微生物對(duì)環(huán)境中有機(jī)污染物的降解潛力，主要取決于微生物自身、污染物性質(zhì)及環(huán)境因素等三個(gè)方面。下面我們就從這三個(gè)方面介紹微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解潛力。

一、微生物自身特點(diǎn)

面對(duì)多種多樣的“有機(jī)物大餐”，微生物是否有足夠的鋼牙和鐵胃來(lái)“享用”就稱(chēng)為影響微生物降解潛力的關(guān)鍵問(wèn)題。我們之前介紹過(guò)一些微生物的特點(diǎn)，比如“小”，其實(shí)微生物自身的特點(diǎn)，直接決定了微生物是否會(huì)有很強(qiáng)的降解潛力。①微生物個(gè)體微小、比表面積大、分布廣泛：這個(gè)特點(diǎn)讓微生物會(huì)有非常大的幾率接觸、攝取有機(jī)物，相當(dāng)于給微生物安裝了眾多的牙齒。②種類(lèi)繁多、代謝類(lèi)型多樣、降解酶系豐富：這些特點(diǎn)給微生物安了功能強(qiáng)大的“鐵胃”，不管面對(duì)什么樣的污染物大餐，都有可能吃得下、消化得了。③微生物繁殖快、容易變異、適應(yīng)性也強(qiáng)：這些特點(diǎn)保證了微生物在較大范圍的污染脅迫下也能生存，然后做出迅速調(diào)整。

微生物的這些特點(diǎn)是其降解潛力最大的保證，“打鐵還需自身硬”嘛，有了這些基本條件，環(huán)境中的污染物開(kāi)始顫抖吧。

二、污染物性質(zhì)

普通的有機(jī)物，比如淀粉、單糖等“好吃的”基本上是沒(méi)有辦法逃脫“減肥”的命運(yùn)的（很容易被代謝為更為簡(jiǎn)單的有機(jī)物，甚至是CO₂）。但并不是所有的污染物們都會(huì)坐以待斃，他們通過(guò)自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，不但“努力”避免微生物的“捕食”，甚至可以“損傷、殺死”微生物（其實(shí)污染物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)還是我們?nèi)祟?lèi)“不小心”賦予的）。其中有一類(lèi)叫POPs（PersistentOrganic Pollutants）的污染物群體，將抗性發(fā)揮到極致，我們來(lái)看看都有誰(shuí)。

POPs是2001年聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署啟動(dòng)的斯德哥爾摩公約（StockholmConvention on Persistent Organic Pollutants）中明確下來(lái)的，第一批包括12類(lèi)，即艾氏劑、氯丹、滴滴涕、狄氏劑、二噁英、六氯苯、毒殺芬、異狄氏劑、二氯代苯并呋喃、滅蟻靈、七氯和多氯聯(lián)苯，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。在2009年5月，又列出了9種新的化合物，即多溴聯(lián)苯醚（五溴和八溴）、全氟化合物及其鹽、十氯酮、林丹（γ-六六六）、五氯苯、α-六六六、β-六六六、六溴聯(lián)苯等，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2?？梢钥闯鏊麄兌加袔讉€(gè)共同點(diǎn)，即結(jié)構(gòu)基本包含環(huán)烴、鹵素取代豐富甚至達(dá)到飽和、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

 
圖1第一批POPs結(jié)構(gòu)

 
圖2第二批POPs結(jié)構(gòu)

當(dāng)然，也不是說(shuō)面對(duì)POPs等難降解有機(jī)污染物，微生物們就沒(méi)有辦法，比如圖3，PCBs也可以被一點(diǎn)一點(diǎn)蠶食。只不過(guò)面對(duì)不同性質(zhì)的污染物時(shí)，微生物“啃食”（酶解）的速度不同罷了。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的，降解速率快；結(jié)構(gòu)復(fù)雜的，降解慢?？梢杂?/span>BOD₅/COD、基質(zhì)生物可氧化性、基質(zhì)生化呼吸線等方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

 
圖3PCBs代謝途徑

三、污染物所處環(huán)境

除了污染物自身的穩(wěn)定性，污染物還會(huì)找天然屏障，主要是跟土壤/顆粒的結(jié)合，或“老化”作用，考察指標(biāo)可以采用生物有效性或生物可利用性等。通常認(rèn)為隨著老化時(shí)間的增長(zhǎng)，污染物的生物可利用性降低，也就是不可利用部分增加（如圖4）。

 
圖4污染物在土壤中的可利用性

大部分土壤都存在直徑小于100nm的空穴或孔洞，而0.3-1.0 nm的孔洞也是大量存在的。后者的尺度與污染物分子相近而遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于微生物的尺度。隨著老化時(shí)間的增加，污染物分子通過(guò)擴(kuò)散等過(guò)程進(jìn)入到土壤中的這些“remotesites”，進(jìn)入這些“remote sites”的污染物就難以擴(kuò)散出來(lái)，這就大大降低了其生物可利用程度。

土壤的有機(jī)質(zhì)對(duì)污染物老化過(guò)程中不可利用部分的形成發(fā)揮著重要的作用，其作用有以下幾種。一是可以作為分配相將污染物溶解其中；二是有機(jī)質(zhì)中存在豐富的納米級(jí)別的孔洞與空穴，使分配進(jìn)入有機(jī)質(zhì)的污染物以類(lèi)似于晶格理論的形式嵌入在空穴中，牢固吸附污染物；另外，擴(kuò)散到孔洞內(nèi)的污染物可以通過(guò)緩慢擴(kuò)散逃出孔洞，從而增加其可利用性，但如果孔洞內(nèi)存在有機(jī)質(zhì)膜層，將大大提高其吸附能力，降低污染物擴(kuò)散出孔洞的可能性，使其生物可利用性大大降低。土壤的礦物部分也發(fā)揮著一定的作用，比如礦物粒子可以將吸附污染物的孔洞洞口堵牢，從而大大降低污染物擴(kuò)散出的可能性。

另外，污染物的性質(zhì)也對(duì)其不可利用部分有明顯的影響。比如，隨辛醇-水分配系數(shù)的增大，老化過(guò)程中形成的不可利用部分就越多。