多环芳烃污染的微生物降解修复方法的降解机理
好氧降解:好氧生物降解过程也称为有氧呼吸,指微生物在有氧的情况下对污染物质的降解过程,是最主要的生物修复技术。好养细菌降解多环芳烃主要是通过产生双加氧酶作用于苯环,在芳环上加入两个氧原子,然后再经过氧化形成顺式二氢二羟基化菲,顺式二氢二羟基化菲继续脱氢形成单纯二羟基化的中间体,而后被进一步代谢为邻苯二甲酸等其他中间产物,有望最终降解为水和二氧化碳。
真菌对多环芳烃的降解可分为两种不同的机制:一是木质素降解酶系体系,二是单加氧酶降解体系。木质素降解酶系包括木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶,这些酶对底物的作用不具有特异性,能够氧化很多不同种类的有机物。真菌通过向胞外分泌木质素降解酶可将PAHs氧化成醌,然后经过加氢、脱水等作用使PAHs得到降解。单加氧酶对PAHs的降解机制是在细胞色素P-450单加氧酶的催化作用下向多环芳烃苯环上加氧形成芳香环氧化物,然后经环氧化物水解酶催化水合形成反式二氢二羟基化中间体;催化加氧反应得到的有些芳香环氧化合物不稳定,将继续反应生成酚的衍生物,并与硫酸盐、葡萄糖、木糖或葡糖醛酸结合进行重排,得到高水溶性、低毒性的降解中间产物,其更容易被进一步降解。
总体而言,无论是细菌还是真菌,多环芳烃的好氧降解的第一步均是向苯环上加入氧原子,加氧的快慢决定微生物对PAHs降解的效率。
厌氧降解:厌氧微生物可以利用硝酸盐、硫酸盐、铁、锰和二氧化碳等作为其电子受体,将有机化合物分解成更小的组分,往往以二氧化碳和甲烷作为最终产物。与好氧降解相比,PAHs的厌氧降解进程较慢。当PAHs浓度偏高时,PAHs的厌氧降解明显被抑制。
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