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第二章 有机污染物微生物降解技术
1 DBP (邻苯二甲酸二丁酯)
为了研究固定化微生物降解环境内分泌干扰物邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的生物特性?王琳等(2003)将驯化活性污泥用聚乙烯醇包埋，并制成固定化小球?增殖培养后，在不同溶解氧?pH值?温度下对不同浓度的DBP水样进行降解试验?结果固定化微生物增殖培养后对DBP的降解率较游离活性污泥高，并且对温度?pH值的适应范围变宽，其降解过程符合酶促一级反应动力学模型?驯化获得的DBP降解优势菌群经固定?增殖培养后能有效降解底物DBP，且为酶促一级反应?饮用水中DBP的臭氧氧化效能与影响因素；饮用水中微囊藻毒素限值与生物预处理控制；粘土矿复合聚台氯化铝凝聚给水中的藻类；苯酚降解菌红球菌PNAN5菌株(Rhodococcus sp.strain PNAN5)的分离鉴定、降解特性及其开环双加氧酶性质研究；活性染料废水的电解絮凝预处理研究(无，2006)? 2 DDB (敌敌畏)
李荣等(2007)从长期受有机磷农药污染的土壤中分离到一株能同时高效降解敌敌畏?敌百虫的菌株DDB-1，经过一系列生理生化实验和16SrDNA序列同源性分析，将该菌株鉴定为鞘氨醇单胞菌属(Sphingobium sp.)?降解特性试验结果表明，菌株DDB-1能以敌敌畏和敌百虫为惟一碳源生长，初步推断菌株对敌百虫的降解有一条异于敌敌畏的降解途径；在25～42℃，pH6.5～8.5时降解性能良好，pH的变化对敌百虫降解效果的影响要小于敌敌畏，对敌敌畏?敌百虫的降解有着较广的pH范围和温度范围，在较高浓度的污染环境下同样能进行降解；在pH7?37℃时，100mg·L-1敌敌畏和敌百虫分别经过15和30h降解至检测不出，降解率达100%?在灭菌土壤的农药降解试验中，100mg·L-1敌敌畏和敌百虫分别经过5和7d降解至检测不出，降解速率远远超过不接菌土壤的敌敌畏?敌百虫降解速率，降解率达100%?该菌株在实际应用中有着很好的应用价值? 3 DDT
张明星等(2005)从农药厂下水道污泥中分离?筛选到1株能够在好氧条件下降解DDT的细菌菌株DB-1，根据表型特征?生理生化特性及16S rDNA序列的系统发育分析，将菌株DB-1初步鉴定为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp)。该菌株能在含酵母膏(40mg/L)的DDT(40mg/L)无机盐液体培养基中降解DDT，10d降解率达到83.6%，菌株DB-1在25～30℃长势较好，最适生长pH值为8.0?该菌剂由南京农业大学(电话：025—84395526)等单位研制?其机理是通过应用微生物含有的一些酶类来降解土壤与农作物中的农药残留?菌株DB-1对土壤中DDT和植株上的溴氰菊酯等农药残留起到高效的降解作用，有效改善土壤品质?张达(2006)通过试验检测结果显示，喷洒药物菌剂8天后，对残留在茶园土壤DDT污染降解率达到65%，对残留在茶树植株上溴氰菊酯降解率达85.8%?
DDT是《关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约》规定的12种禁限POPs之一?它的环境毒性越来越引起人们的关注?微生物降解是一种有效的环境友好型去除DDT污染的手段?洪青等(2008)简要综述了国内外在DDT微生物降解方面的研究进展，主要包括降解DDT的微生物、微生物降解DDT的因素，并对通过生物强化手段消除土壤中的DDT污染进行了展望?从DDT污染的土壤中筛选具有DDT降解能力的细菌，经过富集培养?分离纯化得到56株细菌，将其接种到基础盐酵母培养基，7d后用紫外分光光度计法初筛得到降解率较高的一株菌，编号为D.1?李红权等(2008)通过16SrDNA序列分析
结合传统分类学方法确定该菌为寡养单胞菌属(Stenotrophomonas sp.)的DDT的特性的研究表明，在培养温度为30℃，底物质量浓度为40mg/L，pH7.0，摇床转速为200r/min的条件下，该菌株对DDT降解10d的降解率为69.0%? 4 PTA （对苯二甲酸）
陈俊等(2006)筛选出了4株对苯二甲酸(TA)的高效降解菌，利用诱变技术?使菌种的DNA结构发生突变，提高丁菌种降解性能，并对优化后的菌种进行固定化包埋，形成高效菌对苯二甲酸(PTA)废水生物处理技术，处理负荷达到5kgCOD/m3·d以上?
朱红梅等(2006)研究了聚乙烯醇(PVA)加少量海藻酸钠及SiO2、CaCO3的方法固定高效菌处理PTA污水?结果表明，采用质量分数分别为PVA10%、海藻酸钠0.3%、特种菌种10%、SiO2 3%、CaCO3 0.3%，用饱和硼酸溶液(pH为4.0)作为交联剂，制得的颗粒处理PTA废水时，废水COD负荷为2.91kg/m2·d时，CODcr?TOC?TA去除率均为85%以上；废水COD负荷为12.2kg/m2·d时，CODcr去除率仍为50%以上、TOC去除率为60%以上，当PTA废水pH从5.5降至3.5时，CODcr?TOC?TA 去除率为76%以上?
陶菁等(2001)报道基因工程菌Fhhh及其亲株黄孢原毛平革真菌PC和土著细菌YZ1三菌株，在精对苯二甲酸(purified terephthalic acid，PTA)废水中的比降解率，受到pH、温度、总氮、总磷4个因素影响的研究结果?结果表明，每个菌株的比降解率与4个因素之间，分别有局部优化值?在局部优化数学模型的基础上，建立综合优化数学模型，计算出Fhhh和黄孢原毛平革真菌及土著细菌的最大比降解分别为：0.224、0.167、0.018h-1；废水降解过程中能量的总变化分别为：2.33、1.42、0.13J/(g·h)，均为正值，表明3菌株降解PTA废水总过程是释放能量，可以连续进行，综合优化数学模型合理?研究结果为建立高效处理废水的人工智能系统，提供了必要的理论依据和技术途径? 5 阿特拉津
张兰英等(2002)从吉林市农药厂排污口采集的污泥样品，通过富集培养，从中分离筛选出一株阿特拉律(AT)高效降解菌JLNY01，该菌在10℃一定浓度的AT条件下，经过一定时间的驯化，降解率可达83.6%?在30℃下，AT能够达到完全降解?经初步鉴定该菌为假单胞菌属?
胡宏韬等(2004)应用了从农药厂阿特拉津生产车间污泥中分离出的菌种AT菌，进行了系列降解实验?不同基质浓度的降解实验表明，在农药污染质阿特拉津的低浓度体系中，AT菌降解阿特拉津的反应符合一级动力学模式，属于米氏方程曲线的第一阶段的情形，并拟合出关系式V=0.064S；AT菌在外加氮源条件下的降解效果最好，此时的降解率为30.39%；模拟治理中，设计了细菌的投放方式以模拟野外条件下的菌种投加条件，难于生物降解的污染质阿特拉津?
应飞等(2007)采自河北、山东一些农药厂排污口的土样，通过室内阿特拉津无机盐培养基的驯化培养，分离得到4株在无机盐培养基上对阿特拉津有明显降解圈的降解细菌?底物阿特拉津浓度为1000mg/L，反应体系50ml，体系菌浓度为8.9×107cfu/ml，恒温30℃，180r/min，培养7d，其室内降解效率分别为40.6%、75.7%、82.3%、96.9%?其中菌株BZB-11的降解效率最高?对菌株BZB-11进行降解动态考察，结果显示，BZB-11菌株在无机盐液体培养基中(阿特拉津底物浓度为1000mg/L，反应体系50ml，体系菌浓度6.59×109cfu/ml，恒温30℃，180r/min)，对阿特拉津1-3d的降解速度较快，3d可达89.5%，7d的降解率达100%?综合来看，该菌株是一株很有应用前景的高效菌株?
胡江等(2005)比较了阿特拉津及降解菌株BTAH1的使用对土壤微生物的影响。结果表明：在实验周期内阿特拉津对土壤微生物的代谢作用有较明显的刺激作用，与空白土壤(未施用阿特拉津和降解菌)相比?对照土壤(施用50mg·kg-1土阿特拉津)呼吸强度显著增加，且土壤中的阿特拉津浓度对土壤NH4+-N和NO3-N浓度的影响显著。降解菌BTAH1可在1周内降解土壤中98%以上的阿特拉津，从而使土壤呼吸强度有所下降，土壤中NH4+-N和NO3-N的浓度基本与空白土壤持平，对微生物量C和微生物量N影响不显著；放线菌和真菌数量也基本与空白持平，细菌数量较高。对土壤细菌的16S rDNA文库的ARDRA分析发现，阿特拉津及其降解菌的使用对土壤细菌群落结构有一定程度的影响，阿特拉津的使用会降低细菌群落的多样性，而降解菌的使用会恢复土壤细菌的多样性?
菌株Arthrobacter sp. AG1能以4000mg/L的阿特拉津(AT)为唯一碳源、氮源和能源生长?代先祝等(2007)通过设计特异引物从AG1中扩增出阿特拉津氯水解酶基因trzN的全序列，该基因与已报道的trzN基因序列相似性为99%?AG1菌株中含有两个大于100kb的质粒，Southern杂交结果显示trzN和atzB基因均位于其中较大的一个质粒pAG1上?将AG1菌株在LB液体培养基中转接三代后，发现34%的细菌细胞丢失了降解活性，但却未发现丢失质粒，PCR扩增结果表明突变子丢失了trzN基因，但atzB和atzC基因未丢失，说明降解活性的缺失是trzN基因片段从质粒上丢失的结果，表明trzN基因在环境中存在水平转移现象，暗示菌株AG1中的阿特拉津降解基因是基因的水平转移重组的结果?
胡江等(2004)从除草剂污染的土壤中，驯化分离得到1株能够以阿特拉津为唯一碳源氮源生长的革兰氏阳性细菌BTAH1，该菌株能够在126h内完全降解1000mg/L的阿特拉津。通过生理生化鉴定，结合16S rDNA聚类分析，将该菌株鉴定为微小杆菌属(Exiguobacterium sp.)外加碳源不会促进该菌株对阿特拉津的降解，该菌株的最适降解温度为25～30℃，展适降解pH值在7～9之间。该菌株具有2个大质粒：pBTAH11和pBTAH12，大小分别为20kb和100kb，基因定位发现有2个参与阿特拉津降解的基因位于其中一个较小的质粒(pBTAH11)上。
为进行阿特拉津(AT)污染的生物修复，代先祝等(2007)从AT降解混合菌群中，经长期的交替液体摇瓶培养和平板划线分离，筛选到一株能完全降解AT的菌株SA1。经生理生化特征及16S rDNA序列分析，将该菌鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。与已报道的AT降解菌Pseudomonas sp.ADP不同，SA1能以AT为唯一碳源?氮源和能源生长，培养基中添加铵盐不抑制SA1的降解功能，而添加葡萄糖时，累积的氰尿酸会被快速降解。SA1生长的最适温度为37℃，最适pH值为7.0。SA1的静息细胞在10℃～40℃或pH值4～11时均能高效降解AT，比ADP降解具有更广的pH和温度范围，表明SA1中AT降解基因为保守的atzABCD，并含有IS1071的tnpA基因片段，传代过程中降解基因会以一定频率丢失。
蔡宝立等(2001)从农药厂废水中分离到6株能以除草剂阿特拉津为唯一氮源生长的细菌，即假单胞菌(Pseudomonas spp.)AD1，AD2和AD6，土壤杆菌(Agrobacterium sp.)AD4，黄单胞菌(Xanthomonas sp.)AD5，欧文氏菌(Erwinia sp.)AD7，AD1菌株能使无机盐培养基中的0.3g/L阿特拉津在72h内降解99.9%，当以AD1，AD2，AD4，AD5，AD6和AD7菌株的总DNA为模板进行PCR扩增时，除AD2菌株以外，均得到了与文献报道的假单胞菌ADP菌株的阿特拉津氯水解酶基因(atzA)同源的PCR产物?
李宝等(2007)从营口农药厂排污口?药厂周围受污染土壤及未受污染农田分别采集活性污泥和土样，共富集分离到以阿特拉津作为唯一氮源生长的28个菌株?对所分离到的菌株进行降解能力的测定，筛选到降解能力相对较高的2个菌株，其降解
率分别为62.7%、58.3%，分别编号为AT1、AT3；对AT1、AT3菌株进行初步鉴定，分别为芽孢杆菌(Bacillus sp)、假单胞菌(Pseudomonas sp)?
董春香等(2001)综述了近年来国内外在阿特拉津降解菌及降解途径方面的研究进展，及在微生物产生的阿拉拉津降解酶，其操作基因方面的研究现状，并提出了阿特拉津生物降解的研究趋势。张兰英等(2002)从吉林市农药厂采集的污泥样品中筛选出JLNY01和JLNY02降解阿特拉津(AT)的菌种，模拟地下水环境(pH=7，温度10℃)进行了实验，结果表明，JLNY01在一定时间内驯化，降解率可达83.6%，JLNY02可直接在低温条件下进行降解，其降解率可达81.8%，而在高温(30℃)条件下，JLNY01在6d内可达到对AT的完全降解，而JLNY02的降解率仅为31.5%，证明JLNY01温度愈高降解效果愈好，而JLNY02只适于在低温下降解，可确定为一种嗜冷菌?
王松文等(2001)向每克土壤含1mg阿特拉津的模拟污染土壤中接种假单胞菌AD1菌株，补加适量碳源和磷源，30℃培养4周以后，96%的阿特拉津被去除?胡江等(2005)对阿特拉津研究进展进行简要介绍，阿特拉津[2-chloro-4-(ethylamino)-6-(isopropy1amino)-1，3，5-trazine]，又名莠去津，是一种广泛使用的三嗪除草剂，其作用方式是破坏植物体中叶绿体光系统Ⅱ(PSⅡ)，主要用于玉米、高粱和甘蔗田杂草的防除?该除草剂在世界范围内使用已经40多年，但由于其溶解性较好，迁移率较高，残留期长，在世界上许多地区引起土壤和地下水的污染，从而引起许多国家政府和科学家的重视?
为了获得高效稳定的阿特拉津基因，分离出更多的阿特拉津降解菌。徐胜文等(2007)采用PCR基因扩增和氮源利用方法，对AD3菌株的阿特拉津降解基因进行了检测和测序，并与其他菌株阿特拉津降解基因的序列进行了比较?结果表明：Micrococcus luteus AD3菌株含有阿特拉津降解基因trzN，atzB，atzC和atzDEF?其中trzN基因中心区的序列与Arthrobacter sp.TC1的trzN完全相同，atzB和atzC基因中心区的序列与Pseudomonas sp.ADP的atzB和atzC完全相同?AD3菌株能以氰脲酸为唯一氮源生长，Micrococcus luteus AD3菌株能将阿特拉津彻底降解成CO2和NH3?
张兰英等 (2002)从吉林市农药厂采集的污泥样品中筛选出降解阿特拉津(AT)能力较高的菌-JLNY01，JLNY02，通过条件实验表明，JLNY01在pH=6左右，此菌在10℃条件下，一定时间内驯化降解率可达83.6%，30℃时，6天内可达到对AT的完全降解，证明温度越高降解效果越好，JLNY02可直接在低温条件下进行降解，其降解率可达81.8%，而在高温条件下降解率仅达31.4%，证明此菌是一种嗜冷菌?
除草剂阿特拉津长期使用所造成环境污染问题的日益加重，受污染土壤?水体的生物降解、生态修复等诸多问题也受到人们的广泛关注，王辉等(2005)综述了降解阿特拉津的微生物类群、阿特拉津降解酶以及微生物对阿特拉津的作用方式和降解途径，并对其应用前景进行了展望?徐冬英等(2005)利用人工介质富集太湖水中微生物来降解梅梁湾水源地水质中的阿特拉津等有机污染，小试结果表明：经低浓度水源水中阿特拉津驯化后，停留时间为6d时，阿特拉津的去除率在58%以上，TOC的去除率在55%～75%，CODMn的去除率在40%～65%。可见，该方法对去除该水源地水质中阿特拉津等有机污染具有较明显的效果?
为克服传统富集培养分离降解菌的局限性，代先祝等(2006)直接将长期受阿特拉津污染的土壤稀释后，涂布于加有土壤浸出液和阿特拉津农药的平板，分别从两个采自不同地区的污染土壤中各分离了一株高效广谱降解菌AG1和ADG1。它们能