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環境領域

    鼠李糖脂可以用來修復人類所造成的環境污染,包括土壤、垃圾、水、海洋及油污等污染物。具體體現在:

    1)  土壤修復和垃圾處理

鼠李糖脂應用于土壤處理,主要是指在PAHs(多環芳烴)、重金屬、PCB(多氯聯苯)以及農藥和油污污染等的處理方面。鼠李糖脂應用于處理PAHs和重金屬污染的主要原理如下:

鼠李糖脂有助于PAHs從土壤顆粒上的解吸,并溶解于表面活性劑的膠束中以及吸附在鼠李糖脂的單體上,從而增加PAHs在水相中和非水相液體的分配。另外,鼠李糖脂可以顯著地改變PAHs氣液分配地平衡,從而引起這些有機污染物亨利常數明顯降低,這些都導致PAHs從土壤顆粒向液相運輸以及向空氣揮發速度地增加,從而增加PAHs地降解去除速度,為PAHs地生物去除提供可能。鼠李糖脂隨濃度升高至臨界濃度時會對多環芳烴產生明顯的增容作用。

去除重金屬:鼠李糖脂生物表面活性劑可能通過兩種方式促進土壤中重金屬的解吸,一是與土壤中的游離金屬離子螯合,其可作為螯合劑替代EDTA,用來清除土壤、污水及其他液體的重金屬污染物,因其可降解,不會造成二次污染。二是通過降低界面張力使土壤中重金屬離子與表面活性劑直接接觸。

針對殺蟲劑或劇毒農藥造成的土壤或水污染,鼠李糖脂和其生產菌銅綠假單胞菌有修復的功效,根據資料顯示,鼠李糖脂能夠促進銅綠假單包桿菌降解硫丹,從而修復劇毒污染的土壤或水體。

鼠李糖脂應用于堆肥過程中,對有機質顆粒介質的水分有較好的保持性能,有利于長時間保持堆肥微生物的活性,同時合適濃度的鼠李糖脂能夠加速顆粒介質中水分的下滲,鼠李糖脂的這種作用,被認為能夠促進介質中液膜的形成,優化水分在介質中的分布。一定濃度的鼠李糖脂能夠減弱銅綠假單胞菌菌體在顆粒介質表面的吸附,促進菌體在有機質顆粒中的傳輸,能夠使菌體傳輸到有機質顆粒介質的深層,可見鼠李糖脂的加入對堆肥介質中菌體的分布有潛在作用。鼠李糖脂的加入還起到了增強有機質在液相中的分散的作用,同時它促進了微生物的生長和有機質成分的降解。顆粒降解前后檢測表明,鼠李糖脂的參與,使降解反應發生的位置由顆粒表面轉移到了介質的液相中。鼠李糖脂對于非源菌種來說相對于化學表面活性劑是易降解物質;在堆肥中可以被堆肥微生物所降解,但是它不是微生物所優先降解的物質。相關報道表明,生物表面活性劑對改善堆肥的微環境,提高堆肥效率有潛在的作用,而它在堆肥中不會產生二次污染。

另外,有關報道稱鼠李糖脂可用于洗脫多氯聯苯,并改變多氯聯苯的HLB,使其容易被假單胞桿菌吸收降解。它還可以用來與植物修復方法協同作用,一方面促進植物生長,一方面增強植物對土壤重金屬離子的吸收效果,是植物技術原位處理被重金屬污染土壤的良好方法。

2)  水處理及海洋污染

與土壤處理應用相同,鼠李糖脂同樣可以促進污水中的PAHs的生物降解。有研究表明,在有氧條件下,在石油工業類的污水處理廠中,15mg/l的鼠李糖脂可以用來加強15種多環芳烴的生物降解能力,使降解比率在正常情況下提高10-20%

鼠李糖脂對PAHs的去除和對COD的降低,其主要作用原理是對原有生物環境的激活和增強。這主要體現在鼠李糖脂的表面活性上,其分子結構既具有疏水性也有親水性部分,能夠降低污水中多環類成份的表面張力,增加疏水性成份在水中的溶解度,同時因為其親脂性的特點,可以改善水體中微生物的胞壁通透性,為微生物提供了一個間接接觸并利用消耗有害物質的途徑。這使得原體系中的微生物能夠更全面、快速的消耗有害成份并增倍繁殖,達到良性循環的狀態。

據印度亞洲通訊社(IANS)及國內多家媒體報道,中美科學家將一種可以產生鼠李糖脂的菌液成功應用于2010年墨西哥灣漏油事件中。泄漏的原油因面積大擴散快而無法及時清除,而這種菌液的應用有效的對清除工作給予了幫助。菌體本身可以利用石油作為食物來源,而其代謝物即為鼠李糖脂,鼠李糖脂又可以促進微生物對石油中的多環芳烴污染物進行降解。鼠李糖脂在不同的溫度、酸堿度以及鹽度的環境中相對穩定,可以有效降解原油中多種多環芳烴化合物。

        赤潮是海洋中某些浮游植物、原生動物或細菌,在一定的環境條件下爆發性繁殖或增殖而導致海洋水體變色的一種海洋生態異常現象。它不僅破壞海洋漁業資源和生產,影響濱海旅游業,破壞海洋生態環境,還會因誤食被有毒赤潮生物污染的海產品而造成人體中毒甚至死亡。經過相關研究請明,鼠李糖脂對一些藻類的生長具有抑制作用。當鼠李糖脂的濃度分別為4mg/L7mg/L10mg/L,可以完全抑制微小原甲藻、錐狀斯式藻和塔瑪亞歷山大藻的生長。另外,鼠李糖脂達到一定濃度時對海洋原甲藻的生長也表現出了比較明顯的抑制作用。鼠李糖脂對不同甲藻的生長抑制作用是不同的,其強弱順序為:東海原甲藻>錐狀斯式藻,微小原甲藻>塔瑪亞歷山大藻>海洋原甲藻>裸甲藻。當鼠李糖脂濃度達到15mg/L時,會使這5種藻細胞均遭到不可逆的破壞。在利用生物表面活性劑抑制海洋甲藻生長方面,鼠李糖脂比槐糖脂更為有效,在治理甲藻赤潮中有較好的應用前景。