微生物降解DDT的研究进展

刘橦昕 叶嫣然

（河南大学迈阿密学院 河南开封 475004）

重金属、农药等严重损害了环境，并且污染带来的影响还在持续，污染类型也在向复合型污染转变[1]。DDT 相对稳定且生物可降解性相对较弱，属于环境里十分多见的相对复杂的有机氯农药类污染物，因此它比简单的有机物更难降解，半衰期也更长。

1 DDT 的毒理性

DDT 曾广泛在全国范围内使用，但由于它的难降解性和富集性，即使在1983年已禁止使用，现如今我国各个地区土壤中的DDT 含量还是严重超标。如果DDT 和其他物质结合，造成的危害更大。残留的DDT 跟随食物链进入机体，不利于机体健康。动物DDT 中毒后，会表现出对恐惧的异常敏感性，对正常的阈下刺激产生剧烈反应。随着中毒次数的增加，会产生像士的宁中毒一样的过敏性，如果保持食物摄入，那么震颤可能持续数周或者数月。DDT 会导致人体的生殖系统受到影响，生殖能力减弱、行为异常、荷尔蒙紊乱、免疫受限与中枢神经及各器官组织的紊乱等[2]。所以，处理被污染的土壤是我们现在需要解决的首要问题。

2 DDT 的微生物修复方法

现如今，物理法和化学法的缺点明显，DDT 土壤修复重点借助生物法。比如植物修复、微生物修复及植物微生物联合修复等三大方式，文章具体说明微生物修复法的研究情况。

微生物修复表示微生物通过有机污染物给仅有碳源与能源，或和别的有机物质开展共代谢等手段完成污染修复的方式。微生物降解DDT 还包括细菌与真菌两大类降解。细菌降解主要通过还原脱氯降解DDT、脱氯化氢之后开环降解DDT、直接开环降解DDT 三大手段。真菌利用还原脱氯手段或借助羟基化反应完成DDT 的降解[3]。

2.1 专性降解菌

这类微生物包括在环境影响下具有降解能力的土著菌，但土著菌有生长缓慢、抗干扰能力弱等特性，对DDT土壤没有显著的修复作用。潘淑颖了解到，比较在土壤里分离所得的土著微生物来看，白腐真菌更能够降解土壤[4]，也能够通过基因工程方式开展培养，但这项技术是否被应用和发展在国际上还存在争议。在被DDT 污染的区域也可获得对DDT 有抗性或者有分解能力的微生物。研究人员可在被污染的土壤、污水中分离出专性降解菌或在实验室培养获得[2]。

现在学术界十分关心污染区对专性降解菌的分离。李红权等在化工厂收集土样、分离、筛选好1 株可以于好氧环境中有相对可观的DDT 降解率的菌株DH-7，且进行深入分析，发现该菌株对DDT 10 d 的降解率是73.6%，改善培养环境滞后，发现该数值提高至 81.4%[3]。Adi Setyo Purnomo 等从牛粪堆肥中分离并鉴定了14 个真菌菌株，这些真菌在马铃薯右旋糖肉汤培养基中，在30 °C 和60 °C 时均具有很高的降解DDT 的能力[5]。

2.2 植物根际促生菌

植物根系对于微生物的强化影响表现在给微生物带来氧气保障其在根系位置的好氧功能，并给其带来影响，确保根系的相关菌群有良好的环境且促发对微生物的降解，提高降解水平[2]。郑学昊利用加入根际促生菌与木质素对“鼠李糖脂强化油菜-专性降解菌联合修复 DDTs-PAHs 污染土壤”展开调控，发现根际促生菌与木质素联合调控方式能显著祛除DDTs，甚至有27.48 %的去除率[6]。

2.3 表面活性剂

表面活性剂表示尾端包括了非极性、疏水性基团，头端包括了极性、亲水性基团且能够让表面张力减小并存在表面活性的物质之一。疏水性有机化合物 DDT 能渗透到非极性内核，水体里的溶解水平就会明显增强。表面活性剂包括了离子型（阳离子与阴离子）、非离子型、两性型、复配型与其他型等各类。且于20世纪70年代研究所得的生物表面活性剂备受关注，它一般是由微生物或者植物生长发育或繁殖过程中培养所产生的[2]。在降解DDT 的过程中，表面活性剂是常常使用的，并且产生了较好的效果。

不同的表面活性剂往往有不一样的洗脱成效。章瑞英等了解到因为洗脱液里 Tween60 与SDS 质量水平不断增加，土壤里的DDTs 的总洗脱效率慢慢提高，一次性洗脱时最大洗脱效率各自是43.60 %与34.62 %。土壤里六种DDT的洗脱情况差异明显，Tween60 对2,4’-DDD 有55.12 %的洗脱率，而对4,4’-DDD 可以达到54.09 %；SDS 对2,4’-DDD 有 59.99 %的洗脱率，而对4,4’-DDD 的数值是57.10 %[8]。这说明一样的洗脱剂会对不一样的DDT 产生不同的洗脱成效。

2.3.1 表面活性剂能在一定程度上促进微生物降解DDT的程度

肖鹏飞等对非离子表面活性剂Tween60 和阴离子表面活性剂SDS 在单一与联合两大手段降解人工污染黑土里白腐真菌Phlebia lindtneri GB1027 的DDT 的效果进行了分析。数据显示Tween60 与SD 对于DDT 的降解水平均存在相应的影响，特别是两类表面活性剂具有 1.0mg/g 的数值时，土壤中里DDT 能够完成62.9%与53.9%的降解率。Tween60 和SDS 以相应比例联合之后对DDT 的去除率次序为：Tween60 -SDS(3:1)＞Tween60 -SDS(2:1)＞Tween60 -SDS(1:1)[11]。

2.3.2 生物表面活性剂

从微生物中获取的生物表面活性剂也有非常好的洗脱效果。Wang 等发现化肥+高羊茅，化肥+高羊茅+假单胞菌的去除率分别为59.4%、65.6%，肥料控制（40.3%）[10]。

生物表面活性剂和不同的表面活性剂混合在一起，可以取得更好的降解效果。杨慧娟等使用20 mL 浓度为20 g/L的AGP0810 和皂角苷以及10 mL 浓度为5 g/L 的AGP1214超声振荡 30 min，DDT 的去除率为21.79 %～91.63 %[7]。陈苏等借助混合表面活性剂十二烷基苯磺酸钠与吐温 80（Tween80），份额是2∶3 和生物表面活性剂-鼠李糖脂（RL）当成供试表面活性剂，进行5 个月处理的混合表面活性剂-降解菌后发现H70 +N 对DDT 的降解率最高，数值为63.98 %；生物表面活性剂-降解菌的处理中最显著的是RL20 +N 对DDT 的降解率为45.64 %；混合表面活性剂-降解菌的处理情况比生物表面活性剂-降解菌好，H70 +N 最优秀，为63.98 %[11]。

3 外界环境对微生物降解DDT 的影响

在微生物降解DDT 时，外界环境不同，对DDT 的降解效果也会产生影响，例如pH、温度、降解时间、外加碳源物质、土壤结构等方面。

3.1 外加碳源物质

在微生物降解过程中，DDT 难以成为唯一提供能源和碳源的物质，代谢活动所需要的碳源往往需要其他物质来提供。植物-微生物共同对DDT 进行降解便属于利用植物根系分泌物给专性菌的共代谢反应带来足够的碳源来促进DDT 进一步降解。Hua 等了解到，加入葡萄糖，将DDT 作为唯一碳源和能源培养出的D6 菌株对DDT 的降解在统计学上显著增强（p≤0.05）[12]。王婷研究外加药剂（还原剂和有机碳源混合物料）和不加药剂的循环序批式厌氧-好氧生物堆制技术对土壤有机氯的降解，发现添加药剂的DDT降解率为40.38 %，未加药剂的降解率为31.22 %，降解率提高了9.16 %[13]。潘淑颖等了解到进行 DDT 降解的时候，添进有机质当成共代谢底物，能够让其产生足够可观的降解水平[14]。

3.2 pH、温度和反应时间

在微生物降解DDT 的过程中，不同的pH、不同的温度和不同的反应时间也会对降解效率产生影响。蒋金会分离所得的高效降解细菌分析了不一样的时间、pH、温度和底物水平影响细菌降解水平与生长量的情况。数据显示，这一菌株5 d 可以对 10 mg·L-1DDT 实现55.0%的降解率，而对10 mg·L-1DDE 达成39.88 %；pH6.0～8.0 有最高的降解率，细菌的生长量能够于中性与偏碱性环境实现最高水平；底物水平是10 mg·L-1 时降解率最显著，细菌的生长与降解均需合理的温度，30 环境中的降解率与生长量[15]最可观。

3.3 降解菌株的浓度

赵煜坤了解到降解菌与土壤里的菌体水平会对其降解农药残余情况产生明显作用，降解菌会因为土壤里农药残余数值减少慢慢消亡。土壤里的降解菌大部分是进入土壤里1d 之后消亡的。如此表示通过降解菌剂的土壤农药残留原位生物修复作用最显著[16]。

3.4 土壤

土壤也会对微生物降解DDT 有很大影响，不一样的土壤代表不一样的有机质、温度与水分数值，所生长的植物根系分泌的醇类、酶类、糖类也会对土壤的各项指标产生影响。Zhang 发现就系统发育多样性和系统型丰富度而言，总体微生物多样性与土壤中六氯环己烷和二氯二苯基三氯乙烷的含量以及其他土壤特性（包括总氮、溶解有机碳、pH 和植被）相关。多元回归树（MRT）分析显示，植被明显影响土壤微生物的种类，在总变化里占比31.8%，其次是OCPs（28.3 %），总氮（12.4 %），溶解性有机碳（6.3 %）和pH（2.4 %）[17]。

蚯蚓是大型土壤生物分解者里很关键的结构之一，土壤的改造能力很显著，能显著消耗有机物并加速反应，被叫做“生态系统工程师”，对于土壤生态的保护与优化存在显著价值。蚯蚓利用吞食、挖穴等活动，改善土壤理化性质，增加微生物与有机污染物的接触机会，提高其生物有效性。蚯蚓代谢物除了能被土壤微生物当成碳源，也可以进一步增加其数目与活性[18]。