摘要：鼠李糖脂是由微生物等产生的具有表面活性的天然物质，有环境兼容性和易于生物降解等特点，物理化学性质接近或优于人工合成表面活性剂，应用前景广阔。文章综述了石油污染对土壤理化性质产生的影响，以鼠李糖脂为例阐述了其在石油污染土壤修复中的应用，对可能存在的问题进行了展望。
关键词：石油；土壤；鼠李糖脂
1 石油污染对土壤理化性质的影响
石油是一种主要由烃类化合物组成的复杂混合物，含有少量的O、N、S等元素，其中多环芳烃（PAHs）和苯系物具有毒性，对人和动物有较大的危害。石油在开采、炼制、运输和使用过程中，会有大量的原油和石油制品抛洒或泄漏，造成土壤和地下水污染。
由于石油的粘度较高，石油进入土壤后，会显著改变土壤的理化性质，使土壤颗粒聚合成较为致密的片层状或团状结构体，降低土壤的孔隙度，增加土壤的渗透阻力和疏水性；土壤有机质、有机碳含量和水溶性有机碳含量增加；土壤可提取腐殖质含量和胡敏酸（HA）含量下降，胡敏素（HM）含量增加；土壤氧化还原电位下降等。
2 石油污染土壤修复方法
石油污染土壤的修复方法主要有物理处理、化学处理和生物处理，其中生物修复技术应用广泛。细菌和真菌是石油烃的主要降解者，它们在土壤中的生长状态、数量和活性对石油的降解有重要作用。在石油污染土壤中，石油烃类是微生物可以利用的碳源，N、P、S等其他营养物是限制微生物活性的重要因素，表面活性剂有较大影响。物理、化学和生物联合修复、菌种筛选及修复机理是重点研究的方向。
3 鼠李糖脂在石油污染土壤中的应用
3.1 鼠李糖脂的结构与性能
目前研究较多的是由假单胞菌产生的鼠李糖脂。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）可利用不同的碳源生成鼠李糖脂，亲水基团一般由1--2分子鼠李糖构成，憎水基团则由1—2个不同碳链长度的饱和或不饱和脂肪酸构成。在生物合成过程中，这些基团之间可能相互连接而生成多种化学结构相近的同系物。研究表明，发酵产物中一般含有四种主要的鼠李糖脂，如表1所示。
表1 四种主要的鼠李糖脂同系物
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由鼠李糖脂的结构可知，鼠李糖脂是含有羧基的酯类化合物。不仅溶于甲醇、氯仿和乙醚，在碱性水溶液中也表现出良好的溶解特性。碱性条件下，其酯基会发生离解而生成醇和酸，同时羧酸基团在碱性条件下也会失去一个质子，成为带有负电荷的羧基。鼠李糖脂最突出的特性是表面活性，如能显著改变固体表面的润湿性等。
3.2 鼠李糖脂的增溶洗脱作用
鼠李糖脂对多环芳烃的增溶作用，得到MSR值的大小顺序为萘﹥菲﹥芘，说明随着化合物分子量的增大而减小；当溶液中鼠李糖脂浓度大于CMC时，化合物的溶解度随表面活性剂的浓度增大而显著增大，呈正比关系。鼠李糖脂不仅能乳化碳氢化合物，而且还能稳定乳化体系。pH值对菲的增溶作用有较大的影响：pH小于5.0时不稳定出现沉淀，5.5时增溶作用最大，随着pH值的升高菲的溶解度下降，这是因为pH值的变化改变了胶束结构；增溶作用随温度的升高而逐渐升高，这可能是由于分子热运动产生的效果；并且盐度浓度的增大溶解度也增大。可以通过调控pH值、温度及盐度等因子来提高生物表面活性剂的增溶效率。
鼠李糖脂表面活性剂能使细胞表面变得更加疏水，增加细胞与微溶性底物之间的直接物理作用。低浓度的鼠李糖脂可提高菌种的疏水性（BATH），因为可以改变吸附界面的特性来调节微生物细胞与有机物界面之间的亲和力，从而有利于微生物细胞的吸附和生长；添加鼠李糖脂后，微生物降解正十六烷的降解速率增加，可能是因为乳化增溶作用有效降低油/水界面张力，并将烷烃液滴分散成小微粒，增大了菌细胞与油滴之间的接触机会。
3.3 鼠李糖脂在修复土壤污染中的应用
油类物质的降解对于生物方法修复含有石油污染物具有重要的作用，降解菌与石油烃的直接接触以及石油烃分子通过运输作用进入到细胞内部，可以增强石油烃的降解效果。鼠李糖脂的加入显著降低了表面张力，一般能使水的表面张力从72mN/m降低至30mN/m，使油水的界面张力从43mN/m降低至1mN/m左右[1]，并使菌种细胞表面的疏水性增加，有利于细胞吸收降解石油烃。李玉瑛等[2]发现降解效率还与环境介质有关：当环境介质为水时，鼠李糖脂浓度在100mg/L对柴油降解有明显提高；环境介质为土壤时，浓度达到200mg/L柴油降解才有显著提高，但鼠李糖脂的加入都促进了石油烃回收率的提高。姜萍萍等[3]通过对细胞表面性质的测定分析，得出了相似的结论。研究中芘的生物降解作用随着鼠李糖脂浓度的升高而增大，残留率由81%下降为33%（0.5g/L）；假单胞菌GP3A表面的疏水性由21.1%增加到66%（50mg/L），含有菌体和芘物质培养基的Zeta电位绝对值显著增大，细胞表面疏水性的增大及表面电荷的变化有利于底物的生物降解。
鼠李糖脂作为一种生物表面活性剂，对微生物的生长可能会产生影响。低浓度的鼠李糖脂就可提高菌剂细胞表面的疏水性和原油降解效果的结果；鼠李糖脂对高碳数烷烃的降解作用大于低碳数烷烃，对细菌、放线菌和霉菌的生长产生了正影响，大大提高了生物量。投加鼠李糖脂使培养基的表面张力由72.75mN/m降至27.92mN/m[4]，而鼠李糖脂的提取纯化步骤繁琐、费用较高。常虹等[4]为防止鼠李糖脂投加量过大，将鼠李糖脂的产生和原油降解同步进行，在含铜绿假单胞菌NY3的培养基内投加甘油，NY3菌产生鼠李糖脂的过程大幅提高了原油的降解率。
鼠李糖脂不仅在石油烃污染土壤修复中应用广泛，对于重金属和有机氯农药污染的土壤修复也得到了发展，鼠李糖脂特有的羧基、羟基结构能与重金属形成可溶性螯合物。蓝梓铭等[5]用鼠李糖脂批次淋洗剩余污泥中Cu和Ni，在碱性条件下去除率分别能达80.77%和46.74%，并能高效提取重金属酸提取态（可交换态和碳酸盐结合态）；同时对淋洗条件如鼠李糖脂浓度、pH值、淋洗时间及提取次数增加进行了研究，提供洗涤依据。肖鹏飞等[6]研究了鼠李糖脂对白腐真菌降解DDTs的影响，高浓度的鼠李糖脂对4,4’-DDD的增溶效果最好，在0.02--0.5g/L浓度内促进了菌体对DDTs的降解，提高了降解率。
4 结语与展望
鼠李糖脂的应用，强化了石油污染物在降解时的生物修复过程。然而生物合成产生的鼠李糖脂表面活性剂在以石油作为原材料合成过程中，经济技术和资源有一定的限制。常用的生产来源有植物油、糖和甘油，现在许多废弃物也可用于生产鼠李糖脂，如脂肪酸、废煎炸油、橄榄油的生产废水、乳清废物等，可再生材料的应用具有良好的生产前景。
鼠李糖脂的循环利用研究具有重大意义，鼠李糖脂虽然无毒，但在大量投加的情况下对生态环境产生一定的影响，降解污染物的作用机理及环境影响需要进一步研究，随着对鼠李糖脂的深入研究，其应用前景会越来越广阔。
参考文献：
[1] 黄翔峰，杨 硕，陆丽君，刘 佳。鼠李糖脂淋洗法去除土壤中重金属研究进展[J]。四川环境，2010，29(6)：142-143。
[2] 李玉瑛，李 冰。鼠李糖脂对不同菌株降解柴油污染物的影响[J]。环境工程学报，2010，4(9)：2088-2092。
[3] 姜萍萍，党 志，卢桂宁，易筱筠，杨 琛，郭楚玲。鼠李糖脂对假单胞菌GP3A降解芘的性能及细胞表面性质的影响[J]。环境科学学报，2011，31(3)：486-490。
[4] 常 虹，聂麦茜，葛碧洲，刘 超，杨 琴，周立辉，樊晓宇，孙 超，韦绒绒，蒋 欣。铜绿假单胞菌NY3所产表面活性剂对原油降解的影响[J]。环境工程学报，2013，7(2)：772-775。
[5] 蓝梓铭，莫创荣，段秋实，李小明，明聪聪，吴小寅。鼠李糖脂对剩余污泥中铜和镍的去除[J]。环境工程学报，2014，8(3)：1174-1178。
[6] 肖鹏飞，尤铁学，宋玉珍，王剑桥。生物表面活性剂鼠李糖脂对白腐真菌降解DDTs的影响[J]。环境科学与技术，2014，37(2)：29-33。
作者简介：吕璠璠（1988- ），女，河南新乡，硕士研究生，主要从事石油污染土壤修复方面研究。
基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号21277023)