石油的生物降解

石油是古代未能进行降解的有机物质积累，经地质变迁而成的。石油是舍有烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物的复杂混合物，是一类高度还原性的物质。其在厌氧条件下相当稳定，但在好氧条件下可被一些微生物分解。

的生物降解性因其所含烃分子的类型和大小而异。烯烃最易分解，烷烃次之，芳香烃难降解，多环芳烃更难，脂环烃类对微生物的作用最不敏感。烷烃中C₁～C₃化合物如甲烷、乙烷、丙烷只能被少数专一性微生物所降解．直链烃容易降解，支链烃抗性较强。芳香烃常与沉积物结合，降解较为复杂。所以石油含有的烃类物质组成不同，其降解的速度和过程有较大差异。

①烷烃的降解正烷烃先转化成羧酸，再通过β-氧化进行深入降解，形成二碳单位的短链脂肪酸和乙酰辅酶A，放出CO₂。多支链的烯烃主要转化成二羧酸再进行降解。环烷烃的降解需要两种氧化酶的协同氧化，一种氧化酶先将其氧化为环醇，接着脱氢形成环酮，另一种氧化酶再氧化环酮，环断开，之后进一步降解。芳香烃一般通过烃基化形成二醇，然后形成邻苯二酚，环断开后，邻苯二酚继而降解为三羧环的中间产物。真菌和细菌降解石油烃类化合物可形成具有不同的立体化学构型的中间产物，真菌将石油烃类化合物降解成反式二醇，而细菌往往将之降解成顺式二醇。

正烷烃的降解途径以烷烃末端氧化最为常见，如图6．18所示。烷烃的分解通常从一个末端的氧化形成醇开始，然后继续氧化形成醛，再氧化成羧酸，羧酸经β-氧化后进入三羧酸循环，被彻底氧化成CO₂和H₂O，这样羧酸链不断缩短。

无支链环烷烃的降解(以环己烷为例)如图6．19所示。

②烯烃的降解微生物对烯烃的降解途径有多种可能。主要途径是烯烃的饱和末端氧化，再经与正烷烃相同的途径成为不饱和脂肪酸；或者是烯烃的不饱和末端双键环氧化成为环氧化合物．再经开环所成的二醇至饱和脂肪酸，然后通过β-氧化进入三羧酸循环，降解成二氧化碳和水，如图6．20所示。

微生物降解石油，主要是在加氧酶的催化作用下．将分子氧组合入基质中，形成一种含氧的中间产物，然后转化成其他物质而参与代谢过程。例如，微生物降解烷烃类的最初产物为相应的醇类，然后被进一步转化为脂肪酸类；另外，微生物降解芳烃类和脂环烃类的起始反应也是加氧，在芳烃的降解中是将氧气的两个原子均组合入芳香环中，而在烷烃和脂环烃的降解中是将氧气中的一个原子组合进去。

③芳香烃的降解芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可以不同程度地被微生物分解。单环芳烃是一类很重要的环境污染物，多种细菌和真菌可以降解苯系物，但是降解的难易程度和生成的产物有较大的差别。苯的好氧降解途径如图6．21所示。微生物降解芳香烃化合物，一般先分解侧链，然后是对芳香环的氧化(羟化)、开环，余下的过程与降解脂肪族化合物类相同。最终也分解为CO₂和H₂O。

多环类物质结构更稳定．降解更漫长。多环芳烃的降解途径是先打开一个环(开环方式和单环相似)，使n环芳烃变为带支链的n-1环芳烃．依次类推直到成为带多个支链的单环类物质．然后降解转化为邻苯二酚，再依单环类物质邻苯二酚的降解途径彻底氧化为CO₂和H₂O。能够降解多环芳烃的微生物见表6．4。

降解石油的微生物很多，已报道的有70余属200多种。土壤真菌和细菌以及海洋细菌、丝状真菌等都是石油的重要降解者，其中以灰绿青霉、产朊假丝酵母等真菌和假单胞菌属、诺卡氏菌属、分枝杆菌属中的一些种类降解能力最强。同时，由于石油是多种烃类的混合物，一般是由多种微生物共同作用而使其降解。

来源：中国微生物菌种网www.bnbio.com