希瓦氏菌属对环境影响的研究进展

希瓦氏菌属对环境影响的研究进展摘要：希瓦氏菌属既产能，又修复环境，对环境保护与治理有重要意义。本文对希瓦氏菌属在环境中的几个影响面有关研究进展进行阐述，分别为养殖海域多环芳烃的清除、海洋石油污染生物修复、腐殖质还原能力及异化铁还原和腐败希瓦氏菌在污水处理中的应用。同时对希瓦氏菌属对环境影响的深入研究做了展望。关键词：腐败希瓦氏菌环境研究进展1养殖海域多环芳烃的清除多环芳烃（PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs）是环境中持久存在的污染物，是重要致癌污染物之一。这种有毒的化学物质遍布于海洋环境，有的被生物体吸收，有的附着在生物体上，有的存在于水体中，因而构成了海洋中的一类特殊的污染物。这类物质可为某些海洋生物所富积或贮存，并经物链进入人体。我国养殖海域的PAHs污染比较严重，这不仅影响到该海域的生物多样性，也影响到养殖业的发展和水产品的食用安全。缪锦来等[1]从南极嗜冷菌中筛选出1株降解多环芳烃的菌株NJ49，采用16SrRNA分子鉴定方法鉴定其属于希瓦氏菌属，其降解特性研究表明，它可以在以萘为唯一碳源和能源的无机盐培养基中生长，在4℃低温环境中降解多环芳烃。这可为我国低温养殖海域环芳烃的清除提供新的途径。2海洋石油污染生物修复生物修复(bioremediation)指生物催化降解环境污染物，减少或最终消除环境污染的受控或自发过程。生物修复的基础是自然界中微生物对污染物的生物代谢作用，由于自然界的生物修复过程一般较慢，难以实际推广应用，因此一般指人为促进条件下的生物修复。20世纪80年代末美国在ExxonVadez油轮石油泄露的生物修复项目中，短时间内清除了污染治理了环境，是生物修复成功应用的开端，同时也开创了生物修复在治理海洋污染中的应用。国外在20世纪40年代就开展了细菌降解油污的研究，我国这方面的研究始于20世纪70年代末期。研究表明，在海洋中存在着大量能够降解石油的微生物，它们的种类组成和土壤、淡水中降解石油微生物有很大不同。据报道能够降解海洋石油污染物的微生物有200多种，分属于70个属，其中细菌40个属。邵宗泽等[2]从厦门东渡表层海水样品中富集得到了1个柴油降解菌群和1个原油降解菌群。从柴油降解菌群中分离得到2株海洋细菌，原油降解菌群中分离得到7株海洋细菌，其中一菌株属于希瓦氏菌属，其效用未得到验证。3腐殖质还原能力和异化铁还原腐殖质是一种具有羰基结构的高分子量的芳香族聚合物，它普遍存在于环境中，在一些土壤中腐殖质可以占到总量的10%之多。腐殖质还原菌在元素的生物地球化学循环中有着重要的作用，目前分离出的腐殖质还原菌都能还原化合物甚至在微生物不能直接作用化合物的微小环境空间，通过腐殖质，菌体能够还原化合物，而且腐殖质可以作为电子传递体加快化合物的还原，这样即使在少量腐殖质存在而电子供体充分的情况下，化合物可以源源不断地得以还原在水体及土壤环境中的还原是无机化合物生物地球化学循环中最为重要的，微生物的还原能将结合在)化合物上的微量金属元素和磷酸根释放出来，并且能进行还原的微生物还可以利其它的物质作为电子受体，进而再影响这些物质的生物地球化学循环。腐殖质还原菌在环境污染物的降解方面也有着重要的作用，腐殖质能够作为电子受体，电子供体和氧化还原中间体参与微生物的呼吸代谢，并对多种环境污染物降解，如:酚类化合物、甲苯、氯乙烯、偶氮染料等，所以研究腐殖质还原菌对于认识元素的生物地球化学循环和将腐殖质还原菌用于生物修复与生物治理具有重要的价值。从红树林湿地沉积物中分离到1株具有腐殖质还原能力的菌株W3，经鉴定确定该菌为希瓦氏菌属，命名为Shewanellasp.W3.在厌氧条件下，W3菌能够利用乳酸钠、甲酸钠和丙酮酸钠做为电子供体进行腐殖质还原，并且W3菌能够在还原腐殖质的同时偶联能量的产生，支持菌体的生长，表明W3菌以腐殖质物质做为电子受体进行呼吸是一个生物化学反应过程。笔者推测希瓦氏菌属是一类普遍具有腐殖质还原能力的菌属，其腐殖质还原在红树林生态系统的物质循环和有毒污染物的降解中发挥一定作用[3]。Bonneville等研究了赤铁矿胶体微粒吸附到腐败希瓦氏菌(S.putrefaciens)的动力学模型，结果证实：(1)Fe(III)胶体吸附到菌表面；(2)菌外膜还原酶能传递电子给Fe(III)胶体。异化铁还原在一些元素的地球化学循环中起着重要的作用，如氮元素。随着异化铁还原研究的深入，异化铁还原菌的应用将更加广阔。刚兴起的微生物燃料电池研究就是异化铁还原菌应用的一个典型。微生物燃料电池是在利用污水产电的过程中净化污水，既产能又修复环境，环境意义重大[4]。微生物燃料电池是一种通过阳极室内微生物的催化把化合物里的化学能转化为电能的产生可再生能源的装置。在合适的阳极微生物作用下,微生物燃料电池能利用多种有机物底物,特别是生活污水以及工业废水、废物等有机质。微生物燃料电池最大的优点在于将底物中的有机物的化学能直接转化为高效清洁的电能,具有较高的能量利用效率。随着化石燃料供应的日趋紧张,成本的不断提高,以及节能减排低碳的要求,微生物燃料电池作为一种可再生能源已经引起了人们越来越多的关注。谷玺等[5]以一种双室型微生物燃料电池为实验装置,腐败希瓦氏菌为阳极产电微生物,比较研究了铁氰化钾、重铬酸钾、高猛酸钾以及重铬酸钾与高猛酸钟混合作为不同阴极电子受体对微生物燃料电池性能的影响。4腐败希瓦氏菌在污水处理中的应用巩春龙等[6]研究了生物法治理含氰废水，研究中的微生物由腐败希瓦氏菌、荚壳伯克霍尔德氏菌、丁香假单胞菌、蜡状芽孢杆菌组成，按文献记载，这几种菌均对氰化物有降解作用。试验及实际工业应用中应将温度控制在20～30℃，在此区间菌种对氰化物降解效率较高；蒋友芬等[7]对新疆奎屯高砷环境中的抗砷菌进行筛选，其中一株为腐败希瓦氏菌，为今后用遗传工程手段改造髙砷环境中砷污染、微生物治理水环境污染等研究提供了实验依据及宝贵的研究资料。乐毅全等[8]对脱色菌腐败希瓦氏菌的分离及其脱色性能进行研究，首次分离到的腐败希瓦氏菌对活性艳红染料具有很强的脱色能力,其脱色能力要优于已报道的其它种类的脱色菌。腐败希瓦氏菌是在土壤和水体中分布极广的腐生菌,具有对有机物较强的降解能力。参考文献：[1]郑洲，缪锦来，刘芳明,等.南极多环芳烃低温降解菌的筛选及其降解特性研究[J].现代农业科技,2008,19:264-265.[2]谭田丰.海洋石油降解菌的分离鉴定及其在海洋石油污染生物修复中的应用研究[D].[3]吴鹏,洪义国，顾继光,等.红树林湿地希瓦氏菌W3的分离及腐殖质还原特性研究[J].环境科学，2010,31（4）：1041——1046.[4]许伟.水溶性有机物的电子转移能力及其对微生物异化铁还原影响的研究[D].[5]谷玺.阴极电子受体对微生物燃料电池的性能影响[D].[6]巩春龙.生物法治理含氰废水的研究[D].[7]蒋友芬.新疆奎屯地区高砷环境中抗砷菌的初步筛选[D].[8]乐毅全,王士芬,朱核光.脱色菌腐败希瓦氏菌的分离及其脱色性能研究[J].环境科学与技术.2004,27（3）：14-15.