綜述微生物修復菲污染中降解菌的菌屬、降解機理、分子機制、影響因素（四）
4、影響微生物的修復因素
溫度、pH、氧氣、生物利用性及微生物本身活性，都是影響生物修復的關鍵因素。微生物修復菲污染的過程，實際是一系列化學酶促反應的過程，溫度、pH都會影響酶的活性，從而直接影響整個降解過程。環境中氧氣的濃度決定了參與反應的微生物類型及降解反應速率的快慢，一般好氧降解比厭氧降解速率更快。因此菲的降解與微生物的性質及環境密切相關，見表4。
4.1菲的生物利用性
土壤中的多環芳烴菲不是以游離態存在，而是易于與土壤中的有機質共價結合，呈現一種難解析的結合態。研究表明，只有溶于水的PAHs才能被胞內代謝所利用，所以微生物很難利用結合狀態的菲，而且隨著時間的推移，菲與土壤有機質的共價結合更為緊密，使微生物對污染物的生物有效性降低，解析作用變得更為緩慢。因此，菲的生物利用性是影響微生物降解的重要因素之一，并且呈現一定的正相關性。研究者嘗試投放表面活性劑如TW-80，來增加菲的生物利用性。結果表明，TW-80能提高PAHs的生物可利用性，提高其降解率。Zhu等也報道了生物表面活性劑可加快土壤中菲和芘的降解，但是化學表面活性劑很多具有一定的生物毒性，不僅影響土著微生物的種群結構，也會使部分微生物產生耐藥性，還會造成二次污染，而且高濃度的表面活性劑，也會抑制細菌的降解作用。另一方面，某些微生物自身就能產生表面活性物質、胞外多糖等，這些物質被分泌到細胞外后可提高環境中菲的水溶性，可提高自身在環境中攝取菲的總量和速率。Deziel發現微生物在降解PAHs(萘、菲)過程中自身能產生以糖脂形式(鼠李糖脂混合物)存在的生物表面活性劑，促進PAHs的降解和微生物的生長。
4.2環境因素
4.2.1溫度溫度是影響微生物降解多環芳烴的重要因素之一。溫度的影響主要表現為兩方面：一是溫度影響微生物細胞內降解酶的活性，從而影響多環芳烴的降解；二是溫度能夠改變菲在土壤中的溶解度，改變菲的生物利用性。降解反應和其他酶促反應一樣都要求達到最適酶活溫度，溫度過高、過低都不利于多環芳烴的降解反應進行。比如：雙加氧酶是多環芳烴降解過程中的關鍵酶，而這種酶活性的最適溫度是40℃，當外界溫度較低時酶的活性受到抑制，溫度過高又使酶的結構遭到破壞而失去活性，對菲的降解率勢必會有影響。在耳炎假單胞菌降解多環芳烴菲的研究中發現，當外界溫度達到30℃時，該菌對菲的降解率達到最大值，而低于或者超過30℃時降解率都會明顯下降。另一方面，溫度會影響土壤中的氧氣含量，同樣可改變菲的水溶性。Barbara早在1993年就發現，土壤中PAHs濃度會隨著溫度升高而減少。
4.2.2 pH pH對微生物降解也有一定的影響。一方面微生物生長繁殖都有一個最適pH值，當達到最適pH時，微生物表現為生長迅速、繁殖旺盛，對菲的降解率也提高。研究發現pH對L2細菌的生長速度有明顯影響，當pH為7.4時，菌體的濕重達到最大。在對菲降解菌株降解條件的研究發現，當pH為9時分枝桿菌、敏捷食酸菌的菲降解率及菌體生長密度比pH為5時提高了4倍左右。另一方面，土壤pH值的變化對微生物的多樣性和種群結構有一定影響，當pH降低時，土壤微生物多樣性下降，這對菲的降解十分不利。
4.2.3氧氣土壤中氧氣含量決定著微生物種群的結構，影響好氧微生物、兼性微生物及厭氧微生物的種類，從而影響菲進入不同的降解途徑。菲既可以被好氧菌降解，也可以被一些反硝化細菌或者硫酸鹽還原菌所利用。在有氧條件下，菲被還原充當電子供體，提供的電子由氧分子接受，而在無氧條件是由硝酸鹽或硫酸鹽等為電子受體。測定了淡水河口底泥中含氧量多少對生物降解PAHs的影響，當溶解氧的含量高于70%，PAHs的礦化率呈指數型增長，而溶解氧低于40%時，PAHs的礦化受到抑制，因此環境中氧的含量與多環芳烴的好氧降解有著重要的聯系。
4.3微生物自身活性
不同微生物對菲降解的能力存在著一定的差別。同樣是在最優化的條件下，不動桿菌的最大菲降解率為80%，而假單胞菌的最大菲降解率卻為86%。而且土壤中的有機污染物并不是單一存在的，往往是呈現多種污染物混合的狀態，而在實驗室中篩選出的降解菌株對底物專一性強，在實際應用中降解效果就會受到影響，因此微生物的群落數量和種類會直接影響降解效率。
表4影響微生物修復的因素及作用機理
5、微生物與植物聯合修復
在土壤-植物-微生物組成的復合體系中，植物與微生物形成的互惠共生系統，共同降解有機污染物。植物強大的根系為各種微生物的生長繁殖提供了理想的場所，而“寄居”在根際上的微生物通過不斷降解周圍環境中的有機污染物，為植物開拓了更多的生長空間。研究表明植物根際降解菌的多樣性及數量比非根際區高，代謝活性也比土著微生物強。植物通過根際，將酶及一些有機酸釋放到土壤中，為根際微生物提供營養物質，促進微生物的生長代謝，同時根際的分泌物能將有機污染物，從土壤表面分離出來便于微生物更好地利用。利用黑麥草對多環芳烴污染土壤中的菲和芘進行降解時發現，種植黑麥草后土壤中菲和芘的降解率明顯增加，達到90.79%和89.21%，均顯著高于無植物對照。田林雙等將一株植物內生菌擬莖點霉單獨降解菲與水稻聯合降解進行對比發現，前者菲降解率為52.54%而采用聯合降解菲殘留濃度僅為對照組的8.40%。研究了種植黑麥草對土壤中多環芳烴菲的動態降解作用，結果顯示，當菲初濃度為200 mg/kg時，種植黑麥草土壤中菲的降解率為84.94%,而不種植土壤中菲的降解率為67.60%，這可能因為種植黑麥草增強土壤中多種酶的活性(多酚氧化酶、脫氫酶和過氧化氫酶)同時增加了土壤中微生物生物量碳的含量，即提高了土壤中生物活性，從而加速了土壤中菲的降解。
6、小結
污染土壤中多環芳烴菲的去除，一直是研究的熱點和難點。這主要與菲的化學性質及微生物降解能力有關。環境中的菲來源廣泛、蒸汽壓小、辛醇-水分配系數高，這些特征使其長期存在土壤中，不易被分解，通過食物鏈逐層傳遞及等級間不斷的累積，將會對食物鏈頂端的人類造成巨大的致癌威脅。近年來越來越多的菲降解菌被分離純化，相關的研究也有了很大的進展，但菌株之間的降解能力差別較大，對污染物降解的專一性強也是千差萬別。當環境中的有機污染物以混合狀態存在時，降解效果就有所下降，所以如何尋找和篩選高效、降解譜廣泛，對環境適應性強的優良多環芳烴降解菌，一直是研究者關注的課題；其次實驗室分離純化培養降解菌的時間較長，如何通過結合物理、化學的手段增加工作效率也是值得思考和探討的方向；盡管單一菌株進行生物修復的研究日益活躍，降解機理也日益深入，但除了微生物修復，動物與微生物、植物與動物的聯合修復，也是一個很好的研究方向，對解決目前日益嚴重的多環芳烴污染問題，提供了新途徑。
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