10mg/L，還要設計3個平行樣以及沒有接種的空白組，設計溫度25℃，提供150rpm的避光震蕩條件，在培養基上培養30d，實行HPLC檢測，每個樣品檢測時都要設置3個重復組，提高降解效率觀察的準確度[6]。BAP5在單一的多環芳烴誘導下培養30d之后檢測降解率，三個苯環的Phe降解效率最高，實驗結果約為40.37%，其他降解率相差不大，基本在25.18%～30.39%之間。

第二是觀察菌株BAP5共代謝對BAP5多環芳烴的降解影響。實驗中在培養基內分別加入水楊酸、Phe、Pyr、Flu10mg/L到MSM培養基內，接入菌株群體BAP5，培養時間是30d，使用HPLC檢測，樣品設置為3個重復組，方便對照觀察。共代謝底物加入后，Flu可以加快菌株降解的速度，降解率從25.20%提高到了51.27%，水楊酸對BAP5的降解有抑制作用，其他影響降解率的程度不大。

第三是觀察金屬離子對BAP5降解多環芳烴的降解影響，在MSM培養基中加入Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mn7+金屬離子，接入菌株BAP5，培養時間是30d，使用HPLC檢測，每個樣品設置3個檢測組，方便對照觀察[7]。實驗觀察結果顯示，金屬離子CU2+對降解有明顯的抑制作用，主要是因為CU2+能夠影響菌株的生長，所以會降低降解的效果，其他金屬離子對降解無太大影響。

3.3 結果分析

海洋微生物降解多環芳烴時基本是以共代謝的形式進行的，實驗中加入了共代謝的底物后能夠明顯提高微生物降解的效率，不同類型的菌株在共代謝中產生了不同程度的降解作用，金屬離子對海洋微生物的降解無明顯的影響，部分金屬離子可以促進菌株之間的轉化，轉化的菌株幫助海洋微生物轉化之后再進行降解。

4 結束語

海洋微生物確實對多環芳烴具有降解作用，海洋多環芳烴污染治理中可以采用混合菌株的方式，促使不同類型的海洋微生物均可以降解多環芳烴，加快多環芳烴污染治理的速度，并且修復海洋微生物環境。多環芳烴對海洋環境的污染是不能忽視的，采用實驗的方法研究海洋微生物對多環芳烴的降解，明確海洋微生物的菌株類型，全面治理海洋中的多環芳烴污染。

參考文獻

[1]何騰騰.海洋微生物降解多環芳烴的研究[D].汕頭：汕頭大學，2009.

[2]徐艷.一株具浮起特性的海洋微生物降解多環芳烴的初步研究[D].汕頭：汕頭大學，2007.

[3]郭楚玲，哈里德，鄭天凌，田蘊，洪華生.海洋微生物對多環芳烴的降解[J].臺灣海峽，2001（01）：43-47.

[4]魏俊飛，吳家強，焦文娟.多環芳烴的毒性及其治理技術研究[J].污染防治技術，2008（03）：65-69+118.

[5]張春楊，彭振興.萘降解菌NAP_A的分離、降解性能和分子系統學研究[J].生態環境，2008（01）：109-112.

[6]李久海，董元華，曹志洪，王輝，楊林章，胡正義，林先貴，尹睿.慈溪市農田表層、亞表層土壤中多環芳烴（PAHs）的分布特征[J].環境科學學報，2007（11）：1909-1914.

[7]韓菲.多環芳烴來源與分布及遷移規律研究概述[J].氣象與環境學報，2007（04）：57-61.

收稿日期：2019-06-28

作者簡介：宋虹（1994-），女，漢族，碩士，研究方向為海洋微生物對有機污染物降解。