摘要：多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon，PAHs)是水體中常見的有機(jī)污染物，其遷移轉(zhuǎn)化途徑包括化學(xué)吸附、揮發(fā)、光分解和化學(xué)降解等，但生物富集與降解是水體中PAHs去除的主要環(huán)境過程。結(jié)合國內(nèi)外研究動態(tài)，重點(diǎn)探討了藻類對PAHs的降解機(jī)理和環(huán)境因子對降解過程的影響，同時(shí)對日后研究方向進(jìn)行了展望，指出今后應(yīng)加強(qiáng)藻類對持久性有機(jī)污染物的吸附模型、降解過程中的基因調(diào)控機(jī)制等方面的研究。

引言

多環(huán)芳烴指2個或2個以上苯環(huán)以線狀、角狀或簇狀排列而成的稠環(huán)型化合物，具有熔沸點(diǎn)高、疏水性強(qiáng)、蒸氣壓低、辛醇一水分配系數(shù)大、持久性強(qiáng)等特點(diǎn)，可持久存在于環(huán)境中，具有致癌、致畸、致突變等特性，我國大部分河湖水體都存在PAHs污染。其來源可分為自然源和人為源2個方面。其中又以人為源占主導(dǎo)地位。作為河湖水體中一種普遍存在的持久性有機(jī)污染物，污染水體的修復(fù)方法有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)?，其中生物修復(fù)是湖泊水體中PAHs的主要去除途徑，由生物富集和降解2部分組成。

水體中浮游藻類的種類眾多且構(gòu)成復(fù)雜，目前研究較多的物種包括羊角月牙藻、銅綠微囊藻、普通小球藻、纖維藻、海洋衣藻、杜氏藻和萊茵衣藻等。本文擬通過對水體中浮游藻類對富集和降解PAHs國內(nèi)外研究動態(tài)的分析和綜述，重點(diǎn)探討藻類對多環(huán)芳烴的降解機(jī)理和環(huán)境因子對藻類降解PAHs的影響.同時(shí)對日后研究方向進(jìn)行展望。

1浮游藻類對多環(huán)芳烴的生物富集特征、富集機(jī)制及意義

1.1藻細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特征

藻細(xì)胞具有一層高度選擇性的半透原生質(zhì)膜，能與胞外分泌物及細(xì)胞壁的孔洞配合，強(qiáng)化對環(huán)境介質(zhì)f河湖水體1中包括PAHs在內(nèi)的持久性有機(jī)污染物的降解與富集。另外，在藻細(xì)胞的原生質(zhì)膜外有一層厚厚的細(xì)胞壁，對細(xì)胞起支撐作用，使藻細(xì)胞能夠免于受到外界的傷害，同時(shí)細(xì)胞壁特殊的構(gòu)造還可以控制原生質(zhì)與周圍環(huán)境之間的物質(zhì)交換.即細(xì)胞壁通過與外界環(huán)境的接觸，與水體中的有機(jī)物發(fā)生作用。由于藻細(xì)胞顆粒小，比表面積大，且細(xì)胞壁表面含有大量能與多種離子結(jié)合的官能團(tuán).藻細(xì)胞很容易吸附水體中的有機(jī)污染物。

1.2浮游藻類對多環(huán)芳烴的生物富集特征

浮游藻類是一種良好的生物吸附劑，對包括PAHs在內(nèi)的持久性有機(jī)污染物有很強(qiáng)的生物富集能力，目前，已被用作制備生物吸附劑的藻類主要有海洋微藻、紅色海藻、馬尾藻和大藻類等。PAHs在浮游藻類中的富集，主要受到pH值、溫度、離子強(qiáng)度、有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)、初始濃度、藻類代謝類型及共存金屬離子等諸多方面的影響。

1.3浮游藻類對水體中多環(huán)芳烴的富集機(jī)理

藻類對PAHs的富集是一個復(fù)雜的生化過程，是多種機(jī)理共同作用的結(jié)果.其富集機(jī)理主要包括生物表面吸附和生物吸收(主動運(yùn)輸)2種途徑。其中，生物表面吸附是藻類生物富集的主要途徑。速度快且與代謝無關(guān)，死亡細(xì)胞也能參與其中。由于細(xì)胞壁破碎，細(xì)胞質(zhì)中的羧基、氨基、醛基、磷酰基等內(nèi)部官能團(tuán)暴露在環(huán)境介質(zhì)中而易與有機(jī)物結(jié)合，使得死細(xì)胞具有較強(qiáng)的生物吸附能力。如前面所述，PAHs在浮游藻類中的富集，主要受到pH值、溫度、離子強(qiáng)度、有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)、初始濃度、藻類代謝類型及共存金屬離子等諸多方面的影響。其中，pH值是影響生物富集最顯著的因素，會影響多環(huán)芳烴本身的溶液化學(xué)性質(zhì)、生物吸附劑中的活性官能團(tuán)和溶液中共存離子的競爭。有機(jī)物初始濃度也會影響生物吸附速率，在較低的初始濃度下，溶質(zhì)摩爾數(shù)在有效比表面積上的比例是低的:而在高濃度條件下，與溶質(zhì)摩爾數(shù)相比，有效吸附位點(diǎn)變少了，因此，有機(jī)物的去除率強(qiáng)烈地依賴初始濃度。研究表明，較高的初始濃度能夠促進(jìn)生物表面吸附進(jìn)程，初始濃度越高吸附容量越大，但隨著濃度的增加，藻類對污染物的去除效率會下降l21。共存金屬離子也會對藻類富集多環(huán)芳烴的能力產(chǎn)生顯著影響.多數(shù)研究認(rèn)為，重金屬離子會對有機(jī)物的吸附形成遮蔽作用，使有機(jī)物生物吸附效牢廠降，吸附存減少:阻電仃研究發(fā)現(xiàn)在重金屬離子存在條件下也可以提高藻類對多環(huán)芳烴的吸附能力，原因是金屬離子在藻類與有機(jī)物之間起到了架橋作用，如KE等的研究表明。對于低分子量的PAHs，重金屬離子的存在有利于藻類對PAHs的吸附與生物表面吸附相比，生物吸收(主動運(yùn)輸)對藻類富集的貢獻(xiàn)相對較小，且只有活體細(xì)胞才能參與其中，該過程是一種依靠能量傳遞的胞內(nèi)主動吸收過程，需要一些特定酶的參與，如谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶和細(xì)胞色素P450酶等，同時(shí)受到溫度、光照、代謝抑制物等諸多因素的影響。不同藻類對PAHs的富集能力存在顯著差異.這主要是由細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的差異引起的，藻類細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)及所含離子種類的不同，決定了富集的選擇性及效率，富集機(jī)理見圖1。

圖1藻類冒集PAHs機(jī)理示意