“微生物降解洗涤剂直链烷基苯磺酸钠”的概念、定义、翻译、参考文献-科学参考

单词

微生物降解洗涤剂直链烷基苯磺酸钠

释义

【微生物降解洗涤剂直链烷基苯磺酸钠】

阴离子表面活性剂，是兼具亲水性和疏水性的大分子物质。它倾向于聚集气、水或油、水界面上，能降低表面张力，促进乳化作用，所以，被广泛地用作清洁剂、洗涤剂等。20世纪30年代起，随着石化工业的迅猛发展，人类开始大量生产合成洗涤剂。中国普遍使用的阴离子表面活性剂，是直链烷基苯磺酸钠。其分子式为：CH₃(CH₂)₉CHCH₃SO₃·Na₂随着LAS型洗涤剂的用量和范围的扩大，人们也开始注意到其毒理和污染方面的效应。

进入自然界中的LAS，除作为一种有机物质，发生氧化而使水体COD、BOD升高外，在浓度低至1．0ppm时还可产生泡沫，阻碍水体和大气间的氧气交流。LAS与水中蛋白类物质结合，可提高发泡度，能乳化其它污染物，增大污染物的有效浓度，造成间接污染。

许多国家都已将治理LAS污染作为环境保护的一个重要项目，并取得了明显的效益。中国目前开展的工作不多，而LAS产量却在不断上升。据对北京、天津污水中LAS含量的监测，已超过WHO规定的安全标准3～10倍，迫切需要进行有效的治理。在已进行的治理研究中，微生物法降解，显示了物化法所无法比拟的优点，成为LAS污染治理的最佳选择。

由于土壤微生物的降解作用，一般浓度较低的LAS废水不会产生太大的影响；但是高浓度的LAS废水进入土壤后，则会成为严重的压抑因子，引起微生物生态系统的紊乱，以致影响土壤正常的理化功能。当＞100mg／L的高浓度的LAS废水未经处理流入土壤后，土壤中细菌、真菌属数明显减少，种的多样性明显下降。但是，细菌个体的总数上升，真菌个体的总数下降。这是由于真菌抵抗LAS毒性和利用LAS的能力，均较细菌为低。利用LAS能力强的属，如细菌邻单胞菌属，气单胞菌属和沙雷铁氏菌属及真菌青霉属，镰刀菌属和头孢霉属，能将LAS作为碳源利用，故迅速上升为优势属；而抗LAS能力低的属，如细菌中革兰氏阳性菌各属，真菌曲霉属，拟青霉属和茎点霉属等，则迅速减少，乃至消失。目前，国内外利用土壤自净作用处理LAS废水的，已有不少报道。

国内外利用微生物法处理含LAS废水，大多数仅仅是直接驯化自然污泥用于降解反应。通过人工筛选高效菌株，作为降解LAS的优势菌种，再和污泥混合，接种于生化构筑物的方法，尚未见之报道。张蔚文等从受LAS长期污染的土壤中，分离、筛选得到3株高效降解细菌，经鉴定分别属于邻单胞菌属和黄单胞菌属。经6d培养，其利用LAS均可达90%以上，其中黄单胞菌90－4号菌株降解力最强，3d即可去除96%的LAS。T．M．Cook曾推测混菌培养，降解LAS可能会更有效，这一推论，在A．Beaμbieu的研究中得到了证实。对于LAS这样的复杂芳环类化合物，要将之转化成为生物体可利用形式，需要广泛的酶类，尤其是和开环有关的酶类参与。但是，一种菌体内存在全部酶且活性又高的机率不大。因此LAS往往会对单株菌呈抗性，却可以很容易地为－组菌所降解。这种混菌协同作用，确实存在。邻单胞菌90－1号和90－3号菌株混菌，邻单胞菌90－3号菌株和黄单胞菌90－4号混菌，降解LAS的能力确有上升。但是，并非任何高效菌的混合均可产生协同，互相抑制也明显存在。邻单胞菌90－1号和黄单胞菌90－4号菌株混菌，降解LAS效率就低于黄单胞菌90－4号菌株单独作用。因此，要想更有效地利用这种混菌协同作用，尚需深入了解菌株间协同或抑制机制。

关于微生物降解LAS的机理，据报道，在恶臭假单胞菌中发现LAS降解性质粒。该质粒能编码合成一些和LAS降解有关的酶类，如脱磺基酶和芳环破裂酶。为进一步研究质粒和LAS降解的关系，我们对具有降解LAS能力的11属21株细菌进行了质粒电泳检测。结果发现，除葡萄球菌属外，在假单胞菌属，邻单胞菌属，气单胞菌属，埃希氏菌属，棒状杆菌属，黄单胞菌属，欧文氏菌属，黄杆菌属，奈瑟氏球菌属和沙雷铁氏菌属等10个属中，均发现有LAS降解质粒。这一发现，为从分子水平深入研究降解机制，利用基因工程技术研制高效降解菌，具有重要的理论意义和深远的应用价值。

细菌降解LAS有明显的迟滞期。邻单胞菌，90－1菌株，约在1～6h后才进入对数增长期。在这段时间内发生了许多酶的合成。属于诱导酶类。促使苯环解开的几个关键酶，在降解LAS的过程中，明显受激发，为迅速获得大量高降解活力的细胞，张蔚文等研究了邻单胞90－1菌株降解酶的诱导生成条件。采用多因子正方法，确定降解酶活产生的最佳条件如下：培养时间，16h；温度，30℃；H⁺浓度10^－8mol／L；酶母膏浓度，0．08%；LAS诱导浓度，10mg／L；通气状态，在250ml三角瓶中装诱导液75ml，未经诱发的细菌酶活单位为8．0，诱导后可达到19．2，提高了1．4倍，有显著诱导效果。其它碳源的存在，对LAS降解酶的生成有抑制。这属于一种分解阻遏作用，无论是在生活污水或是洗涤剂生产废水中，LAS总会和一定浓度的磷酸盐相伴存在，含量一般为LAS的1～3倍。三聚磷酸盐对LAS降解酶活的影响见表1。从表1可知，较低浓度的三聚磷酸钠，对LAS降解酶诱导无明显影响；浓度高时，则会抑制酶的生成。因此，对于含三聚磷酸钠浓度低的LAS废水，可采用一步法同时处理；而对于三聚磷酸钠含量高的废水，则应采用两步生化法处理，即将LAS和磷酸盐的处理分开。这样，才可得到较理想的LAS废水的处理效果。利用微量检压技术，测定诱导前后细胞以LAS为唯一碳源生长时的耗氧量，发现经诱导后细胞耗氧量的上升，十分迅速，可高于未诱导者2～3倍。

表1 磷酸盐对酶生成的影响

由于高浓度的LAS对活性污泥有很强的毒性，且可形成大量泡沫，使曝气过程无法进行。因此，目前用生物好氧法处理LAS的研究，大多是针对较低浓度的LAS。Stefan曾利用厌氧降解法处理100mg／kg的高浓度LAS废水，有一定效果，但其工艺复杂，较难控制。采用固定化细胞用于污染物处理(尤其对于芳香类化合物)，有一显著的优点，即固定化后，细胞抗污染物毒性作用的能力明显加强。为了探讨利用固定化技术处理高浓度LAS废水的可能性，张尉文等对邻单胞90－1号菌株，进行各种固定化处理，研究其降解100mg／LLAS的特性(表2)。表2中的4种固定化方法是，用20ml 4%海藻酸钠，20ml 2%琼脂，1．0gCM纤维素和1．0g DEAE纤维素，分别包埋或吸附5mg干重的完整细胞。然后测定对100mg／LLAS的降解能力和以酶活保存率表示的忍耐力，降解温度皆为35℃。反应在150ml反应瓶中进行。内含25ml100mg／LLAS液，反应时间为5h。取出后，用6mol／1HCl中止反应，然后测定上清液中LAS残留量。从表1还可以看出，海藻酸钠法固定的降解率最高，可达92%；其次为琼脂法固定，降解率为86%；而同样浓度的未固定化细胞降解率，仅为52%，对于100mg／LLAS的忍耐力，也以海藻酸钠法固定的细胞为最优，其次为琼脂法，而未固定化细胞的酶活保存率仅为16%。结果表明，经固定化后，细胞抵抗100mg／lLAS的能力确有明显上升；而且；包埋法固定比吸附法固定对细胞的保护作用更好。包埋法固定的细胞抗LAS毒性能力加强，是由于载体对LAS扩散有阻碍作用。因而使固定化细胞内部LAS的实际浓度低于100mg／L，故毒性减小。

表2 不同固定方法对细胞降解力和忍耐力的影响

用海藻酸钠固定的最佳浓度和用量，分别为4．0%和20ml，菌体干重为5mg，固定化细胞胶珠直径为0．65cm。在此条件下，降解100mgLLAS的比率和忍耐力均可达90%以上，且有较好的操作稳定性，连续反应3次无明显酶活下降。在室温下，可保存半个月，4℃冰箱可保存1个月，酶活无明显下降。另外，酶活下降的细胞还可以重新培养以恢复酶活，在最佳重培养条件下，恢复的固定化细菌酶活可提高116%。总之，固定化技术的使用，不仅使LAS降解工艺自动化、连续化，降低成本，且使好氧法处理高浓度LAS废水成为可能，在实际应用中有良好前景。

总的来说，有关LAS污染治理的研究并不多，对于LAS在自然界中的迁移规律，它对土壤和水体中微生物群落的影响，LAS降解菌的生理特性及其降解LAS的特点等，都还缺乏深入的探讨。应着于从微生物学角度开展较深入的应用理论研究，以求加深对LAS降解机制的认识，科学地开展治理实践。关于洗涤剂污染治理研究多集中于LAS的降解，而对于洗涤剂中另一个主要成分三磷聚酸钠的污染治理却未结合起来加以考虑。国外是采用生产无磷洗涤剂，用柠檬酸钠，琥珀酸或氮川三醋酸钠等几百种低污染、易分解物质替代磷，进行根本性治理。中国这方面工作当待开展。洗涤剂磷盐含量大多高于15%，少数甚至达45%。这种现状使洗涤剂污染治理由单纯的LAS降解变成LAS与磷盐的共同处理，预计今后在这方面的研究将会成为重点。

(云南大学张蔚文、张灼撰)

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