应用表面活性剂强化环境有机污染物生物降解的研究进展

潘涛， 余水静， 邓扬悟， 董伟

(江西理工大学江西省矿冶环境污染控制重点实验室，江西 赣州341000)

应用表面活性剂强化环境有机污染物生物降解的研究进展

潘涛， 余水静， 邓扬悟， 董伟

(江西理工大学江西省矿冶环境污染控制重点实验室，江西 赣州341000)

环境有机污染物难以进行生物降解的主要原因包括两个方面:一是污染物浓度高，生物毒性较大;二是污染物水溶性较低，微生物难以接触到，而表面活性剂强化技术可以有效解决以上问题.文章针对这两种难降解有机污染物，系统介绍了表面活性剂的作用机理.总结了表面活性剂强化5种主要环境污染物的微生物降解，包括染料、脂肪烃、单环芳烃、多环芳烃和卤代芳烃.同时，为避免表面活性剂的二次污染问题，简单阐述了其在环境中的降解行为.最后，对表面活性剂在环境有机污染物生物降解中进一步研究和应用前景进行展望.

表面活性剂;生物表面活性剂;生物降解;有机污染物

近些年来，人工合成化学品造成的环境污染问题越来越严重，也引起了人们的普遍重视.包括染料、脂肪烃、单环芳烃、多环芳烃和卤代芳烃在内的五大类环境有机污染物更是环境治理的重中之重.相对于物理化学处理方法来说，采用生物治理的方法具有成本低、效果彻底、环境友好和无二次污染等优势.但是生物处理过程中，污染物的生物降解会受到污染物生物毒性大、生物利用率低等因素限制.表面活性剂的引入可有效解决这些限制因素.选择合适的表面活性剂，可减缓降解微生物细胞毒性、提高污染物的生物利用度，达到强化环境污染物微生物降解的目的[1-2].

1 表面活性剂

表面活性剂(Surfactant)的分子结构具有两亲性:一端为亲水基团，另一端为疏水基团.在水溶液中，当表面活性剂的浓度超过一个临界值，表面活性剂的分子会自发形成胶束，此时的表面活性剂浓度被称为临界胶束浓度 (Critical micelle concentration，CMC).当表面活性剂水溶液浓度高于CMC时，溶液的表面张力、粘度、吸附性和增溶能力等都会发生显著变化.亲水亲油平衡值(Hydrophile-lyophile balance，HLB)是一个衡量表面活性剂极性的重要参数.HLB值越高，表面活性剂在水中的溶解度越大.

根据亲水基团的性质，表面活性剂可分为阴离子、阳离子、两性和非极性型.环境中常用的表面活性剂有十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate，SDS)(阴离子型)，苯扎溴铵(阳离子型)，卵磷脂(两性型)以及吐温类(Tween)(非离子型)等.在环境污染物的生物降解方面，非离子型表面活性剂的应用最广泛[3-6].

近年来，有关生物表面活性剂在环境中应用的报道越来越多[7].很多中微生物都可产生物表面活性剂.生物表面活性剂种类繁多，结构多样，一般可分为:①糖脂;②脂肤;③脂肪酸，中性脂质，磷脂;④聚合物;⑤微粒.一般来说，在工业化应用的时候，人们普遍认为生物表面活性剂更加低毒和环境友好.然而，在自然界中，微生物分泌生物表面活性剂一般用来抵抗外部环境，通过杀菌作用等以有利于自身在微生物群体中的竞争性优势 (例如，偏害共栖).因此，生物表面活性剂在环境中的原位应用，要充分考虑到其对环境微生物种群的影响.

2 表面活性剂在环境污染物生物降解中的应用

表面活性剂在环境污染物降解中的应用十分广泛.根据目标污染物的不同，可分为以下几大类.

2.1 染 料

染料废水的环境污染问题一直受到人们的普遍关注.其废水中含有大量的有机物和盐份，具有化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)高，色泽深，酸碱性强等特点，一直是废水处理中的难题.Saxena等研究了曲拉通X-100(Triton X-100，TX-100)、吐温80(Tween 80)和SDS对白腐真菌去除纸浆废水中颜色、木质素以及COD的作用，发现Tween 80的作用效果最显著.添加100 mg/L的Tween 80可将颜色、COD和木质素的去除率分别从34.49%、40.74%和16.38%提高到81.29%、75.35%和65.84%[8]，效果显著.Hadibarata等也发现，Tween 80可有效提高白腐真菌 Pleurotus eryngii F032对偶氮染料活性黑5(Reactive Black 5，RB5)的脱色效率[9].Avramova等详细对比了非离子表面活性剂TX-100、阳离子表面活性剂CTAB及阴离子表面活性剂月桂酰肌氨酸钠(SLS)对微生物脱色酸性橙Ⅱ(Acid orange 7，AO7)的效果.结果发现，TX-100和SLS会抑制染料的脱色，但阳离子型的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(Hexadecyl trimethyl ammonium Bromide，CTAB)可显著提高染料脱色率[10].作者认为这可能与阳离子型表面活性剂与细胞带不同电荷有关.CTAB可将染料牢固地结合在微生物细胞上，加快了底物传递作用，提高了染料的生物利用度.Gül等也发现，阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸盐(DBS)会抑制雷玛唑亮蓝(Remazol Blue)的生物脱色，而阳离子型表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)可显著增强微生物的染料脱色作用[3].

本研究团队尝试将由非离子表面活性剂水溶液形成的浊点系统应用在三苯基甲烷染料微生物脱色中[11].研究发现由聚乙二醇三甲基壬基醚3 (Tergitol TMN-3)和聚氧乙烯脂肪醇醚30(Brij 30)水溶液组成的浊点系统，不仅具有良好的生物相容性，同时可以调节染料的生物利用度，提高其降解效率[11].

2.2 脂肪烃

在石油工业天然气工业区附近的土壤及水体中，一般存在严重的脂肪烃污染.脂肪烃不溶于环境中的水环境，形成非水相，生物利用度低.表面活性剂的加入可将脂肪烃乳化，提高其生物利用度.在水溶液中添加300 mg/L的鼠李糖脂，十八烷在水中的分散浓度提高了4个数量级.1500 mg/L的十八烷84 h后降解了20%，而未添加表面活性剂的对照样品只有5%被降解[12].Churchill等发现，表面活性剂增强的生物降解作用似乎与降解微生物的细胞疏水性有关.添加TX-100和Tween 80，亲水的绿脓假单胞菌ATCC 9027和红平红球菌的十八烷降解速率增强，而对于疏水的对不动杆菌的十八烷生物降解不起作用[13].Owsianiak等的研究成果却得到了不同的结论.他们发现，离子型的表面活性剂鼠李糖脂和非离子型表面活性剂TX-100对微生物降解柴油的影响似乎只与菌种特异性有关，与细胞表面疏水性和表面活性剂类型无关[14].因此，表面活性剂类型与细胞疏水性是否影响到脂肪烃的生物降解，还需研究者进一步探索.

2.3 单环芳烃

单环芳烃污染物一般包括苯酚，甲苯和二甲苯等，主要存在于焦化废水和工业废气当中，可污染地下水、河流和大气.丁莹等通过添加TX-100、CTAB，Tween 80和鼠李糖脂强化热带假丝酵母CICC 1463降解苯酚，结果发现CTAB具有生物毒性抑制了苯酚的降解.低浓度的Tween 80，TX-100和鼠李糖脂可促进苯酚降解，并且微生物可利用鼠李糖脂作为辅底物[15-16].Chan等研究了Brij 30和Brij 35在生物滴滤池中对甲苯生物降解的作用，发现表面活性剂的加入增强了甲苯在水中的溶解，却抑制了甲苯的生物降解[17-18].Inakollu等则通过加入两种鼠李糖脂生物表面活性剂，将苯和甲苯的降解速率常数分别提高了近25%和27%[19].

2.4 多环芳烃

环境中的多环芳烃 (Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)主要来源于煤和石油的燃烧，大多吸附在大气和水中的微小颗粒物上.大气中的多环芳烃又可通过沉降和降水冲洗作用而污染土壤和地面水.通常情况下，多环芳烃的环越多越难生物降解.目前，对表面活性剂影响多环芳烃微生物降解的研究比较多.1995年，大多数研究者们在探索表面活性剂在多环芳烃生物降解过程中是否会产生积极的作用.Deschenes等发现阴离子表面活性剂SDS可以增溶四环以下的多环芳烃，却抑制了其生物降解[20].Liu等发现在萘微生物降解过程中，添加非离子表面活性剂Brij 30和TX-100不会抑制菌的生长和萘的降解[21].Tsomides等测试了15种表面活性剂对菲生物降解的影响，发现除TX-100外，其他表面活性剂都对多环芳烃降解菌有毒性作用[22].由于表面活性剂在多环芳烃生物降解中的不确定性，1996年Grimberg，S等建立了菲在非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚10 (Tergitol NP-10)中的增溶及生物降解模型，采用的菌种为施氏假单胞菌P16[5].作者发现，虽然增溶在胶束中心的菲生物利用度为0，但这种增溶作用加快了菲在胶束和水溶液间的传质速率，因此强化了其生物降解.此模型对多环芳烃在表面活性剂胶束水溶液中的生物利用度有一定的指导作用.随后，表面活性剂增强多环芳烃生物降解的报道越来越多，多采用非离子型表面活性剂[23]，如Triton X-100[2，24-28]，Tergitol NP-10[29]，Igepal系列[29]，Tween系列[1，24，30-33]，Brij系列[34-38]及生物表面活性剂鼠李糖脂[39-40]等.

2.5 卤代芳烃

滴滴涕(Dichlorodiphenyltrichloroethane，DDT)是一种有机氯杀虫剂，属神经及实质脏器毒物，对人和大多数其它生物体具有中等强度的急性毒性.从1989年至今，表面活性剂TX-100，TX-114，TX-405，Brij 35，SDS和CTAB等对DDT的增溶研究都是一个热门话题[41-42].1996年，You等发现表面活性剂可增强DDT的厌氧生物转化[43].随后，Aislabie等详细总结了DDT的微生物转化及表面活性剂的作用[44].他指出，由于DDT在土壤中的生物利用度很低，用表面活性剂预处理污染土壤是必须的步骤[44].用表面活性剂处理后，DDT增溶在表面活性剂的胶束当中，提高了DDT的表观溶解度，同时提高了DDT的生物利用度[45].Baczynski等加入0.5 mmol/L Tween 80可将DDT的转化率提高2倍[4].升高表面活性剂浓度到1.25 mmol/L，DDT的转化效率却下降到对照样品同等水平，并且不利用产物4，4-二氯二苯甲酮(4，4’-dichlorobenzophenone，DBP)的形成[4].这主要是由于表面活性剂过高会影响DDT从胶束向水中的传质过程，最终影响其生物利用度[46].

多氯联苯(PCB)是典型的卤代芳烃污染物.多氯联苯极难溶于水而易溶于脂肪和有机溶剂，并且极难分解，因而能够在生物体脂肪中大量富集，有很强的生物毒害作用.多氯联苯的化学性质非常稳定，很难在自然界分解，属于持久性有机污染物的一类.1998年，Fava等研究了多氯联苯污染土壤异位生物修复过程中，表面活性剂的作用.他们发现在泥浆状态时，TX-100抑制了多氯联苯的生物利用度而皂树(Quillaya Saponin)可轻微地增强多氯联苯的生物降解;在固定床反应器中，TX-100不会抑制微生物活性并轻微地增强了多氯联苯的生物降解，而皂树对多氯联苯的生物降解没有影响[6]. Rojas-Avelizapa等分析了3种非离子表面活性剂Tween 80，Tergitol NP 10和TX-100对多氯联苯生物降解的影响，Tween 80效果最佳，多氯联苯的降解率达到39%～60%[47].一些生物表面活性剂不仅能够增溶多氯联苯，还可作为降解菌的碳源被生物利用，可避免表面活性剂的二次污染[48-49].Singer等利用三油酸山梨坦(sorbitan trioleate)作为表面活性剂和降解菌的唯一碳源，增强二氯联苯的降解[50].

多溴联苯醚(Poly Brominated Diphenyl Ethers，PBDES)是一类环境中广泛存在的全球性有机污染物.由于其具有环境持久性、远距离传输、生物可累积性及对生物和人体具有毒害效应等特性，对其环境问题的研究已成为当前环境科学的一大热点[51-52].PBDES的微生物降解在处在起始阶段，相关报道不多[53].其中表面活性剂对PBDES微生物降解的强化作用只有国内南京大学的高士祥教授团队做了相关研究，发现Tween 80和β-环糊精可增强十溴联苯醚BDE-209的好氧生物降解，处于国际领先水平[54-55].

3 表面活性剂强化环境污染物生物降解的机理分析

不同性质的环境有机污染物，表面活性剂的作用机理也有所不同.

3.1 对溶解度高、毒性大污染物的强化机理

对于染料废水，含酚废水等含有亲水性污染物的环境污染源，表面活性剂的加入主要是解除污染物对微生物的底物抑制及生物毒性作用.在传统的微生物处理系统中，由于废水中有机物浓度非常高，降解微生物的细胞及酶活性受到抑制甚至导致细胞凋亡.添加表面活性剂后，污染物会被细胞增溶到表面活性剂的胶束当中，降低了水溶液中污染物的含量.研究表明，胶束内底物的生物利用率为0[56].这样一来，虽然微生物处理系统中污染物总量没变，但是可生物利用的毒性污染物浓度降低，解除了其微生物的底物抑制及毒性作用，从而加强了污染物的生物降解.随着水溶液中污染物的减少，胶束中的污染物也会进一步分配到水相当中，可进一步被微生物降解[8-10].

3.2 对输水性强、难利用污染物的强化机理

对于疏水性有机物污染的污染源，如石油烃、PAHs或卤代芳烃污染的土壤，表面活性剂主要起乳化和增溶作用.在土壤中，污染物浓度较低，并且牢固地吸附在土壤颗粒表面和内部，难溶于土壤内部的水环境.这直接限制了污染物的生物利用度.在污染土壤中添加表面活性剂，通过乳化和增溶作用，可提高污染物在土壤水环境中的溶解度，加快污染物在土壤颗粒、表面活性剂胶束和水环境之间的传质作用[41-42].虽然增溶在胶束中心的污染物生物利用度为0，但这种增溶作用加快了污染物在胶束和水溶液间的传质速率，因此强化了其生物降解[5，56].

3.3 生物相容性

另外，表面活性剂对降解微生物的生物活性也有影响.微生物的细胞膜是由磷脂双分子层组成，具有两亲性.在水溶液中加入表面活性剂，微生物细胞膜受到表面活性剂的吸附作用，其通透性及流动性增强.污染物更容易跨膜进入微生物细胞内，有利于提高污染物降解速率.部分研究发现表面活性剂的加入，不仅没有提高污染物的降解效率，反而抑制的微生物的降解能力，这主要是因为表面活性剂对降解微生物的生物相容性较差，影响了微生物细胞的生理活性[15-18].Wang等研究表明，生物相容性与表面活性剂类型、浓度及菌种相关[57].因此，应用表面活性剂强化环境污染物的生物降解，生物相容性也是很重要的考虑因素.

4 表面活性剂的生物降解

尽管表面活性剂在环境污染物生物降解中的作用显著，但其是否会带来二次污染也是其规模应用所必须考虑的问题[58].一些好氧和厌氧的实验表明，环境常用的表面活性剂如SDS，Tween 80和TX-100等，可以在自然环境中快速的降解[59-61].而且，对于乙氧基非离子表面活性剂，降低亲水基团中氧乙烯单位的数量和增加疏水基团的线性度都会强化其生物降解[62].

有些表面活性剂及其代谢产物是有毒的，这类表面活性剂通常情况下应避免在环境中使用.如烷基酚羟乙基物表面活性剂在美国和几个其他国家被禁止使用，因为这些聚合物长链切断以后会增加疏水性和毒性[62].而且，烷基酚羟乙基物被报道会降解成顽固代谢产物，这种产物表现出微弱的女性雌激素的生物活性.高剂量摄入可能会导致癌症或者其他健康问题[62].

生物表面活性剂，如环糊精和鼠李糖脂等，相对于商业合成表面活性剂更容易降解，不会产生二次污染.尽管生物表面活性剂或者改良环糊精对于环境污染物的修复前途广阔，但是表面活性剂的生物合成还属于新兴技术[7].其规模化工业应用受到成本的限制，还有很长的一段路要走.

5 展 望

表面活性剂在环境污染物生物修复中的应用日趋成熟，无论是原位修复(in-situ)还是异位修复(ex-situ)都有规模化应用的先例.但是不同污染物在表面活性剂中的增溶方式和原理，胶束内污染物的生物利用度，微生物细胞活性的影响机理都还是存在争议的问题，研究者有必要做进一步的探索.生物表面活性剂在环境中规模化应用还需解决成本问题，表面活性剂性质均一程度问题等.

非离子表面活性剂在一定温度或添加物存在下，可以形成浊点系统[57].目前，浊点系统作为一种优秀的新型两相分配系统，在微生物生物转化方面应用广泛[63].本项目团队率先尝试了浊点系统在染料微生物脱色中的应用，并取得初步成功[11]. Pantsyrnaya等研究了菲在Brij30形成的浊点系统中的生物降解行为，发现浊点系统可以强化PAHs的生物降解[64].因此，浊点系统在环境有机污染物生物降解方面同样具有广阔的应用潜力.

[1]Sarma S J，Pakshirajan K.Surfactant aided biodegradation of pyrene using immobilized cells of Mycobacterium frederiksbergense[J]. International Biodeterioration and Biodegradation，2011，65(1):73-77.

[2]Zhou Y，Zhang J，Su E，et al.Phenanthrene biodegradation by an indigenous Pseudomonas sp.ZJF08 with TX100 as surfactant[J]. Annals of Microbiology，2008，58(3):439-442.

[3]Gül üD，Dönmez G.Effect of surfactants on remazol blue bioremoval capacity of Rhizopus arrhizus strain growing in molasses medium[J].Fresenius Environmental Bulletin，2011，20 (10A):2677-2683.

[4]BaczynskiT P，PleissnerD.Bioremediation ofchlorinated pesticide-Contaminated soilusing anaerobic sludges and surfactant addition[J].Journal of Environmental Science and Health-Part B Pesticides，Food Contaminants，and Agricultural Wastes，2010，45(1):82-88.

[5]Grimberg S J，Stringfellow W T，Aitken M D.Quantifying the biodegradation of phenanthrene by Pseudomonas stutzeri P16 in the presence of a nonionic surfactant[J]. Applied and Environmental Microbiology，1996，62(7):2387-2392.

[6]Fava F，Di Gioia D.Effects of Triton X-100 and Quillaya Saponin on the ex situ bioremediation of a chronically polychlorobiphenylcontaminated soil[J].Applied Microbiology and Biotechnology，1998，50(5):623-630.

[7]Catherine N M.Environmental applications for biosurfactants[J]. Environmental Pollution，2005，133(2):183-198.

[8]Saxena N，Gupta R K.Decolourization and delignification of pulp and paper mill effluent by white rot fungi[J].Indian Journal of Experimental Biology，1998，36(10):1049-1051.

[9]Hadibarata T，Adnan L A，Yusoff ARM，et al.Microbial decolorization of an azo dye reactive black 5 using white-rot fungus pleurotus eryngii F032[J].Water Air and Soil Pollution，2013，224(6):1-9.

[10]Avramova T，Stefanova L，Angelova B，etal.Bacterial decolorization of acid orange 7 in the presence of ionic and non-ionic surfactants[J].Zeitschrift fur Naturforschung-Section C Journal of Biosciences，2007，62(1/2):87-92.

[11]Pan T，Ren S，Xu M，et al.Extractive biodecolorization of triphenylmethane dyes in cloud point system by Aeromonas hydrophila DN322p[J].Applied Microbiology and Biotechnology，2013，97(13):6051-6055.

[12]Zhang Y，Miller R M.Enhanced octadecane dispersion and biodegradation by a Pseudomonas rhamnolipid surfactant (biosurfactant)[J].Applied and EnvironmentalMicrobiology，1992，58(10):3276-3282.

[13]Churchill P F，Churchill SA.Surfactant-enhanced biodegradation of solid alkanes[J].Journal of Environmental Science and Health-Part A，1997，32(1):293-306.

[14]Owsianiak M，Szulc A，Chrzanowskit Ł，et al.Biodegradation and surfactant-mediated biodegradation ofdieselfuelby 218 microbial consortia are not correlated to cell surface hydrophobicity[J].Applied Microbiology and Biotechnology，2009，84(3):545-553.

[15]Liu Z F，Zeng G M，Wang J，et al.Effects of monorhamnolipid and Tween 80 on the degradation of phenol by Candida tropicalis[J]. Process Biochemistry，2010，45(5):805-809.

[16]丁莹，袁兴中，曾光明，等.表面活性剂对热带假丝酵母降解苯酚的影响[J].环境科学，2010，31(4):1047-1052.

[17]Chan W C，You H Z.Nonionic surfactant Brij35 effects on toluene biodegradation in a composite bead biofilter[J].African Journal of Biotechnology，2009，8(20):5406-5414.

[18]Chan W C，You H Y.The influence of nonionic surfactant Brij 30 on biodegradation of toluene in a biofilter[J].African Journal of Biotechnology，2010，9(36):5914-5921.

[19]Inakollu S，Hung H C，Shreve G S.Biosurfactant enhancement of microbial degradation of various structural classes of hydrocarbon in mixed waste systems[J].Environmental Engineering Science，2004，21(4):463-469.

[20]Deschenes L，Lafrance P，Villeneuve J P，et al.The effect of an anionic surfactant on the mobilization and biodegradation of PAHs in a creosote-contaminated soil[J].Hydrological Sciences Journal，1995，40(4):471-484.

[21]Liu Z，Jacobson A M，Luthy R G.Biodegradation of naphthalene in aqueous nonionic surfactant systems[J].Applied and Environmental Microbiology，1995，61(1):145-151.

[22]Tsomides H J，Hughes J B，Thomas J M，et al.Effect of surfactant addition on phenanthrene biodegradation in sediments[J]. Environmental Toxicology and Chemistry，1995，14(6):953-959.

[23]Iglesias O，Angeles Sanroman M，Pazos M.Surfactant-enhanced solubilization and simultaneous degradation of phenanthrene in marine sediment by electro-Fenton treatment[J].Industrial& Engineering Chemistry Research，2014，53(8):2917-2923.

[24]Yang J G，Liu X，Long T，et al.Influence of nonionic surfactant on the solubilization and biodegradation of phenanthrene[J]. Journal of Environmental Sciences，2003，15(6):859-862.

[25]Rodriguez S，Bishop P L.Enhancing the biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons:Effects of nonionic surfactant addition on biofilm function and structure[J].Journalof Environmental Engineering，2008，134(7):505-512.

[26]Lakshmi M B，Perumal V，Anandaraj，et al.Bioremediation of phenanthrene by mycoplana sp MVMB2 isolated from contaminated soil[J].Clean-Soil Air Water，2013，41(1):86-93.

[27]Jin H，Zhou W，Zhu L.Utilizing surfactants to control the sorption，desorption，and biodegradation of phenanthrene in soilwater system[J].Journal of Environmental Sciences-China，2013，25(7):1355-1361.

[28]Dave B P，Ghevariya C M，Bhatt J K，et al.Enhanced biodegradation of total polycyclic aromatic hydrocarbons (TPAHs)by marine halotolerant Achromobacter xylosoxidans using Triton X-100 and beta-cyclodextrin-A microcosm approach[J].Marine Pollution Bulletin，2014，79(1/2):123-129.

[29]Boonchan S，Britz M L，Stanley G A.Surfactant-enhanced biodegradation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons by stenotrophomonas maltophilia[J].Biotechnology and Bioengineering，1998，59(4):482-494.

[30]杨建刚，刘翔，余刚，等.非离子表面活性剂Tween20对菲生物降解的影响[J].环境科学，2004，25(1):53-56.

[31]臧淑艳，李培军，杨艳杰，等.Tween80作用下苯并(a)芘的微生物降解研究[J].辽宁工程技术大学学报，2007，26(3):467-469.

[32]Zhang D，Zhu L.Effects of Tween 80 on the removal，sorption and biodegradation of pyrene by Klebsiella oxytoca PYR-1[J]. Environmental Pollution，2012，164:169-174.

[33]Aryal M，Liakopoulou-Kyriakides M.Biodegradation and kinetics ofphenanthrene and pyrene in the presence ofnonionic surfactants by Arthrobacter strain sphe3[J].Water Air and Soil Pollution，2013，224(2):1-10.

[34]Kim I S，Park J S，Kim K W.Enhanced biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons using nonionic surfactants in soil slurry[J].Applied Geochemistry，2001，16(11):1419-1428.

[35]Bernardez L A.A rotating disk apparatus for assessing the biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons transferring from a non-aqueous phase liquid to solutions of surfactant Brij 35[J].Bioprocess and Biosystems Engineering，2009，32(3):415-424.

[36]Bueno-Montes M，Springael D，Ortega-Calvo J J.Effect of a nonionic surfactant on biodegradation of slowly desorbing PAHs in contaminated soils[J].Environmental Science and Technology，2011，45(7):3019-3026.

[37]Zhu H，Aitken M D.Surfactant-enhanced desorption and biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil[J].Environmental Science and Technology，2010，44(19):7260-7265.

[38]Pantsyrnaya T，Delaunay S，Goergen J L，et al.Biodegradation of phenanthrene by pseudomonas putida and a bacterial consortium in the presence and in the absence of a surfactant[J].Indian Journal of Microbiology，2012，52(3):420-426.

[39]Shin K H，Ahn Y，Kim K W.Toxic effect of biosurfactant addition on the biodegradation of phenanthrene[J].Environmental Toxicology and Chemistry，2005，24(11):2768-2774.

[40]Jorfi S，Rezaee A，Mobeh-Ali G-A，et al.Application of Biosurfactants produced by Pseudomonas aeruginosa SP4 for bioremediation of soils contaminated by pyrene[J].Soil& Sediment Contamination，2013，22(8):890-911.

[41]Kile D E，Chiou C T.Water solubility enhancements of DDT and trichlorobenzene by some surfactants below and above the critical micelle concentration[J].Environmental Science and Technology，1989，23(7):832-838.

[42]Wen X，Wang T T，Chen W W，et al.Adsorption of DDT in soil using a single and combined effect of cadmium and Tween80[J]. Chemistry and Ecology，2013，29(4):340-352.

[43]You G，Sayles G D，Kupferle M J，et al.Anaerobic DDT biotransformation:Enhancement by application of surfactants and low oxidation reduction potential[J].Chemosphere，1996，32(11): 2269-2284.

[44]Aislabie J M，Richards N K，Boul H L.Microbial degradation of DDT and its residues a review[J].New Zealand Journal of Agricultural Research，1997，40(2):269-282.

[45]Silva E J，Silva NMPRe，Rufino R D，et al.Characterization of a biosurfactant produced by Pseudomonas cepacia CCT6659 in the presence ofindustrialwastes and its application in the biodegradation of hydrophobic compounds in soil[J].Colloids and Surfaces B-Biointerfaces，2014，117:36-41.

[46]Yang S C，Lei M，Chen T B.Effect of surfactant Tween 80 on the anaerobic degradation and desorption of HCHs and DDX in aged soil under saturated condition with low liquid/solid ratio[J].Soil &Sediment Contamination，2014，23(7):715-724.

[47]Rojas-Avelizapa NG，Rodríguez-Vázquez R，Saval-Bohorquez S，etal.EffectofC/N/P ratioand nonionic surfactantson polychlorinated biphenyl biodegradation[J].World Journal of Microbiology and Biotechnology，2000，16(4):319-324.

[48]Viisimaa M，Karpenko O，Novikov V，et al.Influence of biosurfactant on combined chemical-biological treatment of PCB-contaminated soil[J].Chemical Engineering Journal，2013，220:352-359.

[49]G anesh-Kumar S，Kalimuthu K，Jebakumar S R.A novel bacterium that degrades Aroclor-1254 and its bphC gene encodes an extradiolaromatic ring cleavage dioxygenase (EARCD)[J].Water Air and Soil Pollution，2013，224(6):1-12.

[50]Singer A C，Gilbert E S，Luepromchai E，et al.Bioremediation of polychlorinated biphenyl-contaminated soil using carvone and surfactant-grown bacteria [J].Applied Microbiology and Biotechnology，2000，54(6):838-843.

[51]Xia C，Lam JCW，Wu X，et al.Levels and distribution of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs)in marine fishes from Chinese coastal waters[J].Chemosphere，2011，82(1):18-24.

[52]Huang Y，Chen L，Peng X，et al.PBDEs in indoor dust in South-Central China:Characteristics and implications[J].Chemosphere，2010，78(2):169-174.

[53]Deng D，Guo J，Sun G，et al.Aerobic debromination of deca-BDE:Isolation and characterization of an indigenous isolate from a PBDE contaminated sediment[J].International Biodeterioration and Biodegradation，2011，65(3):465-469.

[54]Zhou J，Jiang W，Ding J，et al.Effect of Tween 80 and βcyclodextrin on degradation of decabromodiphenyl ether(BDE-209)by White Rot Fungi[J].Chemosphere，2007，70(2):172-177.

[55]丁娟，周娟，姜玮颖，等.多溴联苯醚好氧生物降解研究[J].环境科学，2008，29(11):3179-3184.

[56]Wang Z.Bioavailability of organic compounds solubilized in nonionic surfactantmicelles[J].Applied Microbiology and Biotechnology，2011，89(3):523-534.

[57]Wang Z.Extractive whole cell biotransformation in cloud point system，in Non-Ionic Surfactants[M].New York:Nova Science Publishers，2010:83-136.

[58]Rebello S，Asok A K，Mundayoor S，et al.Surfactants:toxicity，remediation and green surfactants[J].Environmental Chemistry Letters，2014，12(2):275-287.

[59]Scott M J，Jones M N.The biodegradation of surfactants in the environment[J].Biochimica et Biophysica Acta-Biomembranes，2000，1508(1/2):235-251.

[60]Upadhye S S，Sonde R R.Degradation of sodium dodecyl sulfate by the bacterial isolates obtained from polluted aquatic bodies[J]. Journal of Pure and Applied Microbiology，2012，6(1):303-308.

[61]Ambily P S，Jisha M S.Biodegradation of anionic surfactant，sodium dodecyl sulphate by Pseudomonas aeruginosa MTCC 10311[J].Journal of Environmental Biology，2012，33(4):717-720.

[62]Saichek R E，Reddy K R.Electrokinetically enhanced remediation of hydrophobic organic compounds in soils:A review [J].Critical Reviews in Environmental Science and Technology，2005，35(2):115-192.

[63]WangZL，XuJH，ChenD J.Wholecellmicrobial transformation in cloud point system[J].Journal of Industrial Microbiology&Biotechnology，2008，35(7):645-656.

[64]Pantsyrnaya T，Delaunay S，Goergen J L，et al.Solubilization of phenanthrene above cloud point of Brij 30:A new application in biodegradation[J].Chemosphere，2013，92(2):192-195.

Advances in biodegradation research on environmental organic pollutants by surfactants

PAN Tao，YU Shuijing，DENG Yangwu，DONG Wei
(Jiangxi Key Laboratory of Mining&Metallurgy Environmental Pollution Control，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China)

The main reason that biological treatment of environmental organic pollutants is severely constrained mainly includes two aspects:first is high concentrations of pollutants with high biological toxicity;the second，pollutants are difficult in hydrophobic and to be absorbed by microbes.These problems can be solved by surfactant enhanced technology.In this paper，biodegradation mechanisms with surfactants were applied to two environmentalorganic pollutants.We summarized five majorsurfactant-enhanced biodegradation of environmental organic pollutants，including dyes，aliphatic hydrocarbons，single-ring aromatic hydrocarbons，polycyclic aromatic hydrocarbons，and halogenated aromatics.At the same time，to avoid the secondary pollution of surfactants，its degradation in the environment was also described.Finally，further research and application of surfactants in biodegradation of environmental organic pollutants were discussed and proposed.

surfactants;biosurfactants;biodegradation;organic pollutants

潘涛(1984- )，男，博士，讲师，主要从事疏水性有机污染物的萃取微生物降解等方面的研究，E-mail:t.pan@mail.jxust.edu.cn.

2095-3046(2015)01-0001-06

10.13265/j.cnki.jxlgdxxb.2015.01.001

X592

A

2014-09-25

国家自然科学基金资助项目(21407070);江西理工大学博士启动基金(jxxjbs 13018);江西理工大学校级课题(NSFJ2014-G02)