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,汽油污染土壤中碳氫化合物的降解率分別提高了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,也發(fā)現(xiàn)添加鼠李糖脂能顯著增加烷烴的降解率。 

促進多環(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多環(huán)芳烴的降解[15]。(2)通過產(chǎn)生胞外聚合物促進多環(huán)芳烴的降解[16]。(3)通過形成生物膜促進多環(huán)芳烴的降解[17,18]。Johnsen等[19]的實驗結(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,因此,土壤中有毒重金屬污染的修復一直是學術(shù)界的熱點研究課題。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受重金屬污染土壤。Torrens等[20]的實驗結(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驗室或模擬實驗研究階段,其主要原因就是生產(chǎn)成本還很高,和化學合成表面活性劑相比還沒有明顯的競爭優(yōu)勢,在污染物的治理應用中受到限制。為了早日實現(xiàn)生物表面活性劑的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),提高實際應用程度,今后的研究將著重于以下三個方面:(1)選育能以廉價碳源為底物、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用場合應設(shè)計經(jīng)濟有效的產(chǎn)物分離純化方法。將其二次開發(fā)產(chǎn)品應用于化妝品、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)菌降解有機污染物的作用機制,明確生物表面活性劑在污染現(xiàn)場的作用過程,使之在直接應用發(fā)酵液進行生物修復時能快速、有效降解污染物。