典型POPs 的生物降解修復(fù)技術(shù)研究與發(fā)展
摘要：生物吸附與降解是解決持久性有機(jī)污染物（POPs)最有潛力的方法之一，有必要介紹利用微生物把目標(biāo)污染物轉(zhuǎn)化為易降解的物質(zhì)甚至礦化的POPs 修復(fù)原理及其技術(shù)。對(duì)此，概述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外基于微生物通過(guò)膜融合、胞質(zhì)融合和核融合形成能夠降解POPs 的雜種細(xì)胞的細(xì)胞融合技術(shù)；基于降解性質(zhì)粒的相容性，把能夠降解不同污染物的質(zhì)粒組合到一個(gè)菌種中，形成多質(zhì)粒的新菌種，使微生物由于代謝途徑的改變能夠礦化POPs 的基因工程菌構(gòu)建技術(shù)；基于通過(guò)某些載體把酶固定于其中實(shí)現(xiàn)活性穩(wěn)定、可以回收及可重復(fù)利用的酶固定化技術(shù)，以及基于降解菌活性酶分子亞基置換、降解菌活性酶的定點(diǎn)突變、降解酶的體外定向進(jìn)化這幾方面的酶構(gòu)建技術(shù)；進(jìn)一步分析基于分子生物學(xué)提高POPs 生物修復(fù)能力的原理，指出經(jīng)生物技術(shù)改造的工程菌和固定化酶未能進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的障礙所在。以多溴聯(lián)苯醚（PBDEs）的微生物細(xì)胞吸收和降解機(jī)理作為典型POPs 生物修復(fù)的案例，強(qiáng)調(diào)生物降解的過(guò)程強(qiáng)化需要建立多尺度上功能方面的適合；提出了分子生物學(xué)與基因工程學(xué)的結(jié)合在解決POPs 環(huán)境污染方面未來(lái)的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題與研究思路。綜合上述，典型POPs 的生物修復(fù)技術(shù)的構(gòu)建需要考慮宏觀污染物協(xié)同降解的工藝?yán)碚摚诨蛩健⒎肿铀健⒎磻?yīng)器水平及工程水平上追求更高功能方面的適合。
關(guān)鍵詞：生物修復(fù)；持久性污染物；多溴聯(lián)苯醚；細(xì)胞融合技術(shù)；酶固定化技術(shù)
持久性有機(jī)污染物（POPs）在環(huán)境中表現(xiàn)為疏水性與低劑量暴露的特點(diǎn)，生物吸附與降解是解決污染最有潛力的方法之一。POPs 的污染都是屬于微污染，生物修復(fù)治理微量或痕量POPs 污染的機(jī)理主要是通過(guò)植物、動(dòng)物或環(huán)境微生物實(shí)現(xiàn)污染物的消解、轉(zhuǎn)移。其中，植物修復(fù)過(guò)程為利用植物轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化污染物，包括植物對(duì)污染物的直接吸收、植物根部的酶促降解、植物根系與微生物的協(xié)同吸收共代謝等，從而達(dá)到凈化環(huán)境中POPs 的目的。動(dòng)物修復(fù)過(guò)程[1]是土壤中的一些大型土生動(dòng)物如蚯蚓和某些鼠類能吸收或富集土壤中的殘留農(nóng)藥,并通過(guò)其自身的代謝作用把部分農(nóng)藥分解為低毒或無(wú)毒產(chǎn)物[2]，與此同時(shí)，土壤中還生存著豐富的小型動(dòng)物種群，如線蟲綱、彈尾類、蜱螨類、蜈蚣目、蜘蛛目及土蜂科等，通過(guò)吸收和富集作用可以從土壤中帶走部分農(nóng)藥，但經(jīng)過(guò)5～6 個(gè)半衰期后，農(nóng)藥在動(dòng)物體內(nèi)的代謝積累達(dá)到極限值，意味著動(dòng)物對(duì)土壤中污染農(nóng)藥的降解作用已達(dá)極限。微生物修復(fù)過(guò)程則是利用微生物體代謝分泌的酶把POPs 轉(zhuǎn)化為易降解的物質(zhì)甚至礦化[3]。生物法表現(xiàn)出易于就地處理，操作簡(jiǎn)便，其技術(shù)處理成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但生物體對(duì)化合物的選擇性較高，耗時(shí)較長(zhǎng)，有些微生物體內(nèi)缺乏有效的生物降解酶，需要篩選與馴化，構(gòu)建合理的生態(tài)系統(tǒng)。因此，生物技術(shù)對(duì)環(huán)境微生物及POPs 降解酶的改造倍受研究者的關(guān)注。本文通過(guò)分析介紹POPs 的降解菌、降解酶構(gòu)建的技術(shù)進(jìn)展，以多溴聯(lián)苯醚（PBDEs）的生物降解為案例，闡明近十年典型POPs 的生物降解修復(fù)技術(shù)研究及其發(fā)展。
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