摘要：研究以假单胞菌属P-1菌株为对象，考察微生物降解酚类污染物的机理及其应用。在优化条件下（30℃、pH 7.0），假单胞菌属P-1菌株对500 mg/L苯酚的48 h降解率达95.3%。分子研究显示，苯酚羟化酶基因和邻苯二酚双加氧酶基因的表达分别上调至15.6倍和12.3倍。酚羟化酶最适温度为35℃,最适pH为7.2。采用生物活性炭填充床反应器的中试实验表明，系统具有较强的抗冲击负荷能力，污泥产率比传统方法低35%。

　　关键词：酚类污染物；微生物降解；假单胞菌属；降解途径；酶学机理；基因表达

　　酚类化合物作为一种重要的有机污染物，广泛存在于石油化工、医药、农药等行业的工业废水中，因具有较强的致癌性、致畸性和生物蓄积性，其存在已成为全球性环境问题。传统物理化学处理方法存在成本高、易产生二次污染等缺点，而微生物降解凭借经济环保性，已逐渐成为酚类污染物的重要处理手段。然而，目前微生物降解酚类物质的分子机制及其调控网络仍未完全阐明，严重制约了其在工程实践中的应用，因此，深入研究酚类污染物的微生物降解机理，对于开发高效生物处理技术具有重要意义。

　　1材料与方法

　　实验采用从石化厂废水处理池分离的假单胞菌属P-1菌株，经16S rRNA基因测序鉴定，使用纯度≥99.5%的苯酚和≥99.0%的邻苯二酚（Sigma-Aldrich）作为降解底物，菌株在改良LB培养基中培养，成分为：胰蛋白胨10.0 g/L、酵母提取物5.0 g/L、氯化钠5.0 g/L、葡萄糖2.0 g/L，pH 7.0，降解过程中用GC-MS技术和DB-5MS毛细管柱鉴定中间代谢产物，用HPLC法测定残留苯酚浓度[1-3]，通过NADPH氧化速率确定酚羟化酶活性，通过顺,顺-粘康酸生成速率确定邻苯二酚-1,2-双加氧酶活性，关键酶基因表达采用RT-qPCR技术检测。

　　2结果分析

　　2.1微生物催化降解酚类污染物的最适条件及效率分析

　　实验研究了温度、pH、接种量、溶氧量四个因素对降解效率的影响，从表1的正交试验结果可以看出，在不同条件组合下，降解率在82.3%～93.8%间波动，优化后的最佳工艺条件为：温度30℃、pH 7.0、接种量10%、溶氧量4.5 mg/L，在最优条件下进行验证实验，对初始质量浓度500 mg/L的苯酚进行降解，48 h降解率达到95.3±1.2%，与正交试验预测结果（94.8%）基本一致，证实了优化结果的可靠性。

　　2.2微生物催化降解酚类污染物的分子机理研究

　　借助实时荧光定量聚合酶链式反应技术，检测降解过程中关键酶基因的表达水平[4]，发现在苯酚诱导条件下，编码酚羟化酶的pheA基因和编码邻苯二酚双加氧酶的catA基因表达量显著上调，如图1所示。pheA基因和catA基因的表达量分别达到基础水平的15.6倍和12.3倍，进一步经蛋白质组学分析证实。酚羟化酶和邻苯二酚双加氧酶的蛋白质含量随培养时间延长呈上升趋势，在降解24 h时达到最大值，蛋白质印迹实验结果表明，当苯酚质量浓度超过800 mg/L时，酶蛋白表达受到抑制，这一现象与动力学实验中观察到的底物抑制现象互为印证。

　　2.3微生物催化降解酚类污染物的工程应用效果评价

　　针对某石化厂含酚废水处理工程，采用生物活性炭填充床反应器开展中试实验[5]，在水力停留12 h，温度30±2℃、溶氧量4.5 mg/L的条件下，反应器启动30 d后形成稳定生物膜，表2中的数据显示，该工艺对不同质量浓度范围内的酚类污染物均具有良好的去除效果，特别是循环运行模式下的高浓度处理。长期运行数据表明，系统具有较强的抗冲击负荷能力，污泥产率低（0.21 kg MLSS/kg COD），较传统活性污泥法降低了35%，具有显著的技术经济优势。

　　3结论

　　对实验结果展开深入分析，发现假单胞菌属P-1降解酚类污染物的过程受多重因素调控，环境条件对降解效率的影响体现在温度和pH的协同作用上，这种影响与关键酶活性密切相关，研究发现酚羟化酶在pH为7.0时活性最高，该结果为工程应用提供了重要的参数支持。分子水平的机制研究揭示，pheA和catA基因的表达调控在降解过程中发挥核心作用，这种基因表达的变化直接影响着降解效率。

参考文献

　　［1］王文娜,吴刚,何席伟,等.酚类环境内分泌干扰物微生物降解研究进展［J］.环境监控与预警,2024,16(4):9-21.

　　［2］郝李宁.废水中酚类污染物选择性加氢处理及高值化工艺开发［D］.青岛:青岛科技大学,2023.

　　［3］吴朵而,陈龙,马香娟,等.基于电活性微生物的芳香烃类污染物转化机制研究进展［J］.微生物学报,2023,63(1):30-44.

　　［4］吴鹏,张锐,范欣竹,等.微生物絮凝剂提取方法的优化及其对废水中木质纤维类污染物的絮凝机理［J］.环境工程学报,2022,16(1):343-354.

　　［5］修语晨.光催化耦合微生物膜法处理含酚污染物研究［D］.哈尔滨:黑龙江大学,2020.