文献综述
1 原油微生物降解
石油是世界上大多数工业化国家的主要能源。在不同的采油过程中,各种石油勘探活动,运输,意外渗漏或石油泄漏,导致大量的碳氢化合物废物释放到环境中,造成严重污染。烃类污染物具有高度疏水性,顽固性和持久性,因为它们很难从环境中恢复。在土壤中,碳氢化合物的污染通常会导致污染场地中生长的植物吸收污染物的可能性。此外,从这些植物中,碳氢化合物污染物可以通过食物链进一步引入动物和人类群体[1]。
考虑到烃油污染物的有害影响,最重要的是采取措施来降低它们在环境中的含量。填埋,焚烧和化学处理等各种技术被广泛用于清理石油污染场地,但这些技术非常昂贵,并且由于其有毒和不可生物降解的性质,还可能对环境造成额外的风险。恢复石油污染场地的有前途的方法之一是使用生物反应技术,这是一种环保、具有成本效益和可持续的方法。近年来,使用烃类降解菌进行生物降解被视为一种具有潜力的绿色清洁手段。
碳氢化合物废物对环境的污染刺激了土壤微生物种群,这种微生物种群能够利用碳氢化合物底物作为其唯一碳源,从而降低环境中污染物的含量。 Okerentugba和Ezeronye指出在石油污染的环境中存在大量的石油降解微生物。许多研究报道了不同的Marinobacter,Ochrobactrum,Pseudomonas和Bacillus菌株在油污处理领域降解碳氢化合物的能力。Borah和Yadav报道了在没有任何营养补充剂(氮和磷)的情况下,新型蜡状芽孢杆菌在28天内对原油、煤油、柴油和废机油进行了生物降解。所有研究都证实,烃类降解菌可以用来控制石油烃污染[2]。
天然微生物群体的生物降解是最可靠的机制,通过这种机制,可消除环境中包括原油在内的数千种异生物质污染物。多种石油降解细菌,如Alcanivorax(Yakimov等,1998),Cycloclasticus(Dyksterhouse等,1995),Marinobacter(Gauthier等,1992),Neptunomonas(Hedlund等,1999),Oleiphilus(Golyshin等,2002)和Oleispira(Yakimov等人,2003年)已经从海洋环境中分离出来,并且已被证明在从污染环境中去除碳氢化合物方面起着关键作用。石油烃污染会刺激这些生物的生长,并导致污染区域微生物群落结构的变化。在受碳氢化合物污染的海洋环境中,烃类降解细菌种群的比例通常超过细菌总数的10%(Atlas 1981)。这些细菌通过产生表面活性剂如生物表面活性剂来乳化溶液中的烃,来增加细胞与基质的粘附性并降低水相和有机相之间的界面张力,从而来增加生物利用度和生物降解碳氢化合物的能力[3]。
2 生物表面活性剂
生物表面活性剂是两亲性生物分子,由非极性的疏水基团和极性的亲水基团两部分组成,能显著降低水的表面张力以及油水两相间的界面张力,性质极具特色,应用极为灵活、广泛,有很大的实用价值和理论研究意义,素有“工业味精”的美誉。其具有多相组成,例如糖脂,脂肪酸,脂质,多糖,以及复合聚合物等。
生物表面活性剂对石油污染场地的生物修复主要有两种方法。第一种方法是增加疏水性油污染物在水相中的分布,从而提高其生物利用度,这可能是控制大多数疏水化合物生物降解速率的关键限制因素。第二种方法包括增强细胞表面的相互作用,通过增加其细胞膜疏水性和改变膜渗透性,使细菌细胞容易附着在疏水性石油烃上,从而进行碳氢化合物的生物降解[4]。
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