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抗紫外線、抗黃變

科技前沿!談談生物表面活性劑及其在修復石油污染中的應用

? ? ? ?石油開采(cai)、加工、運輸、儲存(cun)過程(cheng)的泄漏所引起的海洋石油污染與土壤污染事件(jian)頻發,造(zao)成了巨大(da)的經濟損失,嚴重破壞(huai)了自然生態環境,影響人類健康。與其他水溶性污染物相比,石油中的烴類,尤其是多環芳烴等難降解的疏水性物質阻礙了油的分散,使得微生物和油接觸的表面積大大減少,從而降低了微生物降解石油的效果。因此在石油的微生物降解、修復過程中,常采用生物表面活性劑促進石油類物質的乳化溶解,形成小油滴以便微生物利用。

? ? ? ?生物表面活性劑是微生物在一定條件下代謝產生的同時擁有親水性和疏水性、并具有一定表面活性的兩親化合物。生物表面活性劑結構龐大、復雜,具有與化(hua)學表面活性(xing)劑相同的功能,如增溶、乳化、潤濕、發泡、分散、降低表面張力等。同時生物表面活性劑還具有可生物降解、生態毒性低和生產原料廣泛等特點。生物(wu)表面(mian)活性劑依據其(qi)微生物(wu)來(lai)源和結構特征可分為糖脂(zhi)(zhi)、脂(zhi)(zhi)肽(tai)和脂(zhi)(zhi)蛋(dan)白、脂(zhi)(zhi)肪(fang)酸(suan)和磷(lin)脂(zhi)(zhi)、中(zhong)性脂(zhi)(zhi)以及聚合物(wu)表面(mian)活性劑。

? ? ? ??生(sheng)物(wu)(wu)(wu)表面活(huo)性(xing)劑生(sheng)產(chan)方法主要有(you)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)發酵法和(he)酶法合(he)成兩大類。微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)發酵法產(chan)生(sheng)的表面活(huo)性(xing)劑種(zhong)類多、可用原料(liao)廣、生(sheng)產(chan)工藝(yi)簡單,是目前獲取生(sheng)物(wu)(wu)(wu)表面活(huo)性(xing)劑的主要方法;酶法合(he)成是借助于(yu)外源生(sheng)物(wu)(wu)(wu)酶催化合(he)成生(sheng)物(wu)(wu)(wu)表面活(huo)性(xing)劑的一種(zhong)方法,與微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)法比較, 其可以(yi)獲得高含量(liang)的目標產(chan)物(wu)(wu)(wu)且產(chan)物(wu)(wu)(wu)易回(hui)收, 并且產(chan)品(pin)結構的修飾具有(you)較大的靈活(huo)性(xing)。生物表(biao)面活(huo)性劑的提取方法(fa)(fa)(fa)主要有萃(cui)取法(fa)(fa)(fa)、超濾法(fa)(fa)(fa)、泡沫層析法(fa)(fa)(fa)、酸沉淀法(fa)(fa)(fa)、色譜(pu)法(fa)(fa)(fa)、柱層析法(fa)(fa)(fa)和旋轉蒸(zheng)發法(fa)(fa)(fa) 。

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? ? ? 來看看生物(wu)表(biao)面活性劑促進石(shi)油(you)降解原理。生(sheng)物(wu)表面活性劑主(zhu)要通過(guo)(guo)兩種(zhong)途徑(jing)來提高石(shi)油的(de)生(sheng)物(wu)可利用(yong)率。一種(zhong)途徑(jing)是(shi)通過(guo)(guo)降(jiang)低油水(shui)界面張力并促(cu)進兩者乳化,以增(zeng)大(da)(da)界面面積,促(cu)使微(wei)生(sheng)物(wu)與(yu)較(jiao)大(da)(da)油滴之間的(de)直接有(you)效(xiao)接觸;第二種(zhong)途徑(jing)是(shi)利用(yong)表面活性劑對烴(jing)(jing)類物(wu)質的(de)增(zeng)溶(rong)(rong)機(ji)制(zhi),使石(shi)油相(xiang)在水(shui)相(xiang)中分散開,從而便于細菌(jun)吸(xi)收粒(li)徑(jing)小于自(zi)身的(de)油滴。多環(huan)芳(fang)烴(jing)(jing)在石(shi)油成(cheng)分中比重較(jiao)大(da)(da),且降(jiang)解困難,由于生(sheng)物(wu)表面活性劑的(de)增(zeng)溶(rong)(rong)作用(yong),當其濃度(du)大(da)(da)于臨界膠(jiao)束(shu)濃度(du)(CMC)時,會(hui)形成(cheng)膠(jiao)束(shu),膠(jiao)束(shu)內(nei)的(de)疏(shu)水(shui)性微(wei)環(huan)境對疏(shu)水(shui)性有(you)機(ji)溶(rong)(rong)劑的(de)分配作用(yong)較(jiao)強,可顯著增(zeng)大(da)(da)烴(jing)(jing)類有(you)機(ji)污染(ran)物(wu)的(de)表觀溶(rong)(rong)解度(du)。

? ? ? ?以下來看看生(sheng)物表(biao)面活(huo)性劑在石油污染修復中的應用。

? ? ? ?一(yi)、水體(ti)(ti)石油(you)(you)污(wu)染修復(fu)。生(sheng)物(wu)表(biao)面活性劑(ji)在(zai)水體(ti)(ti)溢油(you)(you)污(wu)染生(sheng)物(wu)修復(fu)中(zhong)已有多項應用(yong)(yong) 。在(zai)1989 年美國阿拉斯加的(de)(de)(de)“ExxonValdez”號溢油(you)(you)事件中(zhong),通過(guo)加入銅綠假單胞菌(jun)合成(cheng)的(de)(de)(de)海藻糖(tang)脂,幾(ji)(ji)周內石油(you)(you)中(zhong)的(de)(de)(de)正烷烴幾(ji)(ji)乎被(bei)全部去除,是成(cheng)功應用(yong)(yong)生(sheng)物(wu)修復(fu)石油(you)(you)污(wu)染的(de)(de)(de)開端。此(ci)后,含生(sheng)物(wu)表(biao)面活性劑(ji)的(de)(de)(de)菌(jun)劑(ji) AlphaBioSeaTM 和 Tera–ZymaTM 分別被(bei)用(yong)(yong)于(yu)修復(fu)德克(ke)薩斯州溢油(you)(you)污(wu)染海岸線和日(ri)本重質原油(you)(you)污(wu)染場地,均取得了較好的(de)(de)(de)修復(fu)效(xiao)果。

? ? ? ?二、土壤石油污染(ran)修(xiu)復(fu)。利(li)用(yong)生物(wu)表面活性劑進行石油污染(ran)土壤修(xiu)復(fu)受到越來越多的關注,生物(wu)法相比非生物(wu)法對環境(jing)的污染(ran)要(yao)小。

? ? ? ?目(mu)前生(sheng)物表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)劑的生(sheng)產(chan)成本(ben)比化學表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)劑的高,生(sheng)物表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)劑的廣泛應(ying)用與批量生(sheng)產(chan)受到一定限制,所以進一步改進生(sheng)產(chan)工藝(yi)和(he)尋找(zhao)更(geng)為廉價的發(fa)酵原料,是(shi)生(sheng)物表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)劑生(sheng)產(chan)的主要的發(fa)展(zhan)方向。

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