土壤和地下水中多环芳烃生物降解研究进展

多环芳烃是一类普遍存在于环境中的难降解的危险性"三致"有机污染物。受污染的土壤和地下水中的多环芳烃,生物降解是其归宿的主要途径。研究表明,对于土壤中低分子量多环芳烃类化合物,微生物一般以唯一碳源方式代谢;而大多数细菌和真菌对四环或四环以上的多环芳烃的降解作用一般以共代谢方式开始。文章重点论述了多环芳烃的来源、降解多环芳烃的微生物、生物降解机理、影响生物降解的因素以及生物修复方法。认为今后的研究方向是高分子量多环芳烃的降解机理与降解途径,基因工程技术在多环芳烃生物降解方面的应用,以及生物表面活性剂产生的机理及其在实际处理中的应用等。     

微生物对土壤和沉积物吸附多环芳烃动力学的影响

以枯草芽孢杆菌为接种微生物,研究微生物对沉积物和湿地土壤吸附菲和苯并[a]芘(BaP)吸附动力学的影响.结果表明:枯草芽孢杆菌对菲与BaP都可进行生物降解,对菲的利用率明显要大于BaP;接种微生物的土壤与沉积物对菲和BaP的吸附动力曲线与仅有微生物吸附的结果相近似,表明多环芳烃的降低主要是由于微生物的利用造成的;接种微生物后沉积物与土壤对菲的吸附量明显增大,而对BaP的吸附却降低.     

烷基化多环芳烃的细菌降解研究进展

烷基化多环芳烃（alkylated polycyclic aromatic hydrocarbons, A-PAHs）是以多环芳烃（PAHs）为母环，具有烷基侧链的稠环芳香烃，是一类在环境中广泛存在的持久性有机污染物.微生物降解是其在环境中降解去除的主要途径，与真菌、藻类等相比，细菌降解A-PAHs得到更多的关注.本文对APAHs的污染现状及生态毒性，细菌降解甲基萘、甲基菲的研究进展进行了概述，以PAHs的降解酶和降解基因作为参考，总结了A-PAHs可能涉及的降解酶及降解基因.本文有助于了解环境中A-PAHs的生物降解研究现状，为寻找高效的A-PAHs降解方法及减轻其生态风险提供理论依据.     

冶炼企业周边农田土壤的多环芳烃污染及其细菌群落效应

多环芳烃是一类持久性有机污染物,进入土壤后可能产生多方面生态效应。为研究多环芳烃对土壤微生物的影响,选取南京某冶炼企业周边农田样品,在分析污染物含量基础上,采用高通量测序、定量PCR等方法综合评价了土壤细菌多样性和组成以及多环芳烃降解细菌丰度等特征。17个土壤样品中,多环芳烃总量为0.25~31.08 mg·kg-1,并具有随污染源距离增加而降低的空间分布特征。与土壤理化性质如p H相比较,多环芳烃污染对土壤细菌的总体多样性和群落组成影响不显著。进一步分析发现多环芳烃与潜在降解微生物的相对丰度和降解功能基因(芳香环羟基化双加氧酶,PAH-RHDα)拷贝数显著正相关。污染较重样品的克隆、测序分析表明,土壤中PAH-RHDα基因主要属于革兰氏阳性细菌nid A3/fad A1类群,且与分支杆菌相关序列较为接近。这些结果综合评价了冶炼企业周边农田土壤多环芳烃污染对微生物群落的影响,提示土壤污染在多环芳烃潜在降解细菌中的富集作用,将为后续污染土壤生物修复提供重要科学依据。     

固定化毛霉对工业和农田污染土壤中多环芳烃的降解和生物有效性评价

为了探讨微生物修复不同类型多环芳烃污染土壤的可行性,应用固定化毛霉对多环芳烃污染工业土壤及农田土壤进行微生物修复,用羟丙基-β-环糊精(HPCD)提取模拟评价多环芳烃的微生物可利用性,并分析多环芳烃微生物降解和生物可利用性的相关关系.焦化厂污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为77.6%,沈抚灌区污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为54.2%,焦化厂土壤和污灌区农田土壤中多环芳烃降解差异明显.焦化厂土壤和污灌区土壤中多环芳烃的30 d降解量和多环芳烃的环糊精可提取量具有相关性,各环数多环芳烃的环糊精可提取量变化解释了焦化厂和污灌区土壤中多环芳烃降解的差异机制,说明可用环糊精提取量预测微生物降解土壤多环芳烃的情况.     

苯并(a)芘神经毒性研究进展

苯并(a)芘(BaP)是一种广泛存在于环境中的多环芳烃,具有致癌、致畸、致突变性。目前BaP的神经毒性研究零散而不深入,本文主要总结分析了BaP的神经毒性表现,简要介绍了BaP诱发神经毒性呈现的剂量-效应关系,进一步系统阐述了目前研究中发现的可能分子机制,包括BaP诱导神经递质及其代谢物含量的改变,相关DNA及蛋白质的损伤,抗氧化系统及线粒体的改变等,以期为进一步研究提供参考。     

发酵牛粪和造纸干粉对土壤中多环芳烃降解的影响

运用泥浆反应法研究添加发酵牛粪和造纸干粉对土壤中多环芳烃(PAHs)降解的影响.试验按水土比2:1制成泥浆反应器,设置对照、添加2.5%发酵牛粪和添加2.5%造纸干粉等3个处理,25～28℃摇床培养,分别于10、20、30 d采样测定土壤中多环芳烃降解菌的数量和多环芳烃含量.结果发现,所有处理土壤中多环芳烃的含量均随培养时间的延长而逐渐降低,而添加发酵牛粪和造纸干粉均有利于提高土壤中多环芳烃降解菌的数量,在培养30 d后土壤中多环芳烃的降解率分别从对照处理的19%显著提高到37%和35%(P<0.05).结果还发现,多环芳烃分环降解率随苯环数增加而下降,培养30 d后土壤中2环多环芳烃的降解率达95%以上,3环多环芳烃的降解率为50%左右,对照处理4～6环多环芳烃的降解率为7%～13%,而添加发酵牛粪和造纸干粉处理土壤中4～6环多环芳烃的降解率显著提高到21%～28%(P<0.05),但对2～3环多环芳烃的降解无明显影响,表明这两种物质对土壤中多环芳烃降解的影响关键在于促进高环多环芳烃降解菌的生长繁殖及降解活性.     

胎盘内多环芳烃分布及源解析研究

探讨多环芳烃在胎盘中的分布,并对其进行源解析。从2012年6月—2013年6月在云南省第一人民医院产科分娩的产妇中随机抽取30例,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测其胎盘中多环芳烃的含量;比较胎盘的中央部分和边缘部分多环芳烃含量的差异;对多环芳烃进行源解析,探讨其主要来源。胎盘中检测到多种多环芳烃成分;其中2~4个苯环的多环芳烃占总量的90%以上,尤其是萘、苊、芴、菲、蒽、芘、荧蒽的含量较高;萘、苊烯、苊、茚并(1,2,3-c,d)芘、二苯并(a,h)蒽5种多环芳烃在胎盘中央的含量高于边缘,具有显著性差异(P0.05),其他多环芳烃在胎盘中央和边缘的含量无显著性差异(P0.05)。多环芳烃源解析提示80%研究对象体内的多环芳烃主要来自石油产品的燃烧或暴露于石油产品。     

海洋环境中多环芳烃的微生物降解研究进展

多环芳烃 (PAHs)是一类广泛分布于海洋环境中的含有两个苯环以上的有毒有害污染物 ,主要来源于人类活动和能源利用过程 ,如石油、煤、木材等的燃烧过程 ,石油及石油化工产品的生产过程 ,海上通过地面径流、污水排放及机动车辆等燃料不完全燃烧后的废气随大气颗粒的沉降进入海洋环境中 .由于多环芳烃的潜在毒性、致癌性及致畸诱变作用[1,2 ] ,通过生物累积及食物链的传递作用 ,给海洋生物、生态环境和人体健康带来极大危害 ,已引起各国环境科学家的极大重视 .美国环保局在上世纪 80年代把 16种未带分支的多环芳烃确定为环境中的优先污染物[…     

苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽的土壤降解特性及其影响因素

实验室条件下,研究了不同土壤性质、水分含量、通气条件、外加营养元素比例与外源微生物等条件下,苯并[a]芘(BaP)和二苯并[a,h]蒽(DBA)在土壤中的降解特性.结果表明,当土壤中BaP和DBA的添加水平分别为2.5 mg·kg-1时,至125 d时,BaP在pH较低的江西红壤中降解最快,降解率达87.3%;而DBA在有机质含量较高的中性太湖水稻土中降解较快,降解率为52.0%.土著微生物对BaP和DBA在土壤中的降解起重要作用;合适的土壤C/N比值能明显加快降解速率;好气条件有利于BaP和DBA的降解.     

生物堆模拟法修复苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽污染土壤

采用生物堆模拟方法,研究苯并[a]芘(BaP)和二苯并[a,h]蒽(DBA)污染土壤的生物修复条件.结果表明,在生物堆中投加绿肥或秸秆可明显促进BaP和DBA的降解;通气速率分别为0.05和0.10m3·h-1时BaP和DBA的降解率无明显差异;添加EM菌对BaP和DBA的降解有抑制作用.在投加20g·kg-1绿肥、通气速率为0.10m3·h-1时,BaP和DBA的去除效果最佳,处理160d时降解率分别达64.8％和74.9％.     

生物修复PAHs污染土壤对酶活性的影响

在PAHs污染土壤生物修复过程中,以黑麦草、苜蓿为修复植物,固定化微生物菌剂为外源微生物,通过盆栽实验研究了不同处理对土壤酶活性的影响,以及酶活性与PAHs的去除效果之间的相关性。结果表明,植物修复、微生物修复及两者联合修复均显著提高了土壤PAHs的去除效果,其中黑麦草和苜蓿与微生物菌剂联合修复效果分别达到37.57%和38.41%,比单独的植物修复和菌剂修复高出一倍左右。各种生物修复同时促进了土壤多酚氧化酶、脱氢酶及脲酶的活性,减少了过氧化氢酶活性。过氧化氢酶活性与多酚氧化酶活性呈显著负相关（P〈0.05）、而脲酶与多酚氧化酶显著正相关（P〈0.05）。进一步分析表明PAHs的去除率与脱氢酶活性极显著正相关（P〈0.01）,与多酚氧化酶活性呈显著正相关（P〈0.05）,与过氧化氢酶活性呈负相关（P=0.564）;因此,在PAHs污染土壤生物修复过程中,可以选择土壤脱氢酶活性和多酚氧化酶活性作为PAHs修复效率的微生态指示指标。     

Polycyclic aromatic hydrocarbons in Syrian olive oils and their likely daily intakes

The levels of 16 US Environmental Protection Agency polycyclic aromatic hydrocarbons (16 EPA PAHs) in Syrian olive oils have been determined. Forty-two samples including commercial extra virgin and virgin olive oils, and virgin olive oils from olive mills were analyzed. Only naphthalene (NAP) was detected in all olive oil samples under investigation. Among the studied 16 EPA PAHs, the highest maximum concentration was also observed for NAP (120 μg kg^?1). Moreover, three samples exceeded the European Union (EU) maximum level of 2 μg kg^?1 for benzo[a]pyrene (BaP) in oils and fats, and only one sample exceeded the EU maximum level of 10 μg kg^?1 for the sum of benz[a]anthracene, chrysene, BaP, and benzo[b]fluoranthene (PAH4). The likely daily intakes of the total sum of 16 EPA PAHs, the sum of eight genotoxic PAHs, the sum of PAH4, the BaP, and the BaP equivalent through consumption of Syrian olive oils were estimated.     

Mikrobieller PAK-Abbau

The biodegradation of the five ring PAH benzo[a]pyrene (BaP) is assumed to be limited by the low water solubility of this compound. A mixed culture of microorganisms — isolated from a PAH-contaminated soil — was able to degrade¹⁴C labelled BaP in mineral medium by cometabolism with phenanthrene, fluoranthene, anthracene and pyrene as sources of carbon and energy. The mineralisation of these compounds to low levels resulted in an inhibition of the degradation of BaP. After the new addition of the four PAH compounds to the culture medium the mineralisation of BaP started again. A non-ionic surfactant of the alkylpolyglycoside type (Plantacare 2000 UP) increased the concentration of BaP in the culture medium because of solubilization. At high Plantacare concentrations, the degradation of BaP was completely inhibited above the critical micelle concentration (cmc). The degradation of the three and four ring PAHs was also inhibited. If the surfactant was metabolised to concentrations below the cmc, an increase of mineralisation of BaP could occur up to 24% in 384 days.     

环境中的氧化多环芳烃综述

氧化多环芳烃(OPAHs)是芳环上具有至少一个羰基氧(C=O)的PAH衍生物,广泛存在于环境中.氧化多环芳烃主要通过含碳燃料的燃烧和PAHs的转化释放到环境中,且其较稳定难降解,因此OPAHs被称为生物和化学降解的"末端产物".目前,在多种动物组织样本中都可检测出OPAHs,并发现OPAHs可能比亲代PAHs具有更强的毒性.本文阐述了OPAHs的理化性质、来源、测定方法、环境分布、转运和转化、(生态)毒理学效应及其毒性作用机制,并对今后的研究方向进行了展望,进而为该类化合物的环境污染及生态风险评估提供相应参考.     

Toxic equivalency factor approach for risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons

The toxic equivalency factor (TEF) method has been developed to evaluate structurally related compounds, sharing a common mechanism of action. Because certain polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) appear to fit this requirement and are ubiquitous environmental contaminants, these compounds are TEF candidates. Toxicity is often expressed relative to benzo[a]pyrene (BaP), the reference standard (e.g., TEF = EC50_BaP/EC50_PAH). BaP‐like toxicity or toxic equivalents (TEQs) can then be calculated: TEQ = S(PAH _i × TEF _i ), where PAH _i and TEF _i are the concentration and TEF, respectively, for individual PAH congeners. Representative TEFs for PAHs were compiled from studies measuring carcinogenic potency and surrogate biomarkers. This review examines the application of TEFs to PAHs with established criteria (i.e., demonstrated need, defined chemical grouping, broad toxicological database, endpoint consistency, additivity, common mechanism of action, consensus). Although all criteria are not satisfied (e.g., endpoint inconsistency, nonadditivity) and more rigorous validation studies are needed, the TEF method is useful when limitations are recognized. Refinements of the method might include incorporation of pharmacokinetic factors and segregation of TEFs derived from mammalian vs. nonmammalian systems to increase endopoint consistency. Probabilistic analysis may also prove useful to assess the range of TEF values reported both within and between human health and ecological risk assessments.     

典型污水处理厂对多环芳烃及其衍生物的去除及再生水健康风险研究

多环芳烃(PAHs)在水环境中可以通过化学或微生物作用转化成其衍生物(SPAHs),而SPAHs可能具有更强的毒性和"三致性"从而危害人体健康。为探明污水厂中PAHs和SPAHs的存在性及不同二级处理和再生水处理工艺对它们的去除效果,对北京及广东共4座污水处理厂中PAHs及SPAHs进行了检测,同时对再生水进行了健康风险评价。结果显示:从进水浓度来看,4座污水处理厂中,低环芳烃浓度(191.8~394.2 ng·L~(-1))明显高于高环芳烃(89.3~108.2 ng·L~(-1));SPAHs中氧取代物(OPAHs)总浓度(253.8~322.2 ng·L~(-1))高于甲基取代物(MPAHs,44.3~220.4 ng·L~(-1))。不同二级处理工艺对PAHs的去除率为43.7%~58.2%,对SPAHs的去除率为45.8%~52.1%。不同再生水处理工艺对PAHs和SPAHs去除率差别较大,PAHs的去除率范围为1.8%~41.1%,SPAHs的去除率范围在2.35%~25.9%。结果表明,目标物的去除以生物降解为主,此外,吸附在固体颗粒上,随颗粒沉淀去除也是主要途径之一。通过对污水厂再生水的风险评价,苯并[a]芘(BaP)和二苯并[a,h]蒽(DBA)2种强致癌物TEQ浓度均高于1,其致癌风险较大,安全性有待提高。     

热带砖红壤生长的小白菜吸收和累积PAHs的特征

为了了解和掌握热带土壤栽培的小白菜（Brassica rapa L. Chinensis Group.）对多环芳烃（PAHs）污染物的吸收和累积规律,为热带土壤的安全利用及农产品安全生产提供科学依据,于2013 年5-9 月在海南省农垦科学院海口试验站网室内进行了小白菜盆栽试验.各处理土壤分别施加3 种单体 PAHs 的质量分数梯度为0、0.4、0.8、1.6、3.2 mg·kg^-1,撒播小白菜种子出苗后,每盆留苗6 株,自然条件,常规管理,各处理小白菜培养30 d 后收获.小白菜和土壤样品,用超声水浴萃取,层析小柱净化后,利用气相色谱-质谱法测定样品中的3 种PAHs.结果表明,小白菜根和叶中3 种PAHs 累积量随土壤施加质量分数的升高而增加,根部和叶对Phe 最大累积量分别为86.25 ng·g^-1 和37.18 ng·g^-1,而对 BaP 的最大累积量分别为20.78 ng·g^-1 和3.56 ng·g^-1;小白菜根对Phe 与Fla 的生物富集系数较大,且二者无明显差异,但对 BaP 的生物富集系数较小,且差异显著（P=0.006）;3 种PAHs 单体在各种处理土壤中的残留在 84.49%-94.03%之间,各单体之间无明显差异,各处理之间也无明显差异.说明热带土壤生长的小白菜根和叶中3 种单体 PAHs 浓度显著低于其土壤中的浓度,且根部积累3 种单体PAHs 的浓度显著高于其叶中的浓度;小白菜叶对BaP 的吸收和累积量极少;小白菜根更易吸收和累积Phe 和Fla;小白菜生长30 d 后,绝大部分PAHs 仍残留在土壤中.     

Effects of hydroxypropyl-β-cyclodextrin on pyrene and benzo[α]pyrene: bioavailability and degradation in sotil

Effect of hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPCD) on the bioavailability and biodegradation of the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) pyrene (PYR) and benzo[α]pyrene (BaP) in spiked soils was investigated in 14-week incubation experiments. To evaluate the effect of HPCD in soils with a different matrix, humic substance (HS) was added into soil samples. A 6-h Tenax TA extraction method was used to evaluate pollutants bioavailability. The biodegraded and extracted fractions were compared to evaluate the impact of HPCD on PAHs biodegradation. Results indicated positive effects of HPCD on fast desorption behaviours of PAHs. The biodegraded fraction was consistent with that of the extracted for PYR. However, in terms of BaP, the results were contrary which suggests that biological factors may be limiting factors for BaP pollution remediation. HS weakened the HPCD solubilisation effect while accelerated the decay of PYR and BaP, also implying that bioavailability was not the sole factor limiting PAH biodegradation. In addition, analysis of microbial communities demonstrated that HPCD inhibited the growth of some soil bacteria while HS promoted the evolution of some soil microorganisms. A limited population of hydrocarbon degrader populations led to observing incomplete PAH biodegradation even in the presence of HPCD.