陈凡亮，肖俊华

（南昌大学共青学院，江西九江332020）

多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是一种具有2个或2个以上苯环的芳烃类有机化合物[1]。一般都是一些高分子有机物，如石油、煤炭、木材等的不完全燃烧产物，是环境和食品的重要污染物。天然食品中多环芳烃的含量甚微，多环芳烃的食品污染主要产生于烟熏、烧烤、烘焦等食品的加工处理过程；其环境污染主要集中在钢铁厂、焦化厂、炼油厂、电厂等重化工企业所在地的土壤污染[2]。

在一些经济发达城市的土壤中，也会有各种自然和人为的多环芳烃污染，而且土壤污染的多环芳烃以多环形式存在，表层土壤中含量较大，严重危害人类的健康。多环芳烃具有高度的致癌性，会导致人体细胞的突变、癌变或畸型，目前已发现的多环芳烃约有200余种，其中有十多种都有较强的致癌作用[3]。

多环芳烃污染土壤修复的技术主要有物理修复、化学修复、微生物修复和联合修复等[4]。近年来，修复技术中的微生物修复被广泛用于多环芳烃污染的治理中，各种微生物修复方法不断涌现，取得了不错的修复效果。因此，采用平菇菌株进行多环芳烃土壤污染的修复具有技术上的可行性，已经成为了土壤修复领域的研究热点。

1 多环芳烃污染土壤的现状

1.1 污染途径

实际上，在人类活动出现之前大自然的天然火山活动、森林火灾等就已经因为燃烧而产生了大量的多环芳烃，经过累积渗透及土壤；而在有人类活动之后，工业和生活排放的烟气、石油开采和各种化工产品的加工使用；烟草制品、烧烤、熏制等食品的加工等过程中都会产生多环芳烃，并通过各种途径最终在土壤中沉降下来。目前土壤有机污染物的主要来源包括工业泄露和溢出，各种石油产品、化工化学产品库的泄漏、染料、树脂、农药、清洁剂、杀虫剂、润滑剂、人工色素等化工类物品随意处置；以及一些生活垃圾不当处置、垃圾填埋场和垃圾堆场等地方也是多环芳烃土壤污染的重灾区，这些有机污染物以多环芳烃为主，有的还伴随有农药、多氯联苯等其它有机污染物。

1.2 修复技术现状

微生物修复由于其投资少、操作简单、不产生二次污染等特点，已成为了多环芳烃污染土壤修复技术的热点。利用土壤中微生物，特别是真菌，以污染土壤为碳源进行微生物的代谢，对土壤中的大分子多环芳烃进行降解，从而达到修复污染土壤的目的[5]。但由于多环芳烃的水溶性较低，其与土壤颗粒具有较强吸附性，导致其微生物降解的效果大打折扣，降低了微生物修复的效率，因此有必要改进其修复技术，以提高大分子降解的效率。

由于多环芳烃在环境中的转化和归宿机理目前还不十分清楚，因此其修复的技术也在不断改进。现阶段土壤中的多环芳烃修复技术见表1。

表1 土壤多环芳烃修复技术Tab.1 Remediation technology of PAHs in soil

如表1所示，修复技术主要有4种，物理修复主要利用了多环芳烃的半挥发性特点（多环芳烃沸点为200℃～500℃），采用加热焚烧等方法进行处理；物化修复是利用臭氧、高锰酸钾等强氧化剂，与污染土壤中的多环芳烃产生化学氧化反应进行降解；生物修复则是利用茅草或一些豆科植物或微生物吸附作用进行修复。当然也可以采用多种技术的联合修复法。

2 平菇菌株对多环芳烃污染土壤环境的修复

2.1 修复技术方案

平菇菌株对多环芳烃污染土壤的修复，主要是利用平菇菌株的微生物修复作用，其主要的特点是操作简单、成本低、修复效率高，多环芳烃的吸收降解效果良好。

1）污染土壤的预处理。对待修复的多环芳烃污染土壤进行清理，除去石块、塑料、植物残体等杂物，平整翻耕土壤，翻耕深度为0.5 m，按60%左右的比例加水使湿润松化即可。

2）土壤调理剂的制备。平菇菌株生长环境调节，按100 m2污染土壤治理的标准制作调节剂。将收集好的树枝、杂草、玉米秸秆、玉米芯等晾干、粉碎，打成粉末状的碎屑，取100 kg的碎屑，加入1.0 kg的碳酸钙、1.0 kg的石灰、0.5 kg的硫酸镁、0.1 kg的克霉灵、0.5 kg的尿素搅拌均匀。然后加入100 kg干燥的人畜粪便，搅拌均匀制成土壤调节剂备用。有条件的情况下可以再加入约50 kg的平菇菌糠混匀更好。

3）堆肥。将上述制备好的土壤调理剂均匀地撒在100 m2的污染土壤上，翻耕待修复的多环芳烃污染土壤，将其堆成宽度在1.0 m、高度在0.5 m左右的堆垛条，堆垛间要留有20 cm左右的空间通风，在不同的堆垛条上进行试验，接种不同的平菇菌株（如“金农五号”“中华平菇PV3”等品种），以检测不同平菇菌株对多环芳烃的降解能力。一般需要间隔0.2 m进行菌株接种，注意不要将接种的菌种捣得太碎，以免菌丝受伤污染和失去活力，适当喷水保湿，压实后用塑料膜覆盖压好。让其自然发酵、分解、腐熟3个月后除去塑料膜。

4）检测接种不同平菇菌株的堆垛中多环芳烃的含量，计算多环芳烃的降解率，比较不同平菇菌株对多环芳烃的降解能力；同时，检测最终土壤中多环芳烃的含量。如果还不符合国家对土壤修复的标准要求，可以选择上述多环芳烃降解率较高的平菇菌株，然后重复上述步骤进行堆肥修复，直到达到要求为止。

2.2 修复原理

目前已报道的多环芳烃降解菌中大部分菌株能够利用萘、菲等作为唯一碳源生长。如桂琳等[6]对平菇诱变菌株（Pleurotus ostreatus SG0056）对多环芳烃菲的生物降解作用进行了研究，结果表明这种平菇菌株具有对多环芳烃菲的降解能力，提出了可能的降解途径，可以使多环芳烃菲转化为9，10-环氧化菲进而进一步水解，并得到最终的代谢产物水和二氧化碳。朱婷婷等[7]认为，一般的微生物对4环以上的多环芳烃转化降解能力有限，而平菇菌株是少数能够降解4环以上多环芳烃的真菌，其主要原因推测是平菇菌株在降解多环芳烃过程中氧化酶的活性较高。李烜桢[8]、朱钰等[9]利用平菇的粗酶液生产产漆酶来对多环芳烃进行降解，发现了平菇粗酶液中含有较多的调节物质，对苯并 [a]蒽、蒽、苯并[a]芘、苊等都有比较好的降解效果，而产漆酶的清理作用与碳源、氮源的类型、pH及碳源、氮源的质量浓度等都有一定的关系。

3 修复结果与讨论

3.1 修复结果

对平菇菌株土壤修复方法进行对比试验，采用色谱法进行多环芳烃含量检测，试验结果见表2。

表2 土壤的修复前后数据对比Tab.2 Comparison of soil data before and after remediation

从表2可以看出，与修复前相比，在修复后土壤中多环芳烃的总含量，特别是高环（4环以上）含量由46.70 ng·g-1下降至1.08 ng·g-1,下降明显，差异极为显著（P＜0.01）。

3.2 讨论

高环多环芳烃是土壤污染的主要来源，毒性较大。试验中添加了尿素作为加速平菇菌株生长剂，以增加土壤对氧的吸附能力，氧离子的增加有效增强了微生物发酵的活力，加快了多环芳烃的分解效率。如对萘等低分子量的多环芳烃降解，由于需要氧化还原酶的催化，氧离子的增加可以加快氧化还原过程，真菌中含有的双加氧酶可以促使氧原子与多环芳烃大分子的结合，氧分子与苯环结合，打散了原来苯环稳定结构，从而实现有毒苯的分解。树枝、杂草、玉米秸秆、玉米芯的碎屑为平菇菌株的生长提供了生长环境，一般土壤属于非流体物质，真菌在这种介质上不易附着，即使能够附着也存在接触不均匀，接触面积过小等问题，不利于菌株生长。而碎屑的加入填充了土壤中的间隙，也为菌株生长提供了一个个小空间，同时，还能使菌丝等在这些碎屑的中空结构中更好地生长，增加了菌株与污染土壤的有效接触面积，也避免了其它杂菌对平菇菌株生长的干扰和接触，使得平菇菌株能够更加“专心”地从事多环芳烃污染物的清理。

平菇菌株除了其生物降解作用外，也可以通过腐植酸来吸附多环芳烃大分子，起到固定稳定作用。平菇菌株的生长活性及其表面活性能够增加多环芳烃的溶解度，菌株生长过程中形成的腐植酸与污染土壤结合形成复合的胶状体，可以吸附多环芳烃离子，而且也容易与污染土壤中的非极性疏水化合物结合，增加多环芳烃的溶解度，使其更容易从土壤中洗脱。同时，腐植酸也可以调节污染土壤的pH，为平菇菌株生长提供适宜的生长环境和营养，菌株的大量增殖可以提高多环芳烃的降解速度。

4 结论

平菇菌株能够降解土壤中的多环芳烃，该生物修复技术具有工艺简单、低能耗、无污染等优点，但是也存在降解速度缓慢、降解效果不稳定等问题。由于土壤中的多环芳烃污染具有多样性，加之土壤微生物成分复杂，后续还需要在联合修复和各种菌株的协同治理方面加深相关研究，进一步提高平菇菌株对多环芳烃污染的土壤的生物修复效率，使之成为一种真正高效、生态、清洁的多环芳烃污染治理方法。