烷烴類物質(zhì)的降解 烷烴是石油的主要組成成分。在石油勘探、開采、運(yùn)輸、加工及儲存過程中,不可避免地會有石油排入環(huán)境中而對土壤、地下水造成污染。為了提高烷烴的降解速率,加入生物表面活性劑能夠增強(qiáng)疏水性化合物的親水性和生物可降解性,增加微生物的數(shù)量,繼而提高烷烴的降解速率。Noordman等[12]研究了不同類型表面活性劑對十六烷的降解作用,結(jié)果表明生物表面活性劑鼠李糖脂對十六烷的降解作用明顯優(yōu)于其他十四種化學(xué)合成表面活性劑。Rahman等[13]發(fā)現(xiàn)分別添加0.1%和1%鼠李糖脂的堆制系統(tǒng)中,汽油污染土壤中碳?xì)浠衔锏慕到饴史謩e提高了11.9%~45.2%和20.2%~48.3%。近Rahman等[14]在研究儲油罐底部泥狀沉積物與土壤混合堆制過程中正構(gòu)烷烴的降解情況時(shí),也發(fā)現(xiàn)添加鼠李糖脂能顯著增加烷烴的降解率。 

促進(jìn)多環(huán)芳烴的降解 多環(huán)芳烴因其“三致”(致癌、致畸、致突變)作用而日益受到人們的重視,許多國家都已將其列為優(yōu)先污染物。已有研究表明,微生物降解是從環(huán)境中去除多環(huán)芳烴的主要途徑,且多環(huán)芳烴的降解性能隨苯環(huán)數(shù)量的增加而降低,三環(huán)以下的多環(huán)芳烴易降解,四環(huán)以上的較難降解。迄今為止,關(guān)于多環(huán)芳烴降解菌能促進(jìn)多環(huán)芳烴的生物可利用性存在三種假說:(1)通過分泌生物表面活性劑促進(jìn)多環(huán)芳烴的降解[15]。(2)通過產(chǎn)生胞外聚合物促進(jìn)多環(huán)芳烴的降解[16]。(3)通過形成生物膜促進(jìn)多環(huán)芳烴的降解[17,18]。Johnsen等[19]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明少動鞘脂單胞菌是通過分泌表面活性劑——葡聚糖脂的方式而促進(jìn)多環(huán)芳烴化合物降解的。

用于除去有毒重金屬 由于有毒重金屬在土壤環(huán)境中的污染過程具有隱蔽性、穩(wěn)定性及不可逆性等特點(diǎn),因此,土壤中有毒重金屬污染的修復(fù)一直是學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)研究課題。目前可以用玻璃化、固定化/穩(wěn)定化、熱處理等技術(shù)除去土壤中的重金屬。玻璃化處理技術(shù)可行,但是工程量大,費(fèi)用高;固定化過程具有可逆性,因此處理后還需要不間斷地監(jiān)測處理效果;而熱處理技術(shù)則只適用于除去易揮發(fā)的重金屬如Hg等。因此,低成本的生物學(xué)處理方法發(fā)展很快。近年來,人們開始利用對生態(tài)環(huán)境無毒的生物表面活性劑修復(fù)受重金屬污染土壤。Torrens等[20]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,添加鼠李糖脂使Cd的去除率提高了8%~54%。Mulligan等[21]用0.25%的莎梵婷連續(xù)5d沖洗受重金屬污染的土壤后,Cu的去除率達(dá)70%。Mulligan等[22]分別使用三種不同的生物表面活性劑沖洗受重金屬Cu、Zn污染的沉積物。三種生物表面活性劑對重金屬的去除效果都不同:0.5%的鼠李糖脂對Cu的去除效果較好,去除率為65%;4%的槐糖脂則對Zn的去除效果較好,為60%;而莎梵婷對兩者均無多大效果,去除率僅為15%和6%。并研究了重金屬在沉積物中賦存形態(tài)量的變化,其中,鼠李糖脂和莎梵婷主要除去了有機(jī)結(jié)合態(tài)的Cu,槐糖脂主要除去了氧化物結(jié)合態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的Zn。這一研究結(jié)果也證實(shí)了用生物表面活性劑沖洗沉積物除去其中重金屬的方法是可行的。

      展望 生物表面活性劑在石油、化工、醫(yī)藥、化妝品、食品等行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用,因而其市場前景廣闊。目前,生物表面活性劑的研究大多還處于實(shí)驗(yàn)室或模擬實(shí)驗(yàn)研究階段,其主要原因就是生產(chǎn)成本還很高,和化學(xué)合成表面活性劑相比還沒有明顯的競爭優(yōu)勢,在污染物的治理應(yīng)用中受到限制。為了早日實(shí)現(xiàn)生物表面活性劑的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),提高實(shí)際應(yīng)用程度,今后的研究將著重于以下三個(gè)方面:(1)選育能以廉價(jià)碳源為底物、產(chǎn)量高的菌種(如Benincasa等[23]利用生產(chǎn)向日葵油過程中產(chǎn)生的廢物皂料為唯一碳源成批培養(yǎng)銅綠假單胞菌,獲得的鼠李糖脂大濃度為16g/L)。(2)在對生物表面活性劑的純度要求較高的應(yīng)用場合應(yīng)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)有效的產(chǎn)物分離純化方法。將其二次開發(fā)產(chǎn)品應(yīng)用于化妝品、食品、制藥等行業(yè),能在一定程度上抵消生物表面活性劑的高生產(chǎn)成本。(3)研究生物表面活性劑生產(chǎn)菌降解有機(jī)污染物的作用機(jī)制,明確生物表面活性劑在污染現(xiàn)場的作用過程,使之在直接應(yīng)用發(fā)酵液進(jìn)行生物修復(fù)時(shí)能快速、有效降解污染物。