50-32-8 / 苯并(a)芘的降解方法

背景及概述^[1][2]

苯并芘（Benzopyrene），它是由一個(gè)苯環(huán)和一個(gè)芘分子結(jié)合而成的多環(huán)芳烴類(lèi)化合物，是一種常見(jiàn)的高活性間接致癌物，是目前世界三大強(qiáng)致癌物之一。根據(jù)國(guó)家《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，食用油中苯并芘含量的最高上限為10微克/千克。苯并[a]芘是一種具有潛在的致癌、致畸和致突變作用的5環(huán)結(jié)構(gòu)多環(huán)芳烴。其來(lái)源有天然源和人為源，多環(huán)芳烴主要的天然源包括生物合成、森林草原火災(zāi)以及火山活動(dòng)，主要人為源包括各種礦物燃料、木材、紙以及其它含碳?xì)浠衔锏牟煌耆紵Ｒ驯幻绹?guó)環(huán)保局列入優(yōu)先控制的有毒有機(jī)污染物黑名單。苯并[a]芘由于分子結(jié)構(gòu)內(nèi)苯環(huán)高度密集，辛醇-水分配系數(shù)高，故較難被一般植物所降解修復(fù)。

危害^[3]

苯并(a)芘是世界公認(rèn)的強(qiáng)致癌性多環(huán)芳烴污染物，這是因?yàn)槠渥?身具有五環(huán)結(jié)構(gòu)，因此能積累在生物體中，導(dǎo)致生物染色體發(fā)生畸變，無(wú)序合成DNA，進(jìn)而威 脅到人類(lèi)健康。苯并(a)芘在環(huán)境中分布很廣。人們通過(guò)呼吸、飲水和進(jìn)食等途徑都可能攝取到 苯并(a)芘。世界保健署和國(guó)際癌研究署曾將苯并(a)芘定為2A類(lèi)物質(zhì)；美國(guó)環(huán)保局已將其列入優(yōu)先 控制有毒有機(jī)污染物的黑名單。由于苯并(a)芘的次生代謝產(chǎn)物通常具有更強(qiáng)的毒性，因此利用 微生物實(shí)現(xiàn)苯并(a)芘的有效降解一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，但一直未能取得突破性進(jìn)展。

降解^[2]

(1)菌種選擇與馴化。確定了真菌黑曲霉為苯并(a)芘的降解菌，為了提高真菌黑曲霉對(duì) 苯并(a)芘的降解率，對(duì)真菌黑曲霉進(jìn)行馴化，具體的方式是在培養(yǎng)液中接入該菌種，然后按照 一般的馴化方式階梯性加入一定濃度的目標(biāo)污染物苯并(a)芘，2個(gè)月后馴化基本完成。

(2)菌種保存培養(yǎng)。選擇試管斜面保存作為菌種的保存方式。其中試管中的固體培 養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)基，培養(yǎng)基成分按每升所含物質(zhì)的重量并以克為單位(g/L)為：土豆200g； 蔗糖20g，瓊脂20g；蒸餾水1000mL.經(jīng)高壓滅菌鍋滅菌后，在試管斜面中接入真菌黑曲 霉，使之起到活化和留種作用，將接入菌種的試管放入搖床，控制搖床轉(zhuǎn)速為150r/min， 在28℃～30℃溫度下于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7天。

(3)真菌黑曲霉種子培養(yǎng)。將種子培養(yǎng)液高壓滅菌后，將固體培養(yǎng)基培養(yǎng)出的菌種 接入種子培養(yǎng)液并置入搖床中進(jìn)一步繁育擴(kuò)大，搖床轉(zhuǎn)速為150r/min，在27℃～29℃下培 養(yǎng)12～18h。然后即可按比例接入到被苯并(a)芘污染的廢水中進(jìn)行降解處理。其中真菌黑曲霉 的種子培養(yǎng)液成分，按每升營(yíng)養(yǎng)液所含物質(zhì)重量以克為單位(g/L)為：NH4NO3，1； MgSO4·7H2O，0.2；CaCl2·2H2O，0.01；FeSO4·7H2O，0.01；KH2PO4，0.4；Na2HPO4·12H2O，0.6； MnSO4，0.02；葡萄糖，0.5。

(4)苯并(a)芘進(jìn)行降解處理。利用篩選馴化出比較好的真菌黑曲霉，對(duì)污水中的污染物 苯并(a)芘進(jìn)行降解，其條件是：苯并(a)芘的濃度為＜150mg/L；真菌黑曲霉種子液的加入量按重量 百分?jǐn)?shù)計(jì)為污水重量的10％；pH值為5.0?7.5；共代謝底物是琥珀酸鈉，濃度低于苯并(a)芘濃 度的一半；降解適宜溫度范圍為18?32℃，最佳溫度是28℃。

主要參考資料

[1]蔣義國(guó), 陳家堃, & 陳學(xué)敏. (2001). 苯并(a)芘代謝物反式二羥環(huán)氧苯并芘誘發(fā)人支氣管上皮細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化. 衛(wèi)生研究, 30(3), 129-131.

[2] 王重剛, 鄭微云, 余群, 郁昂, & 陳榮. (2002). 苯并(a)芘和芘的混合物暴露對(duì)梭魚(yú)肝臟抗氧化酶活性的影響. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)(04), 529-533.

[3] 張春玲, 胡俊峰, 王丕文, 王桂亭, 劉國(guó)慶, & 于素芳等. (2004). 苯并(a)芘對(duì)鯽魚(yú)肝臟總抗氧化能力的影響. 環(huán)境與健康雜志, 21(5), 325-326.