3.2.6多环芳烃在土壤中的迁移转化在线视频

大家好

下面我们一块来学习

另外一种土壤中典型的有机污染物

也就是多环芳烃的迁移转化方式

多环芳烃指的是

两个以上苯环连接在一起的化合物

由usepa提出

现在得到很多国家承认

或者说一个共识的

16种优先控制多环芳烃

我们叫优控多环

是土壤环境中

多环芳烃迁移转化

与污染控制的重点

那么我现在列出来了几种重要的

优控多环芳烃的种类像萘

蒽菲芘苯并a芘等

其中苯并a笓

是致癌多环芳烃中一种非常典型的代表

也是焦化厂等我们煤炭系统行业的

土壤中的一种特征污染物

而多环芳烃分成不同的类型

主要分为联苯类

多苯带

多脂肪烃

稠环芳香烃等

多环芳烃是最早发现

且数量最多的致癌物

超过了400种

其危害途径非常广泛

主要通过呼吸

饮食

吸烟

皮肤接触等对人体和生物体产生危害

多环芳烃的新纯水分配系数高

水溶性低

易于从水中分配到生物体

或土壤沉积物中

多环在土壤中可以通过溶解吸附等

发生迁移

特定条件下也可以被生物降解和利用

在土壤环境中发生迁移和转化

因此我们可以说

土壤是多环芳烃的重要载体

其在土壤中具有较高的稳定性

而多环芳烃在土壤中的铅与转化规律

总结起来包括挥发淋滤

吸附和降解

下边我们来讲解它的典型过程

我们来看多环芳烃在土壤中的吸附

土壤矿物质和有机质复合体

形成团粒结构混合物

可有效吸附土壤中的多环芳烃

其影响因素包括几个方面

如土壤有机质的性质

土壤矿物质的含量

土壤含水率的高低

土壤中其他溶剂的存在和浓度高低等

而多环芳烃在土壤中的转化

则包括了两大类

即非生物降解和生物降解

两者结合就是我们土壤中多环芳烃的

一个整体的降解和去除

首先我们来看

土壤中多环芳烃的非生物降解

包括光解和化学氧化

其中由于土壤光穿透性差

因此光解仅发生在土壤的表层

非主要途径

而土壤中多环的

主要的非生物降解途径

就是光化学氧化

无光照条件下

土壤中多环芳烃的

主要非生物降解途径

下面我们来看土壤中多环芳烃的

化学氧化及其强化

有研究者发现

粘土表面的三价铁离子的存在

会促进多环芳烃的氧化

且产物更易被微生物降解

其中离域能相对较低的

多环芳烃分子的降解速率较高

而黏土表面且离子的水化

及其与有机酸分子的络合

均会在不同程度上影响

其催化降解多环芳烃的能力

下面我们来看

土壤中多环芳烃的生物降解

多环芳烃在土壤中的生物降解

是其在土壤中迁移转化

非常重要的途径

土壤中微生物通常不只利用一种碳源

而是同时利用多种碳源

因此供代谢过程作为一种生物技术

在多环芳烃等芳香族化合物

生物降解中

得到了广泛的应用

多环芳烃的它的苯环数

和它的生物可降解性

会呈明显的负相关

一般情况而言

高分子多环芳烃的生物降解

都以共代谢方式开展

供代谢作用

可以提高多环芳烃的生物降解效率

可以改变微生物能源

与碳源的底物结构

增大微生物对碳源和能源的选择范围

总体而言

土壤中多环芳烃的生物降解的途径

可以分成两大类

即胞外的一个降解

和生物细胞内的降解

那么它的途径和机制也可以分成两个

方面

对于细胞外的降解

也就是土壤环境中可以通过生物吸附

降解等胞外酶的作用下

通过不同的代谢方式

结合土壤中活性物质的存在

和它的作用

最终使多环芳烃

矿化成二氧化碳和水

而对于胞内机制而言

微生物的细胞的胞内的像水解酶

然后氧化酶等等

可以通过对于多环芳烃的

多部的代谢过程

通过像贝塔氧化 tca循环等

最终将多还芳烃矿化为二氧化碳和水

下面我们就来看

土壤中多环芳烃的共代谢讲解

共代谢是指微生物

从其他底物获取大部分

或全部碳源和能源后

将同一介质中有机化合物降解的过程

再有其他碳源和能源存在的条件下

微生物酶活性性会增强

从而降解非生长机制的效率

也会提高的这样的一种现象

微生物的生长机制和非生长机制供酶

或是在污染物

完全氧化为二氧化碳和水的过程中

许多酶或微生物共同参与

是供代谢的一个重要的特征

我们来看生长机制和非生长机制

生长机制是可以被微生物利用

作为唯一碳源和能源的物质

相对而言

非生长机制就是

不能作为微生物的唯一碳源和能源

其降解也不能导致微生物的生长

和能量的产生

但是在土壤环境体系中多环芳烃

可以通过微生物利用生长机制时

非生长机制亦可被微生物产生的酶降解

或转化为不完全的氧化产物的

这样的一个过程和作用

而这种不完全氧化产物可

被其他微生物利用

并彻底降解

即我们所谓的生长机制

和非生长机制共代谢

或者我们叫做共同降解的

这样的一个过程

下面我们结合微生物

与不同多环芳烃之间的

相互作用关系特征

来讲解共代谢作用的这样的一个过程

和机制

我们以pah一和pah二来代表

不同的两种多环芳烃

那么他们对于

不同的微生物

可以有单独的降解作用

或者是有没有一个

成对降解的这样的一个特点

那么在不同的组合下

就会展现出不同的多环芳烃之间的

在土壤环境中降解的时候的

一个相互关系

以及我们可以看具体的

多环共同存在时候的实力

和参与作用的具体的微生物的种类

我们举几个例子

首先我们可以说在多环芳烃一和二

一代谢

二不代谢

在他们共同存在成对降解的时候

依然是多环芳烃一代谢二不代谢

那么我们就可以来总结

这两种多环芳烃

在特定土壤环境体系中就是

无共代谢作用的这样的一个特点

具体的例子像菲和笓

在甲单胞菌的作用下

就是无共代谢作用的降解

我们再来看

如果pH1是代谢

pH2单独降解的时候是不代谢

但是在其成对存在的时候

pah2依然是不代谢

同时能够降解和代谢的pH1

它的代谢速率也会降低

那么这就是一个不仅无供代谢作用

而且对于第一种多环芳烃

还有一定的抑制作用

比方说在红球菌作用下

芴和蒽共同存在时候的一个降解模式

另外像对于第一种多环芳烃式代谢的

第二种是不代谢的

但是在他们成对存在的时候

两种多环芳烃

都是不代谢的这样的一种情况的话

不仅无供代谢作用

对于第一种多环芳烃

还有有毒有害作用

那么一个具体的例子

就是荧蒽和萘共同作用

在红球菌的一个作用下

我们可以来看一个正向的

那么就是对于第一种多环芳烃是代谢的

第二种多环芳烃是不代谢的

但是对于它们成对存在的时候

不仅对于第二种多环芳烃是代谢

然后第一种多环芳烃也是代谢升高

也就是对两者都是有利的

那么这就是一种最为正向的结果

也就是说两种多环芳烃在土壤体系中

有共代谢作用

而且还有一定的协同作用

具体的例子是菲和芴

在红球菌

共同降解的这样的一个

存在的情况下的

这样的一种反应

所以我们说

微生物在于不同多环芳烃之间的

相互作用的时候

它的一个供代谢的特征会有一定的

变化或者说差异

这是我们需要大家需要注意的

下面我们来看一个具体的例子

黑麦草和分支杆菌作用可以通过

在不同时期改变微生物群落结构

增加细菌多样性

刺激双加氧酶基因的表达方式等

来促进农田土壤中多环芳烃的降解

那么大家注意

这与我们前面讲的植物根基区效应

对于有机污染物

也包括多环芳烃降解的一个促进

起到一个重要的作用

那么这一部分的内容就到这里

谢谢大家