[发明专利]棘孢木霉H2及其在降解芘中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株新的微生物及其在降低污染物中的应用，特别涉及棘孢木霉H2及其在降解芘中的应用。

背景技术

PAHs由两个或两个以上苯环以线性排列、弯接或簇聚的方式构成的。一般可分为两类，即孤立多环芳烃和稠合多芳烃。稠合多环芳烃对人类的威胁较大，有致癌作用的多环芳烃多为四到六环的稠环化合物。大多数PAHs不溶于水，熔点高达101℃～438℃，沸点150℃～525℃，分子量在178～300之间。双环、三环的PAHs易降解，四环以上的PAHs极难降解。研究结果表明：在室内环境下，双环PAHs的半衰期为2天；三环的半衰期为：l6天(蒽)，134天(菲)；而四环以上的PAHs半衰期约在200天以上。

PAHs的基本结构单位是苯环，苯环的数目和连接方式的不同引起分子量、分子结构变化，进而导致了某些不同的物理化学性质。PAHs具有致诱变性，且结构稳定，生物难降解。1979年，美国环保局(EPA)首先公布129种优先监测污染物，其中PAHs有16种。而后欧洲将6种PAHs作为目标污染物，我国国家环保局也将7种PAHs列入中国环境优先污染物黑名单。

环境中的PAHs来源主要来自人类的生产活动，由各种有机物不完全燃烧所致。例如，煤的汽化和液化过程、石油的裂解过程、各种石油馏份的燃烧、烹调油烟以及废弃物等均可造成环境中PAHs的污染。四环以下分子量较小的PAHs多以蒸气态存在，而分子量较大的则被吸附在颗粒物表面，尤其是在小于5μm的颗粒上，可以进入肺的深部。这样的颗粒可以在空气中悬浮几天到几周，也能远距离转移。

PAHs不易溶于水，极易附着在固体颗粒上，因此，大气、水及土壤中PAHs处于吸附态。PAHs在环境中是不断积累的。研究表明在河水、海水沉积物中，PAHs的浓度高而且积累的快。因排废气、废水及废物倾倒，PAHs对水、大气及土壤产生直接污染。吸附在烟气微粒的PAHs随气流传向周围及更远处，又随降尘、降雨及降雪进入水体及土壤，而土壤及地面多环芳烃通过扬尘再次进入大气，通过呼吸及食物链进入动物体产生毒害。

目前PAHs作为持久性有机污染物，因具有以下特性而被各国所关注：(1)PAHs具有极强的“三致”效应，即致癌性、致突变性及致畸性。人类及动物癌症病变有70％～90％是环境中化学物质引起的，而PAHs则是环境中致癌化学物质中最大的一类；(2)PAHs对微生物的生长有强抑制作用。PAHs因水溶性差及其稳定的环状结构而不易被生物利用，它们对细胞的破坏作用抑制普通微生物的生长；(3)PAHs经紫外照射后毒性更大(光毒效应)。PAHs吸收紫外光能后，被激发成单线态及三线态分子，被激发分子的能量可以通过不同途径损失。其中一部分被激发的PAHs分子将能量传给氧，从而产生反应能力极强的单线态氧，它能损坏生物膜。

1775年，英国人发现烟囱清扫工人多患阴囊癌；1882年，又有人发现从事煤焦油和沥青作业的工人多患皮肤癌。20世纪70年代以前，人们一直以为多环芳烃是直接致癌物，后来，动物实验的结果表明，多环芳烃本身对生物并无多大负效应，它们只有被酶系统代谢，转化为多种代谢产物后，其中某些活性形式的代谢产物与DNA发生共价结合，才具有致癌作用。

而多环芳烃进入土壤后，由土壤表面污染进一步导致下层土壤污染，甚至地下水污染。多环芳烃在土壤中的迁移与转化受挥发、光解及生物降解等过程的影响，在光诱导、生物积累及生物代谢变迁过程中，多环芳烃一般转化为酚类、醌类及芳香族羧酸类物质，有的转化产物甚至比原始多环芳烃更具毒性。

以往降解PAHs菌的分离报道，很多以萘、菲等低分子量的PAHs为主。自1988年Heitkamp等首次报道从土壤中分离到1株能降解芘的菌，经鉴定为分枝杆菌属的一个新种(MycobacteriumvanbaaleniiPYR-1)，之后高分子量PAHs的降解研究也有很多,分枝杆菌(如Mycobacteriumsp.strainAP1、Mycobacteriumsp.strainRJGII-135、Mycobacteriumflavescens，红球菌(Rhodococcussp.strainUW1)、白腐真菌(Pleurotusostreatus、Panerochaetechrysosporium）和糖丝菌(Saccharothrixsp.PYX-6)等。