多氯聯(lián)苯（PCBs）污染土壤的生物修復(fù)

張　雪，劉維濤，梁麗琛，陳　晨，霍曉慧，李　松

（南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境污染過程與基準(zhǔn)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/天津市城市生態(tài)環(huán)境修復(fù)與污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300350）

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多氯聯(lián)苯（PCBs）污染土壤的生物修復(fù)

張雪，劉維濤*，梁麗琛，陳晨，霍曉慧，李松

（南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境污染過程與基準(zhǔn)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/天津市城市生態(tài)環(huán)境修復(fù)與污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300350）

摘要：多氯聯(lián)苯（PCBs）是一類持久性有機(jī)污染物（POPs），因氯原子取代位置和數(shù)量的不同共有209種同系物。近年來，土壤中的PCBs污染問題已引起人們的廣泛關(guān)注。由于PCBs具有高分子穩(wěn)定性、低水溶性和顆粒相高吸附勢(shì)，土壤基質(zhì)中PCBs的去除極其困難。此外，PCBs的高憎水性和親脂性使之易于在動(dòng)物體脂肪組織和母乳富集。生物修復(fù)技術(shù)是指利用生物有機(jī)體（綠色植物、微生物和動(dòng)物）的作用將環(huán)境中污染物轉(zhuǎn)化為無害或低毒產(chǎn)物的過程。生物修復(fù)技術(shù)具有成本低、高效和環(huán)境安全等特征，被認(rèn)為是可替代傳統(tǒng)的土壤污染修復(fù)技術(shù)的最佳選擇之一。因此，通過綜述國內(nèi)外土壤PCBs污染現(xiàn)狀和健康效應(yīng)，以及土壤PCBs污染的生物修復(fù)最新研究進(jìn)展和相關(guān)修復(fù)機(jī)理，對(duì)微生物修復(fù)、植物修復(fù)和蚯蚓修復(fù)目前存在的問題和后續(xù)研究方向進(jìn)行了討論及展望，以期為今后生物修復(fù)PCBs污染土壤提供有益參考。

關(guān)鍵詞：生物修復(fù)；多氯聯(lián)苯（PCBs）；土壤污染；植物修復(fù)；微生物修復(fù)；蚯蚓修復(fù)

張雪，劉維濤，梁麗琛，等.多氯聯(lián)苯（PCBs）污染土壤的生物修復(fù)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35（1）：1-11.

ZHANG Xue，LIU Wej-tao，LIANG Lj-chen，et a1. Bjoremedjatjon of soj1s po11uted by po1ych1orjnated bjpheny1s（PCBs）[J]. Journal of Agro-Environment Science，2016，35（1）：1-11.

多氯聯(lián)苯（Po1ych1orjnated bjpheny1s，PCBs）是一類人工合成的氯代芳香烴類持久性有機(jī)污染物（POPs），化學(xué)式為C12H10-nC1n（n≤10）[1]。1864年，PCBs首次被人工合成，迄今全球PCBs生產(chǎn)量為100～150 萬t，其中約30％通過各種途徑進(jìn)入環(huán)境，最終蓄積于土壤或沉積物中[2-3]。PCBs是高憎水化合物，具有高親脂性和生物蓄積性，可通過食物鏈的逐級(jí)生物放大作用危害動(dòng)物和人體健康[4]。

對(duì)于PCBs污染土壤的修復(fù)，傳統(tǒng)的物理/化學(xué)修復(fù)技術(shù)對(duì)環(huán)境干擾大、成本高昂且易造成二次污染[5]，而生物修復(fù)技術(shù)（Bjoremedjatjon），即利用微生物、綠色植物及其酶類處理污染環(huán)境，使其恢復(fù)到初始狀態(tài)或達(dá)到環(huán)境健康水平[6]，被認(rèn)為是可替代傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)的新興技術(shù)，具有生態(tài)安全、成本低廉和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[5]。生物修復(fù)包括原位（in situ）生物修復(fù)和異位（ex situ）生物修復(fù)[6]；狹義的生物修復(fù)通常指微生物修復(fù)，而廣義的生物修復(fù)包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)。

近年來，PCBs污染問題引起國內(nèi)外研究者的日益關(guān)注。筆者利用Web of Scjence TM核心合集檢索（主題檢索Po1ych1orjnated bjpheny1s or PCBs，結(jié)果中檢索Remedjatjon，至2015-07-09）發(fā)現(xiàn)，2004—2014年間發(fā)表的有關(guān)PCBs污染修復(fù)的文獻(xiàn)數(shù)量逐年增多（圖1），但僅有少量文獻(xiàn)對(duì)PCBs污染的植物修復(fù)或微生物修復(fù)進(jìn)行了綜述報(bào)道[7-8]，而有關(guān)PCBs污染廣義生物修復(fù)的綜述尚鮮有報(bào)道。因此，本文綜述了微生物修復(fù)、植物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)PCBs污染土壤的最新研究進(jìn)展，探討其強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)，并對(duì)后續(xù)研究進(jìn)行討論及展望，以期為今后生物修復(fù)土壤PCBs污染的相關(guān)研究提供一定參考。

圖1　2004—2014每年發(fā)表的有關(guān)PCBs污染修復(fù)的文獻(xiàn)數(shù)量Fjgure 1 Number of pub1jcatjons about PCBs remedjatjon per year from 2004 to 2014

1　土壤中的PCBs

1.1PCBs的來源、遷移和歸趨

迄今未見環(huán)境中PCBs天然來源的文獻(xiàn)報(bào)道。土壤中的PCBs來源于PCBs的生產(chǎn)、使用和處置過程，土壤不斷地接納由各種途徑輸入的PCBs[8]。建筑、油漆和廢舊設(shè)備是北美和歐洲土壤PCBs污染的重要來源，而土壤和水體中的PCBs污染可揮發(fā)導(dǎo)致大氣污染[9]。此外，電子垃圾的拆解和焚燒等活動(dòng)也是形成環(huán)境PCBs污染的重要原因之一，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)我國南方的某些電子垃圾拆解區(qū)土壤存在嚴(yán)重PCBs污染[10]。

PCBs具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和半揮發(fā)性，易于在環(huán)境中循環(huán)，主要循環(huán)過程涉及污染場(chǎng)地的PCBs向大氣揮發(fā)擴(kuò)散，?大氣遠(yuǎn)距離輸送并通過干濕沉降進(jìn)入土壤和水體環(huán)境[11]，而且大氣中PCBs沉降是土壤PCBs污染的重要來源之一。PCBs在環(huán)境中的遷移和歸趨取決于PCBs的理化特性和環(huán)境介質(zhì)特征。辛醇-水分配系數(shù)（Kow）常用于預(yù)測(cè)PCBs在環(huán)境中的移動(dòng)性，PCBs的1g Kow值范圍為4.5～8.2，其中1g Kow> 6的高氯代PCBs主要與大氣、土壤和沉積物中的顆粒物結(jié)合，低氯代PCBs則主要以氣相形態(tài)存在并可被大氣遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。因此，土壤介質(zhì)中通常包含較高比例的高氯代PCBs，而低氯代PCBs主要分布在大氣中[7]。據(jù)Harrad等[12]估算，英國約有93.1％的PCBs存在于土壤環(huán)境中，海水和海洋沉積物中分別為3.5％ 和2％，而多達(dá)0.2％的PCBs可能存在于人體中。

1.2PCBs的含量

環(huán)境中的PCBs在1966年首次被檢出[13]，此后世界各地均有PCBs檢出的報(bào)道，甚至包括極地地區(qū)[14]。Mejjer等[15]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全球PCBs土壤背景值為26～96 900 pg.g-1，平均值為5410 pg.g-1。Lj等[16]研究報(bào)道，全球土壤PCBs含量范圍為40～100 000 pg.g-1，平均值4900 pg.g-1，歐洲和北美洲含量較高，平均值（含量范圍）分別為7500（47～97 000）、4300（110～25 000）pg.g-1，亞洲和非洲地區(qū)含量較低，平均值（含量范圍）分別為580（120～2900）、390（94～620）pg.g-1，南美洲和澳大利亞的平均值（含量范圍）分別為1400（61～9500）、280（140～540）pg.g-1。

Ren等[17]對(duì)我國土壤中51種PCBs開展了系統(tǒng)的調(diào)查研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)全國52個(gè)?樣點(diǎn)的PCBs濃度范圍為138～1840 pg.g-1，平均值為515 pg.g-1，約為全球土壤背景值5410 pg.g-1的1/10。我國本底土/農(nóng)村土壤中PCBs同類物主要以三氯苯（～44％）和二氯苯（～28％）為主，而全球本底土主要以六氯苯（～46％）和五氯苯（～27％）為主，與我國城市土壤中PCBs的同類物構(gòu)成較為類似[15，17]。近年來，文獻(xiàn)報(bào)道的國內(nèi)外不同地區(qū)土壤PCBs含量如表1所示。

1.3PCBs的健康效應(yīng)

PCBs可通過攝食、吸入或皮膚接觸進(jìn)入動(dòng)物體，在肝臟、肌肉和脂肪組織蓄積。通常情況下，PCBs表現(xiàn)出低到中度毒性，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)半致死濃度（LD50）為0.5～11.3 g.kg-1體質(zhì)量[1]。PCBs引發(fā)的有害健康效應(yīng)與其暴露途徑、濃度和生物的年齡、性別有關(guān)[8]。流行病學(xué)研究表明：PCBs長期暴露可引發(fā)氯痤瘡和2型糖尿病，損傷生物體的免疫、生殖、內(nèi)分泌和神?系統(tǒng)[5]，導(dǎo)致較高的肝癌和惡性黑色素瘤發(fā)病率[1]。美國環(huán)保局（USEPA）、衛(wèi)生與公眾服?部（DHHS）和國際癌癥研究署（IARC）已將PCBs歸類為“疑似人類致癌物”（Suspected human carcjnogens）[5]。

2　微生物修復(fù)

微生物修復(fù)是指利用天然存在的或培養(yǎng)的功能微生物群，在適宜環(huán)境件下，促進(jìn)或強(qiáng)化微生物代謝功能，從而達(dá)到降低有毒污染物活性或降解成無毒物質(zhì)的生物修復(fù)技術(shù)[35]。微生物修復(fù)土壤PCBs的主要途徑包括厭氧脫氯（Anaerobjc dech1orjnatjon）和好氧生物降解（Aerobjc bjodegradatjon）[7]。厭氧脫氯是一個(gè)能量輸出過程，高氯代PCBs作為電子受體被還原成低氯代PCBs[36]；而好氧生物降解通常被限制在低氯代PCBs（氯原子數(shù)<5），通過氧化反應(yīng)生成氯-2-羥基-6-氧-6-苯基己-2，4-二烯酸（C1-HOPDA）和氯苯甲酸，開環(huán)甚至完全礦化[37]。盡管還原脫氯并未降低PCBs的摩爾濃度，但這一過程卻降低了其類二噁英毒性，從而使其更易于被好氧菌降解[38]。

2.1厭氧脫氯

表1　國內(nèi)外不同地區(qū)土壤中PCBs含量Tab1e 1 PCBs concentratjon jn soj1s of varjous regjons jn Chjna and abroad

1987年，Brown等[39]首次報(bào)道了底泥中PCBs的厭氧脫氯。Quensen等[40]在實(shí)驗(yàn)室件下證實(shí)了PCBs的微生物厭氧還原脫氯，后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)厭氧脫氯導(dǎo)致了低氯代PCBs同系物在底泥中的富集，且PCBs上氯取代位置的優(yōu)?取代程度為間位>對(duì)位>鄰位[41]。Bedard等[42]研究表明PCBs在厭氧環(huán)境中存在自然衰減的現(xiàn)象，進(jìn)一步證實(shí)了在厭氧件下PCBs可以被微生物降解。PCBs的微生物厭氧脫氯廣泛存在于厭氧環(huán)境中，包括淡水、河口和海洋的沉積物[43]。

一般而言，氯原子數(shù)量≥4的PCBs難被好氧降解，通?？杀粎捬踹€原性脫氯，即在厭氧微生物作用下，PCBs作為電子受體，其所含氯原子被氫原子取代，其中PCBs間位和對(duì)位上的氯原子優(yōu)?被氫原子取代，而鄰位上的氯原子較難被取代[7]。Brown等[44]通過對(duì)比PCBs同系物?厭氧脫氯損失和產(chǎn)物組成，將PCBs的厭氧脫氯類型分為八類，并將其命名為M、Q、H'、H、P、N、LP和T，而其他特殊的厭氧脫氯過程則可認(rèn)為是這八種類型的組合。其中，厭氧脫氯過程N(yùn)、M、H的產(chǎn)物上的氯原子取代位24-、246-取代模式PCBs上兩側(cè)無氯原子排布的對(duì)位氯和23-、234-、235-取代模式PCBs上的間位氯，恰是過程LP的目標(biāo)反應(yīng)位點(diǎn)，二者聯(lián)合即可完成徹底的脫氯，使微生物修復(fù)的功效發(fā)揮到最大[45]。

2.1.1溫度

溫度對(duì)PCBs還原脫氯的速率、程度、產(chǎn)物有重要的影響。Wu等[46]在不同的溫度梯度（4～66℃）觀察微生物對(duì)沉積物中Aroc1or1260的脫氯情況，結(jié)果證實(shí)存在一個(gè)最佳的總氯脫除溫度范圍（20～27℃），不同的溫度區(qū)間分別對(duì)應(yīng)不同的脫氯過程。溫度范圍雖有部分重疊，但單獨(dú)的反應(yīng)過程仍具有較強(qiáng)的溫度依賴性：8～30℃時(shí)類型N（間位脫氯）為主導(dǎo)；12～34℃時(shí)類型P（對(duì)位脫氯）為主，且溫度越高反應(yīng)速率越快；18～30℃時(shí)也有類型LP（無側(cè)位氯取代對(duì)位脫氯）存在；在50～60℃的高溫件下則以類型T（脫2345-基團(tuán)上的間位氯）為主。Tjedje等[47]研究哈德遜河沉積物中Aroc1or1242在12、25、37、45、60℃下還原脫氯時(shí)發(fā)現(xiàn)，Aroc1or 1242在12℃時(shí)還原脫氯速度為25℃時(shí)的兩倍。

2.1.2pH

pH影響脫氯的主要途徑包括：①pH?變PCBs在底泥介質(zhì)上的吸附行為，從而影響PCBs的生物利用性；②pH?變微生物菌群結(jié)構(gòu)和活性；③pH直接影響吉布斯自由能和氧化還原電位[48]。盡管在pH 5～8 時(shí)PCBs還原脫氯都能夠進(jìn)行，但還原脫氯的最佳pH范圍為7～7.5。pH還可影響脫氯位置，對(duì)位脫氯發(fā)生在pH6～8之間，鄰位脫氯在pH6～7.5范圍內(nèi)進(jìn)行，僅有間位脫氯受pH影響較少[49]。

2.1.3可利用碳源

PCBs的厭氧脫氯是一個(gè)還原反應(yīng)，PCBs在反應(yīng)中作為電子受體，脫氯微生物則需要其他化合物作為碳源和電子供體來維持自身的生理代謝活動(dòng)和生長。外加碳源可為脫氯微生物的生長提供足夠的碳和能量，但也可能導(dǎo)致其他競(jìng)爭(zhēng)微生物快速生長，抑制脫氯微生物[49]。A1der等[50]研究指出添加脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸和己酸）能加速PCBs還原脫氯的速度。添加20 mmo1.L-1丙酮酸鹽和10 mmo1.L-1蘋果酸鹽能促進(jìn)2346-CB的間位脫氯，而20 mmo1.L-1丙酮酸鹽能顯著提高246-CB的對(duì)位脫氯[49]。

2.1.4電子供體和電子受體

H2是PCBs脫氯微生物可利用的有效電子供體，部分微生物自身有產(chǎn)氫功能，其與脫氯過程結(jié)合可促進(jìn)脫氯反應(yīng)的進(jìn)行。通常，小于1％（體積分?jǐn)?shù)）的H2不會(huì)對(duì)PCBs脫氯產(chǎn)生顯著影響，中等濃度的H2促進(jìn)脫氯，而高于10％的H2可以抑制某些脫氯反應(yīng)的進(jìn)行并?變脫氯路徑和歷程[49]。Soko1等[51]發(fā)現(xiàn)在H2/CO2情況下，2，3，4-CB被脫氯還原成2，4-CB、2，3-CB和2-CB；在N2或者N2/CO2情況下，還原產(chǎn)物只有2，4-CB。

底泥中NO-2和SO2-4是良好的電子受體。PCBs脫氯反應(yīng)總與產(chǎn)甲烷、SO2-4還原、Fe3+還原和反硝化等生物過程相伴生。Zwjernjk等[52]研究表明，向哈德遜河底泥沉積物中加入FeSO4能促進(jìn)Aroc1or 1242的厭氧還原脫氯。添加FeSO4、Na2SO4和PbC12能夠促進(jìn)對(duì)位脫氯，其作用機(jī)理可能是添加物為對(duì)位脫氯微生物提供了足夠的電子受體，而促進(jìn)脫氯微生物的生長和活性。

2.2好氧降解

PCBs多被能降解芳香環(huán)的微生物降解，降解過程主要受到4種聯(lián)苯降解酶的控制，即聯(lián)苯雙加氧酶（BphA）、二氫二醇脫氧酶（BphB）、2，3-二羥基雙加氧酶（BphC）和水解酶（BphD）[53]。好氧過程能將低氯（< 5）PCBs氧化為氯代苯甲酸，但很難降解高氯含量的PCBs。低氯PCBs的降解過程主要是通過一個(gè)四步鄰位開環(huán)，生成五碳化合物及氯代苯甲酸（圖2），好氧微生物利用BphA對(duì)PCBs加氧，加氧位置一般在2，3位，有時(shí)也在3，4位，催化形成二氫二醇PCBs；BphB將其催化為2，3-二羥基PCBs；BphC又將其催化為2-羥基-6-氧-6-氯苯基-2，4-己二烯酸；BphD則通過開環(huán)方式催化形成氯代苯甲酸和2-羥基-2，4雙烯戊酸。通常，氯代苯甲酸會(huì)作為最終代謝產(chǎn)物進(jìn)行累積[54]，可被其他細(xì)菌降解，2-羥基-2，4雙烯戊酸可為子細(xì)菌的生長與繁殖提供有效碳源，最終被氧化成CO2[36]。

近年來隨著研究的深入，不斷有新的PCBs降解菌被分離鑒定。史舜燕等[55]?用富集培養(yǎng)的方法從PCBs污染土壤中篩選到1株P(guān)CBs的高效降解細(xì)菌，命名為PS-11，此菌株屬于嗜麥芽寡養(yǎng)單胞菌。?何軍等[56]?富集培養(yǎng)從長期受PCBs污染的土壤中篩選分離到1株能以聯(lián)苯為唯一碳源和能源生長的革蘭氏陰性細(xì)菌DN2，?形態(tài)觀察、16S rDNA?列分析和系統(tǒng)發(fā)育分析初步鑒定為Pseudomonas sp.。陳濤等[57]從長期受PCBs污染的土壤中篩選出2株多氯聯(lián)苯降解菌，并對(duì)其形態(tài)和生物學(xué)特性進(jìn)行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)這2株菌馴化篩選得到的混菌對(duì)PCBs的降解效果最好。

2.3好氧-厭氧協(xié)同降解

微生物厭氧脫氯是一個(gè)能量輸出過程，高氯代PCBs作為電子受體被還原成低氯代PCBs同系物[36]；而好氧生物降解通常被限制在低氯代PCBs（氯原子數(shù)<5），通過氧化反應(yīng)生成氯-2-羥基-6-氧-6-苯基己-2，4-二烯酸（C1-HOPDA）和氯苯甲酸，使之開環(huán)甚至完全礦化[37]。近年來，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)?用厭氧脫氯-好氧降解協(xié)同降解PCBs可達(dá)到高效的PCBs處理效果。Master等[58]利用厭氧-好氧連續(xù)處理高氯代PCBs污染的土壤，初始濃度為59 μg.kg-1，?厭氧處理4個(gè)月后，盡管PCBs總量沒有明顯減少，但大部分高氯代PCBs轉(zhuǎn)化為低氯PCBs，?Bukholderiasp. LB400菌株進(jìn)行28 d的好氧處理，PCBs含量降低至20 μg.kg-1。Long等[59]最新研究表明，利用厭氧脫氯-好氧降解協(xié)同降解技術(shù)，可使土壤/堆肥（2∶3）混合物25％的PCBs被降解，其中60.8％的低氯PCBs被降解。

3　植物修復(fù)

植物修復(fù)技術(shù)是指利用植物本身聯(lián)合其根際微生物來吸收、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移污染物的特性，通過在污染地種植植物，實(shí)現(xiàn)部分或完全修復(fù)土壤、水體和大氣污染的一種原位治理技術(shù)[60]。與傳統(tǒng)的物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)相比，植物修復(fù)技術(shù)以其成本低廉、對(duì)環(huán)境干擾小、操作簡便、綠色、原位且易于為公眾接受等優(yōu)點(diǎn)[61]，引起了人們的廣泛關(guān)注，成為當(dāng)前環(huán)境科學(xué)和污染生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[62]。植物修復(fù)類型通常包括植物提取（Phytoextractjon）、植物揮發(fā)（Phyto vo1atj1jzatjon）、植物降解（Phytodegradatjon）、植物穩(wěn)定（Phytostabj1jzatjon）、根際降解（Rhjzodegradatjon）和根際過濾（Rhjzofj1tratjon）[60]。

植物可直接吸收土壤有機(jī)污染物進(jìn)入體內(nèi)，而后通過新陳代謝將其降解去除。植物能從土壤中提取中等疏水性有機(jī)污染物（0.5<1gKow<4.5），并將其轉(zhuǎn)化為無毒性的中間代謝體轉(zhuǎn)移儲(chǔ)存在植株組織中[63]。植物提取PCBs的效率從1gKow4.5（一氯聯(lián)苯）至1gKow8.2（十氯聯(lián)苯）迅速下降[7]。PCBs含有多種同系物，使得植物代謝PCBs的機(jī)制更加復(fù)雜。植物根對(duì)PCBs的吸收與其親脂性有直接關(guān)系，PCBs進(jìn)入植物體內(nèi)，會(huì)有多種去向：植物既可將其分解，并通過木質(zhì)化作用使其成為植物體的組成部分，也可通過揮發(fā)、代謝或礦化作用使其轉(zhuǎn)化成CO2和H2O，或轉(zhuǎn)化成為無毒性的中間代謝物如木質(zhì)素，儲(chǔ)存在植物細(xì)胞中，達(dá)到去除環(huán)境中有機(jī)污染物的目的。

圖2　苯氧化微生物好氧降解PCBs途徑（修改自Fje1d等[36]）Fjgure 2 Pathway of aerobjc PCBs degradatjon by bjpheny1-oxjdjzjng bacterja（adapted from Fje1d et a1[36]）

Zeeb等[3]研究發(fā)現(xiàn)植物根部PCBs的濃度范圍為47～6700μg.g-1，盡管地上部濃度較低（<1～470 μg.g-1），但如考慮地上部生物量，則地上部PCBs富集量可達(dá)1.7～290 μg。南瓜（Cucurbita pepo）與其他植物相比，能夠更為有效地從土壤中提取吸收PCBs，其后的研究證實(shí)，南瓜地上部可積累較高濃度的PCBs，植物的直接吸收能夠顯著地降低土壤中PCBs的濃度[64]。Huesemann等[65]用鰻草（Zostera marina）修復(fù)沉積物的PCBs污染，結(jié)果表明，與未種植物相比，PCBs的降解率提高了60％，大部分的PCBs被鰻草直接吸收進(jìn)入根部，其根部的富集系數(shù)達(dá)到4左右。Wang等[66]研究表明玉米（Zea mays）對(duì)PCBs（PCB-15，PCB-28和PCB-47）有顯著的降解作用。Pav1íková等[67]調(diào)查監(jiān)測(cè)PCBs污染土壤的原生植物高羊茅（Festucaarundinacea Schreb）、野青茅[Phalaroidesarundinacea（L.）Rauschert]和佛子茅[Calamagrosti sepigeios（L.）Roth]中PCBs的含量，高羊茅地上部分PCBs的干重含量為813.2 μg.kg-1，雖然其對(duì)PCBs的富集系數(shù)小于0.6，但其具有高生物量，因此高羊茅仍能有效修復(fù)PCBs污染土壤。Lju等[68]研究發(fā)現(xiàn)楊樹（Populus deltoides× nigra，DN34）的根部能夠吸附1～4氯聯(lián)苯，而且只有低氯聯(lián)苯（1～3氯聯(lián)苯）能夠轉(zhuǎn)移進(jìn)入莖部，1-2氯聯(lián)苯可以進(jìn)入樹枝。

Sandermann[69]提出“綠色肝臟”（Green 1jver）的概念，認(rèn)為植物對(duì)外源性化合物的解毒機(jī)理與動(dòng)物肝臟類似。PCBs進(jìn)入植物體內(nèi)，植物利用“綠色肝臟”將其代謝轉(zhuǎn)化，其過程為：①羥基化作用，即PCBs被植物體內(nèi)的氧化酶氧化，生成具有高溶解度和反應(yīng)活性的羥基化PCBs；②螯合作用，即羥基化PCBs與植物基原（如谷胱甘肽和氨基酸）結(jié)合，合成毒性較低、溶解度更強(qiáng)的物質(zhì)；③隔離作用，即?過螯合轉(zhuǎn)化的PCBs代謝產(chǎn)物，或被植物細(xì)胞隔離器（如液泡）封存，或被納入植物組織結(jié)構(gòu)（圖3）[7]。

圖3　植物“綠色肝臟”代謝轉(zhuǎn)化PCBs過程（修改自Aken等[7]）Fjgure 3 The metabo1jsm of PCBs jn p1ants“green 1jver“（adapted from Aken et a1[7]）

植物對(duì)PCBs的代謝轉(zhuǎn)化過程與氧化酶（細(xì)胞色素P-450單氧酶和過氧化物酶等）相關(guān)。Chroma等[70]研究表明，細(xì)胞色素P-450參與植物的解毒和PCBs的代謝，并在培養(yǎng)基中發(fā)現(xiàn)了植物木質(zhì)素過氧化物酶和錳過氧化物酶。Lee等[71]利用玫瑰細(xì)胞培養(yǎng)液研究PCBs的新陳代謝，結(jié)果表明加入細(xì)胞色素P-450抑制劑能夠顯著抑制PCBs的降解。Kucerova等[72]發(fā)現(xiàn)植物細(xì)胞代謝PCBs的能力與細(xì)胞過氧化酶的含量呈顯著正相關(guān)，PCBs降解率較高的培養(yǎng)基中過氧化物酶的活性顯著增強(qiáng)。

根際是受植物根系影響的根-土界面的一個(gè)微區(qū)，也是植物-土壤-微生物相互作用的場(chǎng)所，根際的影響是區(qū)別有根系土壤與無根系土壤的關(guān)鍵因素[73]。根際區(qū)的CO2濃度一般要高于無植被區(qū)的土壤，根際土壤的pH值與無植被的土壤相比較要高1～2個(gè)單位。氧濃度、滲透和氧化還原勢(shì)以及土壤濕度均與植物種類和根系的性質(zhì)有關(guān)。根際微生物的群落組成依賴于植物根的類型（直根、叢根）、植物種類、植物年齡、土壤類型以及植物根系接觸有毒物質(zhì)的時(shí)間[74]。種植植物土壤PCBs降解率顯著高于無植物土壤，植物在植物-微生物修復(fù)體系中起到至關(guān)重要的作用[75]。植物根系分泌物（酚類化合物、黃酮類、萜類等）能有效提高土壤根際區(qū)微生物活性和促進(jìn)PCBs的降解[ 76]。Tu等[ 77]研究發(fā)現(xiàn)種植苜蓿（Sinorhizobium meliloti）明顯提高了土壤中微生物的生物多樣性，苜蓿的種植可以明顯降低土壤中PCBs含量，第一年和第二年的降解效率分別為31.4％和78.4％。Shen等[78]研究發(fā)現(xiàn)，種植植物120 d后，植物根際對(duì)PCBs的去除率為25.6％～28.5％，非根際為10.5％～16.9％，而未種植植物的對(duì)照土壤僅有7.3％；加入β-環(huán)糊精（RAMEB）可將植物根際對(duì)PCBs的去除率提高至26.9％～37.1％，其機(jī)理可能為RAMEB提高了PCBs的生物可利用性，刺激了根際微生物的生長及其降解作用。類似地，Chen等[79]研究發(fā)現(xiàn)，種植黑麥草（Lolium perenne）增加了土壤中微生物數(shù)量和土壤酶活性；當(dāng)施加1％的RAMEB時(shí)，黑麥草對(duì)PCBs的積累量分別為71.7～110.8 ng和708.7～820.1 ng，對(duì)土壤中PCBs的去除率最高可達(dá)38.1％。

4　動(dòng)物修復(fù)

目前，學(xué)術(shù)界尚無動(dòng)物修復(fù)的統(tǒng)一定義。劉軍等[80]將動(dòng)物修復(fù)定義為：利用土壤動(dòng)物與腸道微生物相結(jié)合，在自然或人工件下，在污染土壤中生長、繁殖、穿插等活動(dòng)過程中對(duì)污染物進(jìn)行破碎、分解、消化和富集的作用，從而使污染物降低或消除的一種生物修復(fù)技術(shù)。盡管土壤動(dòng)物種類繁多，但現(xiàn)有的動(dòng)物修復(fù)研究主要集中于蚯蚓修復(fù)（Vermjremedjatjon），即利用蚯蚓去除土壤中的污染物或者利用蚯蚓幫助降解不可回收化合物[81]。蚯蚓屬環(huán)節(jié)動(dòng)物門（Anne1jda）寡毛綱（O1jgochaeta）陸生動(dòng)物，主要包括三種生態(tài)類型：表?xiàng)停‥pjgejc）、內(nèi)棲型（Endogejc）和深棲型（Anecjc）[82]。

蚯蚓修復(fù)土壤PCBs主要機(jī)制包括：①蚯蚓的活動(dòng)?善了土壤的通氣性，進(jìn)而?變微生物的生存環(huán)境，加速降解菌的擴(kuò)散，提高土壤微生物活性，從而加速PCBs的降解；②蚯蚓的排泄物可以提高土壤的養(yǎng)分和肥力，增強(qiáng)微生物和植物的活性，從而促進(jìn)PCBs的降解[83]；③蚯蚓通過皮膚外膜進(jìn)行跨膜運(yùn)輸和通過腸道直接吸收和富集土壤中PCBs[84]。Sjnger等[85]研究了蚯蚓對(duì)Ralstoniaeutrophus H850和Rhodococcus sp. strajn ACS修復(fù)PCBs的作用，結(jié)果表明加入蚯蚓的實(shí)驗(yàn)組PCBs降解率達(dá)到了65％，而未加入蚯蚓的對(duì)照組PCBs降解率只有44％，證明蚯蚓的加入能夠加速土壤中PCBs的降解。Luepromchaj等[86]研究了蚯蚓（Pheretimahawayana）對(duì)PCBs降解菌Ralstoniaeutrophus和Rhodococcus sp.ACS的影響，結(jié)果表明蚯蚓加快了PCBs降解菌的分散，促進(jìn)PCBs降解菌的生長和活性，從而提高PCBs的修復(fù)效率。

5　強(qiáng)化修復(fù)

5.1轉(zhuǎn)基因技術(shù)

近年來，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高生物修復(fù)效率的研究相繼開展，已成為生物強(qiáng)化修復(fù)環(huán)境污染的研究熱點(diǎn)之一[87]。相關(guān)研究表明，轉(zhuǎn)基因技術(shù)可明顯增強(qiáng)植物對(duì)PCBs的抗性，從而提高其修復(fù)效率。Novakova 等[88]將Pseudomonas testosteroni B-356中的bphC基因轉(zhuǎn)入煙草（Nicotiana tabacum）基因組中，結(jié)果表明具有bphC的煙草植株對(duì)PCBs的抗性較原?明顯提高。Uchjda等[89]將DbfB基因轉(zhuǎn)入擬南芥（Arabidopsis thaliana）的基因組中使其表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因擬南芥對(duì)PCBs的抗性明顯增強(qiáng)。Mohammadj等[90]將bph基因轉(zhuǎn)至煙草植株使其表達(dá)為雙加氧酶BphAE、BphF和BphG，提高了其對(duì)苯環(huán)的氧化作用。

PCBs降解菌的降解基因轉(zhuǎn)至根際微生物使其表達(dá)代謝PCBs所需的酶，可促進(jìn)PCBs的根際微生物降解。Brazj1等[91]通過導(dǎo)入基因工程轉(zhuǎn)座子TnPCB，將PCBs根際降解菌Burkholderia xenovorans LB400的bph基因在Pseudomonas fluorescens F113中表達(dá)，結(jié)果表明重組細(xì)菌F113pcb能夠利用聯(lián)苯作為唯一的碳源，增強(qiáng)了根際微生物如Pseudomonas spp.在土壤中的擴(kuò)散能力和競(jìng)爭(zhēng)力，從而有效地提高了降解PCBs的潛力。Toure等[92]將攜帶Oxygenolytic orthodech1orjnatjon（ohb）基因的質(zhì)粒導(dǎo)入Sinorhizobium meliloti中進(jìn)行表達(dá)，結(jié)果表明基因重組體能夠在100 mg.L-12'，3，4-三氯聯(lián)苯基質(zhì)中正常生長，且能夠100％將PCB脫氯，而野生型微生物脫氯效率只有15％；基因重組體的固氮能力也有顯著提高，不僅能為植物提供氮源，還能在土壤中留下多余的氮，為下一季的植物種植提供氮肥。

5.2聯(lián)合修復(fù)

近年來，利用植物、微生物、動(dòng)物聯(lián)合修復(fù)PCBs污染已成為生物修復(fù)技術(shù)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。植物-微生物聯(lián)合修復(fù)、植物-動(dòng)物聯(lián)合修復(fù)和微生物-動(dòng)物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)與單一修復(fù)技術(shù)相比，表現(xiàn)出了更高的修復(fù)效率。植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)是利用土壤-植物-微生物組成的復(fù)合體系來共同降解污染物、?除環(huán)境污染物的一種環(huán)境污染治理技術(shù)[93]。植物對(duì)有機(jī)污染土壤的修復(fù)是與微生物緊密聯(lián)系的，植物與微生物存在一定的共生關(guān)系，植物生長時(shí)，通過根系為微生物提供生長繁殖的場(chǎng)所，而微生物的旺盛生長增強(qiáng)了對(duì)污染物的降解，使植物有更加優(yōu)越的生長空間，植物-微生物聯(lián)合體系促進(jìn)了污染物的快速降解、礦化[94]。

Cheko1等[75]指出，植物的存在能提高土壤中微生物的數(shù)量和活性，從而加強(qiáng)根際降解PCBs的微生物活性，促進(jìn)了PCBs的降解。植物根釋放的分泌物為微生物提供營養(yǎng)，提高了微生物活性，進(jìn)而有效地提高了PCBs的降解率[95]。Mehmannavaz等[96]研究發(fā)現(xiàn)微生物的存在能夠?變植物的生長狀態(tài)，從而提高PCBs的降解率。此外，植物可以與根際土壤中的假單胞菌Pseudomonas fluorescens F113rjfPCB相互結(jié)合，從而加強(qiáng)對(duì)PCBs的抗性，提高PCBs的降解率[97]。Lejgh等[98]研究證實(shí)澳大利亞松樹（Pinus nigra L.）根系周圍部分微生物菌屬可以利用PCBs作為碳源，實(shí)現(xiàn)植物-微生物共同修復(fù)PCBs。

Lu等[99]研究發(fā)現(xiàn)，只種植黑麥草的實(shí)驗(yàn)組和種植黑麥草且添加蚯蚓的實(shí)驗(yàn)組的PCBs降解率分別為58.4％和62.6％，表明植物-蚯蚓修復(fù)較植物單一修復(fù)具有更高的修復(fù)效率。Luepromchaj等[86]研究了蚯蚓（Pheretima hawayana）與PCBs降解菌（Ralstonia eutrophus，Rhodococcus sp.）單獨(dú)作用及聯(lián)合作用對(duì)Aroc1or1242的降解能力，結(jié)果表明蚯蚓或者外源微生物只能對(duì)土壤表層3 cm的污染土壤起到修復(fù)作用，而蚯蚓和外源微生物聯(lián)合作用對(duì)表層9 cm的土壤中Aroc1or1242的去除效率可達(dá)50％。

6　討論及展望

土壤環(huán)境中的PCBs污染問題已引起國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。生物修復(fù)技術(shù)（植物修復(fù)、微生物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)）在PCBs污染的土壤修復(fù)中表現(xiàn)出較高的應(yīng)用潛力[5]，但也存在諸多不足與局限。植物修復(fù)的修復(fù)周期過長，修復(fù)植物生物量過小且修復(fù)范圍主要為根系所覆蓋的土壤，因而難以大面積工程應(yīng)用；此外，對(duì)于收獲的富含污染物的植物地上部的處理與處置問題也是植物修復(fù)今后亟需解決的重要科學(xué)問題[62]。為促進(jìn)植物修復(fù)PCBs的效率及其工程化和商業(yè)化應(yīng)用，篩選具有較高地上部積累和根際降解能力的植物品種，并利用化學(xué)強(qiáng)化（如表面活性劑）和生物強(qiáng)化（如轉(zhuǎn)基因技術(shù)）將是未來植物修復(fù)土壤PCBs污染的重點(diǎn)研究方向之一[79]。尤其是應(yīng)重點(diǎn)研究植物根際效應(yīng)，提高植物根際PCBs的植物可利用性，促進(jìn)植物對(duì)PCBs的吸收和降解，從而提高PCBs污染土壤的植物修復(fù)效率。由于不同植物的根際效應(yīng)不盡相同，今后還應(yīng)考慮將植物進(jìn)行間作或互作，探討其對(duì)植物修復(fù)PCBs效率的影響。

微生物修復(fù)適用于易于生物降解的有機(jī)污染物，而對(duì)難以生物降解的高氯代PCBs修復(fù)效果不佳，尤其是微生物通常對(duì)污染物具有專一性，其降解作用有可能生成毒性更強(qiáng)的產(chǎn)物，且與植物修復(fù)技術(shù)一樣需要較長的修復(fù)周期[5]。因此，為提高微生物修復(fù)PCBs效率，今后應(yīng)重點(diǎn)開展高效降解菌的篩選和培育，利用基因工程技術(shù)（基因重組、定向誘導(dǎo)技術(shù)和易錯(cuò)聚合酶鏈反應(yīng)等）提高微生物對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)效率，尤其是通過特定的微生物種群設(shè)計(jì)，利用好氧-厭氧微生物協(xié)同修復(fù)土壤PCBs[58-59]。微生物的結(jié)構(gòu)和功能以及PCBs的降解途徑、解毒機(jī)制和分子機(jī)理等領(lǐng)域仍將是今后的重要研究方向之一。此外，還應(yīng)著重開展外源添加?良劑（碳源和能源）對(duì)微生物修復(fù)效率影響作用的研究[79]。

盡管動(dòng)物修復(fù)的研究與植物修復(fù)和微生物修復(fù)相比還較少，但已有研究表明，土壤動(dòng)物尤其是蚯蚓在修復(fù)土壤有機(jī)污染物領(lǐng)域表現(xiàn)出了一定的應(yīng)用潛力[83]。土壤動(dòng)物的活動(dòng)可使微生物和底物充分混合，在一定程度上?善微生物和植物根系環(huán)境，促進(jìn)微生物和植物對(duì)有機(jī)污染物的降解效率。蚯蚓的排泄物（尿液和黏液）能夠增加土壤的生物可利用碳和氮的含量，且含復(fù)雜的有機(jī)質(zhì)，為植物體和土壤微生物提供了營養(yǎng)物質(zhì)，從而加速PCBs的微生物和植物降解[85-86]。值得注意的是，利用土壤動(dòng)物修復(fù)污染土壤，可能使得土壤中的污染物沿著食物鏈傳遞，通過生物放大作用危害食物鏈上端動(dòng)物和人體的健康[100]。因此，如何安全處理應(yīng)用于污染修復(fù)的動(dòng)物體將是今后動(dòng)物修復(fù)技術(shù)需要解決的科學(xué)問題之一。此外，還需開展具有良好修復(fù)效果的土壤動(dòng)物的篩選工作及其與植物修復(fù)或微生物修復(fù)技術(shù)的聯(lián)合修復(fù)應(yīng)用研究。

植物-微生物、植物-動(dòng)物以及動(dòng)物-微生物之間存在的交互作用在一定程度上促進(jìn)了土壤中污染物的生物修復(fù)效率，但其具體機(jī)理仍不甚?楚，因此，今后亟需重點(diǎn)開展以下研究：①PCBs在土壤-植物、土壤-動(dòng)物和土壤-微生物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化過程；②植物、動(dòng)物和微生物對(duì)PCBs的解毒機(jī)制及其對(duì)PCBs富集或降解機(jī)理；③植物、動(dòng)物和微生物聯(lián)合修復(fù)土壤PCBs污染的潛力及其最佳組合修復(fù)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] Borja J，Ta1eon D M，Auresenja J，et a1. Po1ych1orjnated bjpheny1s and thejr bjodegradatjon[J]. Process Biochemistry，2005，40（6）：1999-2013.

[2] Correa P A，Ljn L，Just C L，et a1. The effects of jndjvjdua1 PCB congeners on the soj1 bacterja1 communjty structure and the abundance of bjpheny1 djoxygenase genes[J]. Environment International，2010，36 （8）：901-906.

[3] Zeeb B A，Amph1ett J S，Rutter A，et a1. Potentja1 for phytoremedjatjon of po1ych1orjnated bjpheny1-（PCB）-contamjnated soj1[J]. International Journal of Phytoremediation，2006，8（3）：199-221.

[4] Zhou W，Anjtescu G，Rjce P A，et a1. Supercrjtjca1 f1ujd extractjon-oxjdatjon techno1ogy to remedjate PCB-contamjnated soj1s/sedjments：An economjc ana1ysjs[J]. Environmental Progress，2004，23（3）：222-231.

[5] Passatore L，Rossettj S，Juwarkar A A，et a1. Phytoremedjatjon and bjoremedjatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s（PCBs）：State of know1edge and research perspectjves[J]. Journal of Hazardous Materials，2014，278：189-202.

[6] Vjda1j M. Bjoremedjatjon：An overvjew[J]. Pure and Applied Chemistry，2001，73（7）：1163-1172.

[7] Aken B V，Correa P A，Schnoor J L. Phytoremedjatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s：New trends and promjses[J]. Environmental Science & Technology，2009，44（8）：2767-2776.

[8] Anyasj R O，Atagana H I. Bjo1ogjca1 remedjatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s（PCB）jn the envjronment by mjcroorganjsms and p1ants[J]. African Journal of Biotechnology，2011，10（82）：18916-18938.

[9] Jartun M，Ottesen R T，Stejnnes E，et a1. Pajnted surfaces：Important sources of po1ych1orjnated bjpheny1s（PCBs）contamjnatjon to the urban and marjne envjronment[J]. Environmental Pollution，2009，157（1）：295-302.

[10] Lju M，Huang B，Bj X，et a1. Heavy meta1s and organjc compounds contamjnatjon jn soj1 from an e-waste regjon jn South Chjna[J]. Environmental Science：Processes & Impacts，2013，15（5）：919-929.

[11] Tehranj R，Van Aken B. Hydroxy1ated po1ych1orjnated bjpheny1s jn the envjronment：Sources，fate，and toxjcjtjes[J]. Environmental Science and Pollution Research，2014，21（10）：6334-6345.

[12] Harrad S J，Sewart A P，A1cock R，et a1. Po1ych1orjnated bjpheny1s （PCBs）jn the Brjtjsh envjronment：Sjnks，sources and tempora1 trends [J]. Environmental Pollution，1994，85（2）：131-146.

[13] Jensen S. Report of a new chemjca1 hazard[J]. New Science，1966，32：612.

[14] Rjsebrough R W，Wa1ker W，Schmjdt T T，et a1. Transfer of ch1orjnated bjpheny1s to Antarctjca[J]. Nature，1976，264（5588）：738-739.

[15] Mejjer S N，Ockenden W A，Sweetman A，et a1. G1oba1 djstrjbutjon and budget of PCBs and HCB jn background surface soj1s：Imp1jcatjons for sources and envjronmenta1 processes[J]. Environmental Science & Technology，2003，37（4）：667-672.

[16] Lj Y F，Harner T，Lju L，et a1. Po1ych1orjnated bjpheny1s jn g1oba1 ajr and surface soj1：Djstrjbutjons，ajr soj1 exchange，and fractjonatjon effect[J]. Environmental Science & Technology，2010，44（8）：2784-2790.

[17] Ren N，Que M，Lj Y F，et a1. Po1ych1orjnated bjpheny1s jn Chjnese surface soj1s[J]. Environmental Science & Technology，2007，41（11）：3871-3876.

[18] K1ánová J，Matykjewjczová N，Mácka Z，et a1. Persjstent organjc po11utants jn soj1s and sedjments from James Ross Is1and，Antarctjca[J]. Environmental Pollution，2008，152（2）：416-423.

[19] Desau1es A，Ammann S，B1um F，et a1. PAH and PCB jn soj1s of Swjtzer1and：Statusandcrjtjca1revjew[J].Journalof Environmental Monitoring，2008，10（11）：1265-1277.

[20] Mote1ay-Massej A，O11jvon D，Garban B，et a1. Djstrjbutjon and spatja1 trends of PAHs and PCBs jn soj1s jn the Sejne Rjver basjn，F(xiàn)rance[J]. Chemosphere，2004，55（4）：555-565.

[21] Sa1jhog1u G，Sa1jhog1u N K，Aksoy E，et a1. Spatja1 and tempora1 djstrjbutjon of po1ych1orjnated bjpheny1（PCB）concentratjons jn soj1s of an jndustrja1jzed cjty jn Turkey[J]. Journal of Environmental Management，2011，92（3）：724-732.

[22] Cachada A，Lopes L V，Hursthouse A S，et a1. The varjabj1jty of po1ych1orjnated bjpheny1s 1eve1s jn urban soj1s from fjve European cjtjes[J]. Environmental Pollution，2009，157（2）：511-518.

[23] Harner T，Mackay D，Jones K C. Mode1 of the 1ong-term exchange of PCBs between soj1 and the atmosphere jn the Southern U K[J]. Environmental Science & Technology，1995，29（5）：1200-1209.

[24] Covacj A，Hura C，Schepens P. Se1ected persjstent organoch1orjne po1-1utants jn Romanja[J]. Science of the Total Environment，2001，280（1/ 3）：143-152.

[25] García-A1onso S，Pérez-Pastor R M. Occurrence of PCBs jn ambjent ajr and surface soj1 jn an urban sjte of Madrjd[J]. Water，Air，and Soil Pollution，2003，146（1/2/3/4）：283-295.

[26] Ajchner B，G1aser B，Zech W. Po1ycyc1jc aromatjc hydrocarbons and po1ych1orjnated bjpheny1s jn urban soj1s from Kathmandu，Nepa1[J]. Organic Geochemistry，2007，38（4）：700-715.

[27] Wj1cke W，Mu11er S，Kanchanakoo1 N，et a1. Urban soj1 contamjnatjon jn Bangkok：Concentratjons and patterns of po1ych1orjnated bjpheny1s （PCBs）jn topsoj1s[J]. Soil Research，1999，37（2）：245-254.

[28] Zhang H B，Luo Y M，Wong M H，et a1. Concentratjons and possjb1e sources of po1ych1orjnated bjpheny1s jn the soj1s of HongKong[J]. Geoderma，2007，138（3/4）：244-251.

[29] Wu S，Xja X，Yang L，et a1. Djstrjbutjon，source and rjsk assessment of po1ych1orjnated bjpheny1s（PCBs）jn urban soj1s of Bejjjng，Chjna[J]. Chemosphere，2011，82（5）：732-738.

[30] Zheng X，Lju X，Jjang G，et a1. Djstrjbutjon of PCBs and PBDEs jn soj1s a1ong the a1tjtudjna1 gradjents of Ba1ang Mountajn，the east edge of the Tjbetan P1ateau[J]. Environmental Pollution，2012，161：101-106.

[31] Tang X，Shen C，Chen L，et a1. Inorganjc and organjc po11utjon jn agrjcu1tura1 soj1 from an emergjng e-waste recyc1jng town jn Tajzhou area，Chjna[J]. Journal of Soils and Sediments，2010，10（5）：895-906.

[32] Lj Z，Kong S，Chen L，et a1. Concentratjons，spatja1 djstrjbutjons and congener profj1es of po1ych1orjnated bjpheny1s jn soj1s from a coasta1 cjty-Tjanjjn，Chjna[J]. Chemosphere，2011，85（3）：494-501.

[33] Zhang H，Luo Y，Teng Y，et a1. PCB contamjnatjon jn soj1s of the Pear1 Rjver De1ta，South Chjna：Leve1s，sources，and potentja1 rjsks[J]. Environmental Science and Pollution Research，2013，20（8）：5150-5159.

[34] Chen S J，Tjan M，Zheng J，et a1. E1evated 1eve1s of po1ych1orjnated bjpheny1s jn p1ants，ajr，and soj1s at an e-waste sjte jn southern Chjna and enantjose1ectjve bjotransformatjon of chjra1 PCBs jn p1ants[J]. Environmental Science & Technology，2014，48（7）：3847-3855.

[35]滕應(yīng)，駱永明，李振高.污染土壤的微生物修復(fù)原理與技術(shù)進(jìn)展[J].土壤，2007，39（4）：497-502. TENGYjng，LUOYong-mjng，LIZhen-gao.Prjncjp1esandtechnjquesof mjcrobja1remedjatjonofpo11utedsoj1s[J].Soils，2007，39（4）：497-502.

[36] Fje1d J A，Sjerra-A1varez R. Mjcrobja1 transformatjon and degradatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s[J]. Environmental Pollution，2008，155 （1）：1-12.

[37] Pjeper D. Aerobjc degradatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s[J]. Applied Microbiology and Biotechnology，2005，67（2）：170-191.

[38] Demjrtepe H，Kje11erup B，Sowers K R，et a1. Eva1uatjon of PCB dech1orjnatjon pathways jn anaerobjc sedjment mjcrocosms usjng an anaerobjc dech1orjnatjon mode1[J]. Journal of Hazardous materials，2015，296：120-127.

[39] Brown J F，F(xiàn)eng H，Bedard D L，et a1. Envjronmenta1 dech1orjnatjon of PCBs[J]. Environmental Toxicology and Chemistry，1987，6（8）：579-593.

[40] Quensen J F，Tjedje J M，Boyd S A. Reductjve dech1orjnatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s by anaerobjc mjcroorganjsms from sedjments[J]. Science，1988，242（4879）：752-754.

[41] Quensen J F，Boyd S A，Tjedje J M. Dech1orjnatjon of four commercja1 po1ych1orjnated bjpheny1 mjxtures（Aroc1ors）by anaerobjc mjcroorganjsms from sedjments[J]. Applied and Environmental Microbiology，1990，56（8）：2360-2369.

[42] Bedard D L，Van S1yke Jerzak G，Baj1ey J. Strategjes for the se1ectjve enrjchment of mjcroorganjsms carryjng out reductjve dech1orjnatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s jn freshwater sedjments[J]. Fresenius Environmental Bulletin，2003，12（3）：276-285.

[43] Gomes H I，Djas-Ferrejra C，Rjbejro A B. Overvjew of in situ and ex situ remedjatjon techno1ogjes for PCB-contamjnated soj1s and sedjments and obstac1es for fu11-sca1e app1jcatjon[J]. Science of the Total Environment，2013，445：237-260.

[44] Brown J F，Wagner R E. PCB movement，dech1orjnatjon，and detoxjcatjon jn the acushnet estuary[J]. Environmental Toxicology and Chemistry，1990，9（10）：1215-1233.

[45] Bedard D L，Poh1 E A，Baj1ey J J，et a1. Characterjzatjon of the PCB substrate range of mjcrobja1 dech1orjnatjon process LP[J]. Environmental Science & Technology，2005，39（17）：6831-6838.

[46] Wu Q，Bedard D L，Wjege1 J. Temperature determjnes the pattern of anaerobjc mjcrobja1 dech1orjnatjon of Aroc1or 1260 prjmed by 2，3，4，6-tetrach1orobjpheny1 jn Woods Pond sedjment[J]. Applied and Environmental Microbiology，1997，63（12）：4818-4825.

[47] Tjedje J M，Quensen III J F，Chee-Sanford J，et a1. Mjcrobja1 reductjve dech1orjnatjon of PCBs[J]. Biodegradation，1993，4（4）：231-240.

[48] Jota M A T，Hassett J P. Effects of envjronmenta1 varjab1es on bjndjng of a PCB congener by djsso1ved humjc substances[J]. Environmental Toxicology and Chemistry，1991，10（4）：483-491.

[49] Wjege1 J，Wu Q. Mjcrobja1 reductjve deha1ogenatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s[J]. FEMS Microbiology Ecology，2000，32（1）：1-15.

[50] A1der A C，Haggb1om M M，Oppenhejmer S R，et a1. Reductjve dech1orjnatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s jn anaerobjc sedjments[J]. Environmental Science & Technology，1993，27（3）：530-538.

[51] Soko1 R C，Bethoney C M，Rhee G Y. Effect of hydrogen on the pathway and products of PCB dech1orjnatjon[J]. Chemosphere，1994，29 （8）：1735-1742.

[52] Zwjernjk M J，Quensen J F，Boyd S A. FeSO4amendments stjmu1ate extensjve anaerobjc PCB dech1orjnatjon[J]. Environmental Science & Technology，1998，32（21）：3360-3365.

[53] Sy1vestre M. Genetjca11y modjfjed organjsms to remedjate po1ych1orjnated bjpheny1s：Where do we stand?[J]. International Biodeterioration & Biodegradation，2004，54（2）：153-162.

[54] Ahmed M，F(xiàn)ocht D. Degradatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s by two specjes of Achromobacter[J]. Canadian Journal of Microbiology，1973，19（1）：47-52.

[55]史舜燕，馮流，龔吉. PCBs降解菌的篩選及其降解特性研究[J].環(huán)境科學(xué)，2012，33（10）：3627-3633. SHI Shun-Yan，F(xiàn)ENG Lju，GONG Jj. Iso1atjon and degradatjon characterjstjcs of PCB-degradjng strajn[J]. Environmental Science，2012，33（10）：3627-3633.

[56]?何軍，高松，張玉玲，等.多氯聯(lián)苯降解菌Pseudomonas sp. DN2的分離鑒定及其降解特性研究[J].環(huán)境科學(xué)，2009，30（3）：857-863. REN He-Jun，GAO Song，ZHANG Yu-1jng，et a1. Iso1atjon，jdentjfjcatjon and degradatjon characterjzatjon of a po1ych1orjnated bjpheny1asdegradjng bacterjum Pseudomonas sp. DN2[J]. Environmental Science，2009，30（3）：857-863.

[57]陳濤，王斯佳，馬慧，等.多氯聯(lián)苯降解菌的選育及降解性能研究[J].生態(tài)科學(xué)，2013，32（6）：718-724. CHEN Tao，WANG Sj-jja，MA Huj，et a1. Iso1atjon and characterjzatjon of po1ych1orjnated bjpheny1-degradjng bacterjum[J]. Ecological Science，2013，32（6）：718-724.

[58] Master E R，Laj V W M，Kujpers B，et a1. Sequentja1 anaerobjc aerobjc treatment of soj1 contamjnated wjth weathered Aroc1or 1260[J]. Environmental Science & Technology，2002，36（1）：100-103.

[59] Long Y Y，F(xiàn)ang Y，Zhang C，et a1. Degradatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s by sequentja1 anaerobjc-aerobjc compostjng[J]. Water，Air，& Soil Pollution，2015，226（3）：1-12.

[60] Sa1t D E，B1ay1ock M，Kumar N P B A，et a1. Phytoremedjatjon：A nove1 strategy for the remova1 of toxjc meta1s from the envjronment usjng p1ants[J]. Nature Biotechnology，1995，13（5）：468-474.

[61] Lju W T，Zhou Q X，Zhang Z N，et a1. Eva1uatjon of cadmjum phytoremedjatjon potentja1 jn Chjnese cabbage cu1tjvars[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2011，59（15）：8324-8330.

[62]劉維濤，倪均成，周啟星，等.重金屬富集植物生物質(zhì)的處置技術(shù)研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33（1）：15-27. LIU Wej-tao，NI Jun-cheng，ZHOU Qj-xjng，et a1. Research progress of djsposa1 techno1ogy for heavy meta1-enrjched p1ant bjomass[J]. Journal of Agro-Environment Science，2014，33（1）：15-27.

[63] Newman L A，Reyno1ds C M. Phytodegradatjon of organjc compounds [J]. Current Opinion in Biotechnology，2004，15（3）：225-230.

[64] Whjtfje1d ?s1und M L，Zeeb B A，Rutter A，et a1. In situ phytoextractjon of po1ych1orjnated bjpheny1—（PCB）contamjnated soj1[J]. Science of the Total Environment，2007，374（1）：1-12.

[65] Huesemann M H，Hausmann T S，F(xiàn)ortman T J，et a1. In situ phytoremedjatjon of PAH- and PCB-contamjnated marjne sedjments wjth ee1-grass（Zostera marina）[J]. Ecological Engineering，2009，35（10）：1395-1404.

[66] Wang S，Zhang S，Huang H，et a1. Uptake，trans1ocatjon and metabo1jsm of po1ybromjnated djpheny1 ethers（PBDEs）and po1ych1orjnated bjpheny1s（PCBs）jn majze（Zea mays L.）[J]. Chemosphere，2011，85（3）：379-385.

[67] Pav1íková D，Macek T，Macková M，et a1. Monjtorjng natjve vegetatjon on a dumpsjte of PCB-contamjnated soj1[J]. International Journal of Phytoremediation，2007，9（1）：71-78.

[68] Lju J，Schnoor J L. Uptake and trans1ocatjon of 1esser -ch1orjnated po1ych1orjnated bjpheny1s（PCBs）jn who1e hybrjd pop1ar p1ants after hydroponjc exposure[J]. Chemosphere，2008，73（10）：1608-1616.

[69] Sandermann H J. Hjgher p1ant metabo1jsm of xenobjotjcs：The“green 1jver”concept[J]. Pharmacogenetics and Genomics，1994，4（5）：225-241.

[70] Chroma L，Mackova M，Kucerova P，et a1. Enzymes jn p1ant metabo1jsm of PCBs and PAHs[J]. Acta Biotechnologica，2002，22（1/2）：35-41.

[71] Lee I，F(xiàn)1etcher J S. Invo1vement of mjxed functjon oxjdase systems jn po1ych1orjnated bjpheny1 metabo1jsm by p1ant ce11s[J]. Plant Cell Reports，1992，11（2）：97-100.

[72] Kucerova P，Mackova M，Chroma L，et a1. Metabo1jsm of po1ych1orjnatedbjpheny1sby Solanumnigrumhajryrootc1one SNC-9Oandana1ysjsof transformatjon products[J]. Plant and Soil，2000，225（1/2）：109-115.

[73] Hjnsjnger P，Bengough A，Vetter1ejn D，et a1. Rhjzosphere：Bjophysjcs，bjogeochemjstry and eco1ogjca1 re1evance[J]. Plant and Soil，2009，321 （1）：117-152.

[74] Badrj D V，Wejr T L，van der Le1je D，et a1. Rhjzosphere chemjca1 dja-1ogues：P1ant-mjcrobe jnteractjons[J]. Current Opinion in Biotechnology，2009，20（6）：642-650.

[75] Cheko1 T，Vough L R，Chaney R L. Phytoremedjatjon of po1ych1orjnated bjpheny1-contamjnated soj1s：The rhjzosphere effect[J]. Environment International，2004，30（6）：799-804.

[76] Focht D D. Strategjes for the jmprovement of aerobjc metabo1jsm of po1ych1orjnated bjpheny1s[J]. Current Opinion in Biotechnology，1995，6（3）：341-346.

[77] Tu C，Teng Y，Luo Y，et a1. PCB remova1，soj1 enzyme actjvjtjes，and mjcrobja1 communjty structures durjng the phytoremedjatjon by a1fa1fa jn fje1d soj1s[J]. Journal of Soils and Sediments，2011，11（4）：649-656.

[78] Shen C，Tang X，Cheema S A，et a1. Enhanced phytoremedjatjon potentja1 of po1ych1orjnated bjpheny1 contamjnated soj1 from e-waste recyc1jng area jn the presence of random1y methy1ated-β-cyc1odextrjns[J]. Journal of Hazardous Materials，2009，172（2/3）：1671-1676.

[79] Chen Y，Tang X，Cheema S A，et a1.β-cyc1odextrjn enhanced phytoremedjatjon of aged PCBs-contamjnated soj1 from e-waste recyc1jng area [J]. Journal of Environmental Monitoring，2010，12（7）：1482-1489.

[80]劉軍，劉春生，紀(jì)洋，等.土壤動(dòng)物修復(fù)技術(shù)作用的機(jī)理及展望[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，40（2）：313-316. LIU Jun，LIU Chun-sheng，JI Yang，et a1. Mechanjsm and perspectjve of soj1 fauna remedjatjon techno1ogy[J]. Journal of Shandong Agricultural University（Natural Science），2009，40（2）：313-316.

[81] Rodrjguez-Campos J，Dendooven L，A1varez-Berna1 D，et a1. Potentja1 of earthworms to acce1erate remova1 of organjc contamjnants from soj1：A revjew[J]. Applied Soil Ecology，2014，79：10-25.

[82] Bouché M. Strategjes 1ombrjcjennes[J]. Ecological Bulletins，1977，25：122-132.

[83] Hjckman Z A，Rejd B J. Earthworm assjsted bjoremedjatjon of organjc contamjnants[J]. Environment International，2008，34（7）：1072-1081.

[84] Be1frojd A，Scjnen W，van Geste1 K A M，et a1. Mode11jng the accumu-1atjon of hydrophobjc organjc chemjca1s jn earthworms[J]. Environmental Science and Pollution Research，1995，2（1）：5-15.

[85] Sjnger A C，Jury W，Luepromchaj E，et a1. Contrjbutjon of earthworms to PCB bjoremedjatjon[J]. Soil Biology and Biochemistry，2001，33（6）：765-776.

[86] Luepromchaj E，Sjnger A C，Yang C H，et a1. Interactjons of earthworms wjth jndjgenous and bjoaugmented PCB-degradjng bacterja[J]. FEMS Microbiology Ecology，2002，41（3）：191-197.

[87] Sy1vestre M，Macek T，Mackova M. Transgenjc p1ants to jmprove rhjzoremedjatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s（PCBs）[J]. Current Opinion in Biotechnology，2009，20（2）：242-247.

[88] Novakova M，Mackova M，Antosova Z，et a1. C1onjng the bacterja1 bphC gene jnto Nicotianatabacum to jmprove the effjcjency of phytoremedjatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s[J]. Bioengineered Bugs，2010，1（6）：419-423.

[89] Uchjda E，Ouchj T，Suzukj Y，et a1. Secretjon of bacterja1 xenobjotjcdegradjng enzymes from transgenjc p1ants by an apop1astjc expressjona1 system：An app1jcabj1jty for phytoremedjatjon[J]. Environmental Science & Technology，2005，39（19）：7671-7677.

[90] Mohammadj M，Cha1avj V，Novakova-Sura M，et a1. Expressjon of bacterja1 bjpheny1-ch1orobjpheny1 djoxygenase genes jn tobacco p1ants[J]. Biotechnology and Bioengineering，2007，97（3）：496-505.

[91] Brazj1 G，Kenefjck L，Ca11anan M，et a1. Constructjon of a rhjzosphere pseudomonad wjth potentja1 to degrade po1ych1orjnated bjpheny1s and detectjon of bph gene expressjon jn the rhjzosphere[J]. Applied and Environmental Microbiology，1995，61（5）：1946-1952.

[92] Toure O，Chen Y，Dutta S. Sjnorhjzobjum me1j1otj e1ectrotransporant contajnjng ortho-dech1orjnatjon gene shows enhanced PCB dech1orjnatjon[J]. Fresenius Environmental Bulletin，2003，12（3）：320-322.

[93] Kurzawova V，Stursa P，Uh1jk O，et a1. P1ant-mjcroorganjsm jnteractjons jn bjoremedjatjon of po1ych1orjnated bjpheny1-contamjnated soj1 [J]. New Biotechnology，2012，30（1）：15-22.

[94] Xu L，Teng Y，Lj Z G，et a1. Enhanced remova1 of po1ych1orjnated bjpheny1s from a1fa1fa rhjzosphere soj1 jn a fje1d study：The jmpact of a rhjzobja1 jnocu1um[J]. Science of the Total Environment，2010，408（5）：1007-1013.

[95] Lejgh M B，F(xiàn)1etcher J S，F(xiàn)u X O，et a1. Root turnover：An jmportant source of mjcrobja1 substrates jn rhjzosphere remedjatjon of reca1cjtrant contamjnants[J]. Environmental Science & Technology，2002，36（7）：1579-1583.

[96] Mehmannavaz R，Prasher S O，Ahmad D. Rhjzospherjc effects of a1fa1fa on bjotransformatjon of po1ych1orjnated bjpheny1s jn a contamjnated soj1 augmented wjth Sinorhizobium meliloti[J]. Process Biochemistry，2002，37（9）：955-963.

[97] Ryan R P，Ryan D，Dow1jng D N. P1ant protectjon by the recombjnant，root-co1onjzjng Pseudomonas fluorescens F113rjfPCB strajn expressjng arsenjc resjstance：Improvjng rhjzoremedjatjon[J]. Letters in Applied Microbiology，2007，45（6）：668-674.

[98] Lejgh M B，Pe11jzarj V H，Uh1jk O，et a1. Bjpheny1-utj1jzjng bacterja and thejr functjona1 genes jn a pjne root zone contamjnated wjth po1ych1orjnated bjpheny1s（PCBs）[J]. Isme Journal，2007，1（2）：134-148.

[99] Lu Y F，Lu M，Peng F，et a1. Remedjatjon of po1ych1orjnated bjpheny1-contamjnated soj1 by usjng a combjnatjon of ryegrass，arbuscu1ar mycorrhjza1 fungj and earthworms[J]. Chemosphere，2014，106：44-50.

[100] Hajmj J. Decomposer anjma1s and bjoremedjatjon of soj1s[J]. Environmental Pollution，2000，107（2）：233-238.

Bioremediation of soils polluted by polychlorinated biphenyls（PCBs）

ZHANG Xue，LIU Wej-tao*，LIANG Lj-chen，CHEN Chen，HUO Xjao-huj，LI Song
（Key Laboratory of Po11utjon Processes and Envjronmenta1 Crjterja，Mjnjstry of Educatjon / Tjanjjn Key Laboratory of Urban Eco1ogy Envjronmenta1 Remedjatjon and Po11utjon Contro1，Co11ege of Envjronmenta1 Scjence and Engjneerjng，Nankaj Unjversjty，Tjanjjn 300350，Chjna）

Abstract：Po1ych1orjnated bjpheny1s（PCBs）are a c1ass of persjstent organjc po11utants（POPs）and there are 209 PCB congeners jdentjfjed as a functjon of ch1orjne numbers and posjtjon. In recent years，the po11utjon of PCBs jn soj1s has aroused peop1e's wjde concern. PCBs are extreme1y hard to remove from soj1 matrjx due to thejr hjgh mo1ecu1ar stabj1jty，1ow so1ubj1jty jn water and hjgh tendency to adsorb on partjcu1ate phase. In addjtjon，thejr hjgh hydrophobjcjty and 1jpophj1jcjty make them susceptjb1e to be accumu1ated jn adjpose tjssue and breast mj1k of anjma1s.Bjoremedjatjon js the process of convertjng the envjronmenta1 contamjnants jnto harm1ess or 1ess toxjc products by use of bjo1ogjca1 organjsms（green p1ants，mjcroorganjsms and anjma1s）. Bjoremedjatjon，wjth the characterjstjcs of 1ow cost，hjgh effjcjency and hjgh envjronmenta1 safety，has been deemed asone of the most optjma1 a1ternatjve chojces for tradjtjona1 remedjatjon of soj1 po11utjon. Therefore，the paper revjews the current po11utjon status and hea1th effect of PCBs，the recent research progress on bjoremedjatjon of soj1 po11uted by PCBs and re1atjve mechanjsms. Fjna11y，the exjstjng prob1ems and future research djrectjons of mjcrobja1 remedjatjon，phytoremedjatjon and vermjremedjatjon are djscussed and prospected jn the paper so as to provjde usefu1 references for bjoremedjatjon of soj1 contamjnated by PCBs jn the future.

Keywords：bjoremedjatjon；po1ych1orjnated bjpheny1s（PCBs）；soj1 po11utjon；phytoremedjatjon；mjcrobja1 remedjatjon；vermjremedjatjon

*通信作者：劉維濤E-maj1：1wt@nankaj.edu.cn；1wt405@hotmaj1.com

作者簡介：張雪（1991—），女，碩士研究生，主要從事環(huán)境生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域的研究。E-maj1：1247868027@qq.com

基金項(xiàng)目：天津市應(yīng)用基礎(chǔ)與前沿研究計(jì)劃（15JCYBJC22700）；國家自然科學(xué)基金（41471411）；教育部“創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃”（IRT13024）

收稿日期：2015-07-01

中圖分類號(hào)：X53

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-2043（2016）01-0001-11doj：10.11654/jaes.2016.01.001