综述微生物修复菲污染中降解菌的菌属、降解机理、分子机制、影响因素（四）
4、影响微生物的修复因素
温度、pH、氧气、生物利用性及微生物本身活性，都是影响生物修复的关键因素。微生物修复菲污染的过程，实际是一系列化学酶促反应的过程，温度、pH都会影响酶的活性，从而直接影响整个降解过程。环境中氧气的浓度决定了参与反应的微生物类型及降解反应速率的快慢，一般好氧降解比厌氧降解速率更快。因此菲的降解与微生物的性质及环境密切相关，见表4。
4.1菲的生物利用性
土壤中的多环芳烃菲不是以游离态存在，而是易于与土壤中的有机质共价结合，呈现一种难解析的结合态。研究表明，只有溶于水的PAHs才能被胞内代谢所利用，所以微生物很难利用结合状态的菲，而且随着时间的推移，菲与土壤有机质的共价结合更为紧密，使微生物对污染物的生物有效性降低，解析作用变得更为缓慢。因此，菲的生物利用性是影响微生物降解的重要因素之一，并且呈现一定的正相关性。研究者尝试投放表面活性剂如TW-80，来增加菲的生物利用性。结果表明，TW-80能提高PAHs的生物可利用性，提高其降解率。Zhu等也报道了生物表面活性剂可加快土壤中菲和芘的降解，但是化学表面活性剂很多具有一定的生物毒性，不仅影响土著微生物的种群结构，也会使部分微生物产生耐药性，还会造成二次污染，而且高浓度的表面活性剂，也会抑制细菌的降解作用。另一方面，某些微生物自身就能产生表面活性物质、胞外多糖等，这些物质被分泌到细胞外后可提高环境中菲的水溶性，可提高自身在环境中摄取菲的总量和速率。Deziel发现微生物在降解PAHs(萘、菲)过程中自身能产生以糖脂形式(鼠李糖脂混合物)存在的生物表面活性剂，促进PAHs的降解和微生物的生长。
4.2环境因素
4.2.1温度温度是影响微生物降解多环芳烃的重要因素之一。温度的影响主要表现为两方面：一是温度影响微生物细胞内降解酶的活性，从而影响多环芳烃的降解；二是温度能够改变菲在土壤中的溶解度，改变菲的生物利用性。降解反应和其他酶促反应一样都要求达到最适酶活温度，温度过高、过低都不利于多环芳烃的降解反应进行。比如：双加氧酶是多环芳烃降解过程中的关键酶，而这种酶活性的最适温度是40℃，当外界温度较低时酶的活性受到抑制，温度过高又使酶的结构遭到破坏而失去活性，对菲的降解率势必会有影响。在耳炎假单胞菌降解多环芳烃菲的研究中发现，当外界温度达到30℃时，该菌对菲的降解率达到最大值，而低于或者超过30℃时降解率都会明显下降。另一方面，温度会影响土壤中的氧气含量，同样可改变菲的水溶性。Barbara早在1993年就发现，土壤中PAHs浓度会随着温度升高而减少。
4.2.2 pH pH对微生物降解也有一定的影响。一方面微生物生长繁殖都有一个最适pH值，当达到最适pH时，微生物表现为生长迅速、繁殖旺盛，对菲的降解率也提高。研究发现pH对L2细菌的生长速度有明显影响，当pH为7.4时，菌体的湿重达到最大。在对菲降解菌株降解条件的研究发现，当pH为9时分枝杆菌、敏捷食酸菌的菲降解率及菌体生长密度比pH为5时提高了4倍左右。另一方面，土壤pH值的变化对微生物的多样性和种群结构有一定影响，当pH降低时，土壤微生物多样性下降，这对菲的降解十分不利。
4.2.3氧气土壤中氧气含量决定着微生物种群的结构，影响好氧微生物、兼性微生物及厌氧微生物的种类，从而影响菲进入不同的降解途径。菲既可以被好氧菌降解，也可以被一些反硝化细菌或者硫酸盐还原菌所利用。在有氧条件下，菲被还原充当电子供体，提供的电子由氧分子接受，而在无氧条件是由硝酸盐或硫酸盐等为电子受体。测定了淡水河口底泥中含氧量多少对生物降解PAHs的影响，当溶解氧的含量高于70%，PAHs的矿化率呈指数型增长，而溶解氧低于40%时，PAHs的矿化受到抑制，因此环境中氧的含量与多环芳烃的好氧降解有着重要的联系。
4.3微生物自身活性
不同微生物对菲降解的能力存在着一定的差别。同样是在最优化的条件下，不动杆菌的最大菲降解率为80%，而假单胞菌的最大菲降解率却为86%。而且土壤中的有机污染物并不是单一存在的，往往是呈现多种污染物混合的状态，而在实验室中筛选出的降解菌株对底物专一性强，在实际应用中降解效果就会受到影响，因此微生物的群落数量和种类会直接影响降解效率。
表4影响微生物修复的因素及作用机理
5、微生物与植物联合修复
在土壤-植物-微生物组成的复合体系中，植物与微生物形成的互惠共生系统，共同降解有机污染物。植物强大的根系为各种微生物的生长繁殖提供了理想的场所，而“寄居”在根际上的微生物通过不断降解周围环境中的有机污染物，为植物开拓了更多的生长空间。研究表明植物根际降解菌的多样性及数量比非根际区高，代谢活性也比土著微生物强。植物通过根际，将酶及一些有机酸释放到土壤中，为根际微生物提供营养物质，促进微生物的生长代谢，同时根际的分泌物能将有机污染物，从土壤表面分离出来便于微生物更好地利用。利用黑麦草对多环芳烃污染土壤中的菲和芘进行降解时发现，种植黑麦草后土壤中菲和芘的降解率明显增加，达到90.79%和89.21%，均显著高于无植物对照。田林双等将一株植物内生菌拟茎点霉单独降解菲与水稻联合降解进行对比发现，前者菲降解率为52.54%而采用联合降解菲残留浓度仅为对照组的8.40%。研究了种植黑麦草对土壤中多环芳烃菲的动态降解作用，结果显示，当菲初浓度为200 mg/kg时，种植黑麦草土壤中菲的降解率为84.94%,而不种植土壤中菲的降解率为67.60%，这可能因为种植黑麦草增强土壤中多种酶的活性(多酚氧化酶、脱氢酶和过氧化氢酶)同时增加了土壤中微生物生物量碳的含量，即提高了土壤中生物活性，从而加速了土壤中菲的降解。
6、小结
污染土壤中多环芳烃菲的去除，一直是研究的热点和难点。这主要与菲的化学性质及微生物降解能力有关。环境中的菲来源广泛、蒸汽压小、辛醇-水分配系数高，这些特征使其长期存在土壤中，不易被分解，通过食物链逐层传递及等级间不断的累积，将会对食物链顶端的人类造成巨大的致癌威胁。近年来越来越多的菲降解菌被分离纯化，相关的研究也有了很大的进展，但菌株之间的降解能力差别较大，对污染物降解的专一性强也是千差万别。当环境中的有机污染物以混合状态存在时，降解效果就有所下降，所以如何寻找和筛选高效、降解谱广泛，对环境适应性强的优良多环芳烃降解菌，一直是研究者关注的课题；其次实验室分离纯化培养降解菌的时间较长，如何通过结合物理、化学的手段增加工作效率也是值得思考和探讨的方向；尽管单一菌株进行生物修复的研究日益活跃，降解机理也日益深入，但除了微生物修复，动物与微生物、植物与动物的联合修复，也是一个很好的研究方向，对解决目前日益严重的多环芳烃污染问题，提供了新途径。