苯并(a)芘的降解方法

背景及概述^[1][2]

苯并芘（Benzopyrene），它是由一个苯环和一个芘分子结合而成的多环芳烃类化合物，是一种常见的高活性间接致癌物，是目前世界三大强致癌物之一。根据国家《食用植物油卫生标准》，食用油中苯并芘含量的最高上限为10微克/千克。苯并[a]芘是一种具有潜在的致癌、致畸和致突变作用的5环结构多环芳烃。其来源有天然源和人为源，多环芳烃主要的天然源包括生物合成、森林草原火灾以及火山活动，主要人为源包括各种矿物燃料、木材、纸以及其它含碳氢化合物的不完全燃烧。已被美国环保局列入优先控制的有毒有机污染物黑名单。苯并[a]芘由于分子结构内苯环高度密集，辛醇-水分配系数高，故较难被一般植物所降解修复。

危害^[3]

苯并(a)芘是世界公认的强致癌性多环芳烃污染物，这是因为其自 身具有五环结构，因此能积累在生物体中，导致生物染色体发生畸变，无序合成DNA，进而威 胁到人类健康。苯并(a)芘在环境中分布很广。人们通过呼吸、饮水和进食等途径都可能摄取到 苯并(a)芘。世界保健署和国际癌研究署曾将苯并(a)芘定为2A类物质；美国环保局已将其列入优先 控制有毒有机污染物的黑名单。由于苯并(a)芘的次生代谢产物通常具有更强的毒性，因此利用 微生物实现苯并(a)芘的有效降解一直是国内外的研究热点，但一直未能取得突破性进展。

降解^[2]

(1)菌种选择与驯化。确定了真菌黑曲霉为苯并(a)芘的降解菌，为了提高真菌黑曲霉对 苯并(a)芘的降解率，对真菌黑曲霉进行驯化，具体的方式是在培养液中接入该菌种，然后按照 一般的驯化方式阶梯性加入一定浓度的目标污染物苯并(a)芘，2个月后驯化基本完成。

(2)菌种保存培养。选择试管斜面保存作为菌种的保存方式。其中试管中的固体培 养基为土豆培养基，培养基成分按每升所含物质的重量并以克为单位(g/L)为：土豆200g； 蔗糖20g，琼脂20g；蒸馏水1000mL.经高压灭菌锅灭菌后，在试管斜面中接入真菌黑曲 霉，使之起到活化和留种作用，将接入菌种的试管放入摇床，控制摇床转速为150r/min， 在28℃～30℃温度下于培养箱中培养7天。

(3)真菌黑曲霉种子培养。将种子培养液高压灭菌后，将固体培养基培养出的菌种 接入种子培养液并置入摇床中进一步繁育扩大，摇床转速为150r/min，在27℃～29℃下培 养12～18h。然后即可按比例接入到被苯并(a)芘污染的废水中进行降解处理。其中真菌黑曲霉 的种子培养液成分，按每升营养液所含物质重量以克为单位(g/L)为：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)芘进行降解处理。利用筛选驯化出比较好的真菌黑曲霉，对污水中的污染物 苯并(a)芘进行降解，其条件是：苯并(a)芘的浓度为＜150mg/L；真菌黑曲霉种子液的加入量按重量 百分数计为污水重量的10％；pH值为5.0‑7.5；共代谢底物是琥珀酸钠，浓度低于苯并(a)芘浓 度的一半；降解适宜温度范围为18‑32℃，温度是28℃。

主要参考资料

[1] 蒋义国, 陈家堃, & 陈学敏. (2001). 苯并(a)芘代谢物反式二羟环氧苯并芘诱发人支气管上皮细胞恶性转化. 卫生研究, 30(3), 129-131.

[2] 王重刚, 郑微云, 余群, 郁昂, & 陈荣. (2002). 苯并(a)芘和芘的混合物暴露对梭鱼肝脏抗氧化酶活性的影响. 环境科学学报(04), 529-533.

[3] 张春玲, 胡俊峰, 王丕文, 王桂亭, 刘国庆, & 于素芳等. (2004). 苯并(a)芘对鲫鱼肝脏总抗氧化能力的影响. 环境与健康杂志, 21(5), 325-326.