摘要：多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon，PAHs)是水体中常见的有机污染物，其迁移转化途径包括化学吸附、挥发、光分解和化学降解等，但生物富集与降解是水体中PAHs去除的主要环境过程。结合国内外研究动态，重点探讨了藻类对PAHs的降解机理和环境因子对降解过程的影响，同时对日后研究方向进行了展望，指出今后应加强藻类对持久性有机污染物的吸附模型、降解过程中的基因调控机制等方面的研究。


引言


多环芳烃指2个或2个以上苯环以线状、角状或簇状排列而成的稠环型化合物，具有熔沸点高、疏水性强、蒸气压低、辛醇一水分配系数大、持久性强等特点，可持久存在于环境中，具有致癌、致畸、致突变等特性，我国大部分河湖水体都存在PAHs污染。其来源可分为自然源和人为源2个方面。其中又以人为源占主导地位。作为河湖水体中一种普遍存在的持久性有机污染物，污染水体的修复方法有物理修复、化学修复和生物修复⋯，其中生物修复是湖泊水体中PAHs的主要去除途径，由生物富集和降解2部分组成。


水体中浮游藻类的种类众多且构成复杂，目前研究较多的物种包括羊角月牙藻、铜绿微囊藻、普通小球藻、纤维藻、海洋衣藻、杜氏藻和莱茵衣藻等。本文拟通过对水体中浮游藻类对富集和降解PAHs国内外研究动态的分析和综述，重点探讨藻类对多环芳烃的降解机理和环境因子对藻类降解PAHs的影响.同时对日后研究方向进行展望。


1浮游藻类对多环芳烃的生物富集特征、富集机制及意义


1.1藻细胞的结构特征


藻细胞具有一层高度选择性的半透原生质膜，能与胞外分泌物及细胞壁的孔洞配合，强化对环境介质f河湖水体1中包括PAHs在内的持久性有机污染物的降解与富集。另外，在藻细胞的原生质膜外有一层厚厚的细胞壁，对细胞起支撑作用，使藻细胞能够免于受到外界的伤害，同时细胞壁特殊的构造还可以控制原生质与周围环境之间的物质交换.即细胞壁通过与外界环境的接触，与水体中的有机物发生作用。由于藻细胞颗粒小，比表面积大，且细胞壁表面含有大量能与多种离子结合的官能团.藻细胞很容易吸附水体中的有机污染物。


1.2浮游藻类对多环芳烃的生物富集特征


浮游藻类是一种良好的生物吸附剂，对包括PAHs在内的持久性有机污染物有很强的生物富集能力，目前，已被用作制备生物吸附剂的藻类主要有海洋微藻、红色海藻、马尾藻和大藻类等。PAHs在浮游藻类中的富集，主要受到pH值、温度、离子强度、有机物分子结构、初始浓度、藻类代谢类型及共存金属离子等诸多方面的影响。


1.3浮游藻类对水体中多环芳烃的富集机理


藻类对PAHs的富集是一个复杂的生化过程，是多种机理共同作用的结果.其富集机理主要包括生物表面吸附和生物吸收(主动运输)2种途径。其中，生物表面吸附是藻类生物富集的主要途径。速度快且与代谢无关，死亡细胞也能参与其中。由于细胞壁破碎，细胞质中的羧基、氨基、醛基、磷酰基等内部官能团暴露在环境介质中而易与有机物结合，使得死细胞具有较强的生物吸附能力。如前面所述，PAHs在浮游藻类中的富集，主要受到pH值、温度、离子强度、有机物分子结构、初始浓度、藻类代谢类型及共存金属离子等诸多方面的影响。其中，pH值是影响生物富集最显著的因素，会影响多环芳烃本身的溶液化学性质、生物吸附剂中的活性官能团和溶液中共存离子的竞争。有机物初始浓度也会影响生物吸附速率，在较低的初始浓度下，溶质摩尔数在有效比表面积上的比例是低的:而在高浓度条件下，与溶质摩尔数相比，有效吸附位点变少了，因此，有机物的去除率强烈地依赖初始浓度。研究表明，较高的初始浓度能够促进生物表面吸附进程，初始浓度越高吸附容量越大，但随着浓度的增加，藻类对污染物的去除效率会下降l21。共存金属离子也会对藻类富集多环芳烃的能力产生显著影响.多数研究认为，重金属离子会对有机物的吸附形成遮蔽作用，使有机物生物吸附效牢厂降，吸附存减少:阻电仃研究发现在重金属离子存在条件下也可以提高藻类对多环芳烃的吸附能力，原因是金属离子在藻类与有机物之间起到了架桥作用，如KE等的研究表明。对于低分子量的PAHs，重金属离子的存在有利于藻类对PAHs的吸附与生物表面吸附相比，生物吸收(主动运输)对藻类富集的贡献相对较小，且只有活体细胞才能参与其中，该过程是一种依靠能量传递的胞内主动吸收过程，需要一些特定酶的参与，如谷胱甘肽转移酶和细胞色素P450酶等，同时受到温度、光照、代谢抑制物等诸多因素的影响。不同藻类对PAHs的富集能力存在显著差异.这主要是由细胞壁结构的差异引起的，藻类细胞壁结构及所含离子种类的不同，决定了富集的选择性及效率，富集机理见图1。

图1藻类冒集PAHs机理示意