聚丙烯酰胺生物降解研究進展，聚丙烯酰胺還在造紙生產領域用作駐留劑、助濾劑等，以 提高漿料的過濾性能，改善紙張質量，提高細小纖維的留作率， 減少原材料消耗和減輕污染物排放等81.聚丙烯酰胺作為良 好的絮凝劑還大量應用于采礦、洗煤等領域，因吸濕性強的特 點作為上漿劑和整理劑廣泛應用到紡織、印染工業[91.近年 來，由于其良好的保水、吸濕性能,聚丙烯酰胺還被大量生產來 作固體水用于干旱、少雨等地區的植樹、造林等農林業生產領 域[301.
1聚丙烯酰胺在自然條件下的分解和潛在毒性
聚丙烯酰胺生物降解研究進展，過去通常認為聚丙烯酰胺是非常穩定的高分子聚合物.事 實上，在自然條件下，聚丙烯酰胺會發生緩慢的物理降解（熱、 剪切）[10301、化學降解（水解、氧化以及催化氧化）["~ I91和生物 降解（微生物酶解）[27~321.這些降解主要是通過激發產生自由 基引起連鎖氧化反應，從而造成聚合物主鏈斷裂和分子量降
聚丙烯酰胺（PAM)是丙烯酰胺均聚物和各種共聚物的統 稱，是重要的水溶性聚合物,并兼具絮凝性、增稠性、耐剪切性、
降阻性、分散性等性能,作為一種高技術含量、高附加值的重要 化工產品，己廣泛應用在采油、化工、造紙、紡織、制糖、醫藥、環
保、建材、農業生產等部門和領域并己滲透到人們的日常生活 中[丨~ 71 ：
由于其良好的絮凝性能，聚丙烯酰胺最早開始在水處理領 域得到廣泛應用，包括原水處理、污水處理和工業水處理、城市 生活污水處理等[31,目前仍然是國內外水處理領域使用量最 大的水處理劑.近年來，部分水解性聚丙烯酰胺（HPAM)在油 田采油生產中己得到大規模應用[4 51.聚合物驅油開始于20 世紀50年代末，一般采用水溶性高分子的聚丙烯酰胺通過注 水井注入地下，提高原油采收率美國、俄羅斯、加拿大、法 國、德國以及阿曼等國家進行的大量聚合物驅油工業性試驗表 明，聚丙烯酰胺生物降解研究進展，采用聚合物驅油一般能提高原油采收率6% ~ 17% [7 201 .
我國國內的注聚采油技術在20世紀90年代發展很快，繼大慶 油田之后，勝利、大港、河南、遼河等油田也都進行了先導測試。
在水溶液中同時發生兩種化學降解反應：水解反應，引起側基 結構的變化，由酰胺基轉變為羥基；氧化反應，引起主鏈的斷 裂，使聚合物分子量減少.氧化降解反應具有自由基連鎖反應 的特征，過氧化物、還原性有機雜質以及過渡金屬離子等起著 活化劑作用，產生活性自由基碎片，促進聚合物氧化降解.聚合 物中的過氧化物以及產生的羰基化合物是引發聚合物氧化降 解和光降解的主要成因.
聚丙烯酰胺根據其用途的不同，其分子量一般在2x 106? 20x 106之間，由于降解作用，主鏈斷裂分子量大幅降低,產生大 量的低聚物,低聚物的進一步降解會產生大量的丙烯酰胺單體 (AM)『291.而丙烯酰胺是一種有毒化學物質，對其毒性國內外己 經進行了大量的研宄[251.對于環境中的丙烯酰胺濃度各國都有 相應的法律法規:美國職業安全與衛生法（OSHA)規定職業接 觸標準是空氣中丙烯酰胺的閾值-時間加權平均（TLA - TWA) 為0 3mg/m3;我國費渭泉等人提出，丙烯酰胺在水中的剩余濃 度< 10x 10-9;英國規定飲料中丙烯酰胺含量
毫無疑問，聚丙烯酰胺本身是安全無毒的，因此其應用范 圍滲入到人們生活的方方面面，在食品、藥品以及整容等直接 關系人類健康的領域也有應用.事實上，聚丙烯酰胺在環境中 的迀移、降解[29 301引發的深遠影響還并沒有得到認識，因此很 有必要對聚丙烯酰胺的生物降解開展深入的研宄，為消除其潛 在毒性尋找合適的治理手段.
2聚丙烯酰胺的污染與國內外生物降 解研究現狀
2 1聚丙烯酰胺的污染現狀
聚丙烯酰胺在為油田生產提高采收率的同時，對地面工程 也產生了相當惡劣的影響.注入地層的聚丙烯酰胺隨原油冰 混合液進入地面油水分離與水處理終端,大幅提高了混合液的 粘度和乳化性，使油水分離難度加大，造成采出水含油量嚴重 超標.聚丙烯酰胺對環境的直接影響是油田生產過程中不得不 排入當地水體的外排水.由于油田配制聚丙烯酰胺需要新鮮水 和以及部分低滲透地層，聚丙烯酰胺生物降解研究進展使部分含有較高濃度的聚丙烯酰胺采 出水外排.絕大多數的聚丙烯酰胺進入地下油層，由于地層結 構原因，很難避免其滲透到地下水層.聚丙烯酰胺在地面水體 和地下水中的長期滯留，必將對當地水環境造成嚴重污染.
除油田大量使用聚丙烯酰胺以外，水處理、造紙、紡織、采 礦以及直接影響人體健康的眾多產業，對聚丙烯酰胺的排放和 可能帶來的影響并沒有相關的數據.公眾認識還停留在聚丙烯 “固體水”等保水劑，在缺水、干旱地區植樹、造林過程中還將 得到廣泛應用.
所有的通過各種途徑殘留在環境中的聚丙烯酰胺會發生 緩慢降解，釋放出有毒的丙烯酰胺單體，這將給當地環境帶來 巨大的長期的影響.然而，這依然還沒有引起足夠的重視.
2 2聚丙烯酰胺生物降解國內外研究現狀
過去一般認為聚丙烯酰胺對微生物具有毒性，有關聚丙烯 酰胺的生物降解研究，聚丙烯酰胺生物降解研究進展國內外都少見公開的文獻報道.我們對 國內外近10~20a的專利、文獻數據庫的檢索發現，僅有數篇 文獻提到有關聚丙烯酰胺的生物降解.早期Magdaliniuk S ( 1995) [261等人曾提出聚丙烯酰胺的不可生物降解性.但曰本 的 KunidikaN ( 1995) 口|]等人，在 30 °C,以 PAM, K2HPO4, MgSO，7H2O,NaClFeSCV 7H20的混合物作為培養基，從活 性污泥和土壤中分離出能以水溶性聚丙烯酰胺為唯一碳源和 氮源的 Enterobacter agglmerans 和 Azomonas m'acrocytogenes 兩 株降解菌株；經過27 1培養，整個生物體系消耗總有機碳的 20%,聚丙烯酰胺平均分子量從2x 106降至d 5 x 106;實驗表 明，微生物只能利用聚丙烯酰胺中的一部分，而不能利用其中 的酰胺部分，即使是低濃度的聚丙烯酰胺也不能全部被利用. Jeanine L Kay-Siioemake等人[26：271在以聚丙烯酰胺作為土壤 微生物生長基質的實驗中，聚丙烯酰胺只能作為唯一的氮源被 微生物所利用，但是卻不能作為碳源被降解，可能原因是聚丙 烯酰胺先被轉化為長鏈聚丙烯酸酷，而后者可以被微生物作為 氮源利用.
在國內，黃峰（2002)[321等人的實驗表明，腐生菌（TGB)連 續活化5次，在1 000mg/L的PAM中恒溫培養7 d可使溶液 粘度損失率達11 2%,但TGB對PAM的生物降解較緩慢，由 TGB導致PAM溶液的粘度損失率30 d仍不超過12% ;硫酸鹽 還原菌（$B)[331菌量達3 6x ^mL-1時,經恒溫30°C 7 d培 養，可使1 000mg/L的PAM粘度損失率達19. 6%,但PAM粘 度損失率并未隨培養時間的增加而增加.
到目前為止，國內外對聚丙烯酰胺的研究基本停留在初步 階段.作為一種穩定的高分子聚合材料，聚丙烯酰胺有著極強 的生物抗性，即使是己經被降解為小分子的聚丙烯酰胺依然有 著這一特征[281.
3結論
由于聚丙烯酰胺自身龐大的分子量和穩定的結構，長期以 來始終被認為是安全和難于降解的.有關其在自然界中的降解 及其可能產生毒性的報道也是20世紀90年代開始首先由 SmithE[291提出的.但是，對以聚丙烯酰胺為底物的生物降解研 究卻極少，己公開的聚丙烯酰胺的生物降解率都明顯較低，聚丙烯酰胺生物降解研究進展而降解不完全的聚丙烯酰胺反而在環境中更容易發生化學、物理 降解，造成環境積累.
目前，聚丙烯酰胺的應用范圍和規模正呈現快速增長趨 勢，同時其在環境中的累積、迀移、轉化帶來的毒性亦將逐漸顯 露出來，并將給生態環境帶來不可估量的長期危害.己有研究 結果表明，在聚丙烯酰胺的轉化過程中，生物催化、氧化扮演了 重要作用.作為對環境污染物高效的處理手段，生物降解與處 理工藝己經在各種難降解污染物的無害化處理領域發揮著核 酰胺為生產和生活帶來的益處方面.
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