用于污染物的生物修复的系统和方法与流程

本申请要求于2019年4月12日提交的印度临时专利申请号201921014894的优先权。前述申请的全部内容通过引用结合在此。
技术领域：
本申请的实施例一般涉及废弃物管理的领域，并且更具体地，涉及通过设计能够完全降解污染物的微生物群落来生物修复污染物的方法和系统。
背景技术：
多种污染物对环境的污染(其中大部分是由工业和农业实践产生的)正在成为全球健康问题。全球工业化增加了一些含有有害化学成分的产物(包括塑料、农药、合成肥料、电子废料、工业废料、食品添加剂、清洁产物、化妆品、染料等)的生产。这些产物中的许多被释放到环境中并最终主要通过胃肠道、但也可能使用其他途径(如气道或皮肤)进入人类食物链。因此，必须设计出有助于从环境中去除污染物以及消除进入人体系统的污染物的方法。一组这些污染物也被称为内分泌干扰化学物质(EDC)，因为它们会影响个体的荷尔蒙构成并与多种代谢紊乱有关。此外，暴露于化学品可能会对我们体内的被称为“人类微生物组”的微生物产生影响。各种物理和化学方法被用于降解污染物。在现有的物理和化学方法中(例如热氧化、光氧化)，与碎片堆积的程度相比，过程的速度慢并且实施成本高。目前的大多数用于生物修复方法都是在能够降解污染物的微生物内寻找初始酶并将这种微生物归类为潜在的降解剂。这些方法没有考虑整个降解途径。然而，在大多数情况下，此类酶是混杂的，因为它们与一系列底物结合并且趋于在微生物基因组上以多个拷贝的形式出现。因此，单凭鉴定酶不能确定污染物可以被完全降解。这种方式导致假阳性结果和误导性结论增加。此外，还必须确定关键中间体的存在及通常被现有方法忽略的它们在途径中的重要性。许多这些中间体和副产物(诸如邻苯二甲酸和双酚A(BPA))留在环境中，不仅污染环境(土壤、水和空气)，而且通过进入食物链并改变人类男性和女性的激素水平而影响人类。此外，为了克服物理和化学方法的缺点，一些生物修复方法也被用于废料管理。生物修复是使用天然存在或专门引入的微生物(例如细菌、真菌等)来降解受污染地点的环境污染物的过程。通过消耗大量的有机化合物作为其主要能量来源并进一步吸收这些有机化合物而不释放任何有害副产物，微生物具有降解大量有机化合物的出色能力。生物降解方法已成为污染管理的优选选择，因为它们是比化学和物理方法更加安全、便宜和可持续的修复方法。大多数生物修复方法已被实施以获得所期望的降解产物。由于微生物降解污染物的途径的信息不完整或缺失，这些方法中的大多数都失败了。这些降解途径可以部分存在于单个群落的不同微生物中。单个微生物本身可能无法完全降解污染物，但当该微生物与拥有降解途径的其余部分的其他微生物一起时，该微生物可能能够做到这一点。换言之，一组微生物可能能够吸收由另一组微生物产生的中间体并将其降解。技术实现要素：本公开的实施例提出了技术改进作为对发明人在传统系统中认识到的上述技术问题中的一个或多个的解决方案。例如，在一个实施例中，提供了一种用于一种或多种污染物的生物修复的系统。该系统包括样本采集模块、污染物分离和识别模块、处理器以及与处理器通信的存储器。样本采集模块从含有一种或多种污染物的环境场地采集样本。污染物分离和识别模块分离和识别样本中存在的一种或多种污染物。存储器被配置为执行以下步骤：创建知识库，其中，知识库存储：已识别的一种或多种污染物的信息、关于在微生物中识别的能够完全降解一种或多种污染物或部分降解一种或多种污染物的完全降解途径和部分降解途径的信息、关于微生物繁衍的相应的环境生态位的信息和来自不同环境的具有特定的完全/部分污染物降解途径的一列微生物；通过利用知识库中的信息，为在样本中识别的一种或多种污染物中的每一种识别一列部分污染物降解剂和一列完全污染物降解剂，其中，部分污染物降解剂是指提供将污染物转化为中间体化合物的一个或多个子途径和对应的一组基因、编码的蛋白质或酶的微生物，并且其中，多个部分降解剂组合地提供用于完全降解采集到的样本中识别的污染物的所有子途径，其中，完全污染物降解剂具有在用于降解在采集到的样本中识别的污染物的单个微生物内的所有子途径和对应的一组基因、编码的蛋白质或酶的组合；使用来自知识库的信息创建微生物图谱，其中，微生物图谱包括能够将在样本中识别的一种或多种污染物中的每种污染物降解至不同的降解程度的、部分污染物降解剂和完全污染物降解剂中的一种或多种的信息，其中，污染物的不同的降解程度是指污染物降解为不同的中间体化合物或代谢物，并且其中，中间体化合物或代谢物由一个或多个最终产物确定，最终产物是在对应于在降解污染物的降解剂的基因组内存在的子途径的基因或蛋白质或酶的作用下由降解剂释放的，并且其中，中间体化合物能够被释放到环境中并由环境中的其他微生物利用或者能够被吸收到这种降解的相同微生物中；使用创建的微生物图谱设计第一微生物群落，第一微生物群落包括共同提供用于完全降解在样本中识别的一种或多种污染物所需的子途径的微生物，并且其中，微生物能够在采集样本的相同的环境生态位中共同存活；使用创建的微生物图谱设计第二微生物群落，第二微生物群落包括共同提供用于将在采集到的样本中识别的一种或多种污染物部分降解为期望的一种或多种中间产物所需的子途径的基因、蛋白质和酶的微生物，其中，形成第二微生物群落的微生物能够在采集样本的环境生态位中共同存活(214)；对含有一种或多种污染物的环境场地施用第一微生物群落和第二微生物群落中的至少一者或二者的混合物；检查所施用的混合物对消除从环境场地采集的样本中的一种或多种污染物的功效，其中，通过从采集到的样本中分离和识别残余污染物组合来进行功效评估；以及在环境场地重新施用新的混合物，其中，通过加入能够作为部分降解剂并组合地降解在采集到的样本中的一种或多种污染物的一组微生物来制备新的混合物。在另一方面，还提供了一种用于一种或多种污染物的生物修复的方法。首先，从含有一种或多种污染物的环境场地采集样本。随后分离和提取样本中存在的一种或多种污染物。在下一个步骤，创建知识库。知识库存储：已识别的一种或多种污染物的信息、关于在微生物中识别的能够完全降解一种或多种污染物或部分降解一种或多种污染物的完全降解途径和部分降解途径的信息、关于微生物繁衍的相应的环境生态位的信息和来自不同环境的具有特定的完全/部分污染物降解途径的一列微生物。完全降解途径是指一组微生物基因组上的基因和/或由微生物编码的蛋白质，其中，该组基因和/或编码的蛋白质负责将污染物完全降解为对于环境场地安全的化合物或能够由环境中存在的一种或多种其他微生物吸收的化合物。微生物中的部分降解途径是指构成一个或多个子途径的一组基因或编码的蛋白质，其中，子途径是在微生物基因组内编码的完全降解途径的子集，并且子途径将污染物降解为中间体化合物，中间体化合物能够由微生物释放到环境中并随后由环境中的另一种微生物吸收，其中，另一种微生物具有代谢释放的中间体化合物的另一个子途径。在下一个步骤，通过利用知识库中的信息，为在样本中识别的一种或多种污染物中的每一种识别一列部分污染物降解剂和一列完全污染物降解剂。部分污染物降解剂是指提供将污染物转化为中间体化合物的一个或多个子途径和对应的一组基因、编码的蛋白质或酶的微生物，并且其中，多个部分降解剂可以组合地提供用于完全降解采集到的样本中识别的污染物的所有子途径，其中，完全污染物降解剂具有在用于降解在采集到的样本中识别的污染物的单个微生物内的所有子途径和对应的一组基因、编码的蛋白质或酶的组合。另外，使用来自知识库的信息创建微生物图谱。微生物图谱包括能够将在样本中识别的一种或多种污染物中的每种污染物降解至不同的降解程度的、部分污染物降解剂和完全污染物降解剂中的一种或多种的信息。污染物的不同的降解程度是指污染物降解为不同的中间体化合物或代谢物，并且其中，中间体化合物或代谢物由一个或多个最终产物确定，最终产物是在对应于在降解污染物的降解剂的基因组内存在的子途径的基因或蛋白质或酶的作用下由降解剂释放的。中间体化合物能够被释放到环境中并由环境中的其他微生物利用或者能够在被吸收到这种降解的相同微生物中。在下一个步骤，使用创建的微生物图谱设计第一微生物群落，该第一微生物群落包括共同提供用于完全降解在样本中识别的一种或多种污染物所需的子途径的微生物，并且其中，微生物能够在采集样本的相同的环境生态位中共同存活。类似地，使用创建的微生物图谱设计第二微生物群落，该第二微生物群落包括共同提供用于将在采集到的样本中识别的一种或多种污染物部分降解为期望的一种或多种中间产物所需的子途径的基因、蛋白质和酶的微生物，其中，形成第二微生物群落的微生物能够在采集样本的环境生态位中共同存活。在下一个步骤中，对含有一种或多种污染物的环境场地施用第一微生物群落和第二微生物群落中的至少一者或二者的混合物。随后，检查所施用的混合物对消除从环境场地采集的样本中的一种或多种污染物的功效。功效评估是通过从采集到的样本中分离和识别残余污染物组合来进行的。并且最后，在环境场地重新施用新的混合物，其中，通过加入能够作为部分降解剂并组合地降解在采集到的样本中的一种或多种污染物的一组微生物来制备新的混合物。在另一方面，提供了一种用于一种或多种碳基污染物的生物修复方的法。碳基污染物是指包含一个或多个碳原子并且可能包含一个或多个任何其他原子的任何污染物分子。在一个实施例中，碳基污染物可包括多环芳烃(PAH)、多氯联苯(PCB)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和碳基纳米材料(CBNM)。任何其他碳基污染物也包括在本公开的范围内。在一个实施例中，PET的降解可通过形成中间体化合物(例如对苯二甲酸(TPA))而进行，该中间体化合物进一步降解为易于被微生物代谢而同化的中间体(例如原儿茶酸(PCA))。在另一个实施方案中，描述了CBNM的细菌降解。细菌中的CBNM降解的初始步骤可以通过分泌型细菌过氧化物酶进行，并且发现在该过程中产生的中间体是环状芳烃。随后的降解由能够降解诸如PAH和联苯的芳香烃的细菌或微生物群落进行。在另一个实施例中，PAH(例如萘、蒽和菲)的降解可能涉及导致中间体形成的一组协同调节的酶和子途径，该中间体可以被微生物代谢而消化，如在本公开中已经详细描述的。类似地，在另一个实施例中，PCB转化为脱卤联苯的降解以及脱卤联苯降解为能够容易地被微生物代谢消化的中间体已在本公开进行了描述。在另一方面，提供了一种或多种非暂时性机器可读信息存储介质，其包含一个或多个指令，该一个或多个指令当由一个或多个硬件处理器执行时引起一种或多种污染物的生物修复。首先，从含有一种或多种污染物的环境场地采集样本。随后分离和提取样本中存在的一种或多种污染物。在下一个步骤，创建知识库。知识库存储：已识别的一种或多种污染物的信息、关于在微生物中识别的能够完全降解一种或多种污染物或部分降解一种或多种污染物的完全降解途径和部分降解途径的信息、关于微生物繁衍的相应的环境生态位的信息和来自不同环境的具有特定的完全/部分污染物降解途径的一列微生物。完全降解途径是指一组微生物基因组上的基因和/或由微生物编码的蛋白质，其中，该组基因和/或编码的蛋白质负责将污染物完全降解为对于环境场地安全的化合物或能够由环境中的一种或多种其他微生物同化的化合物。微生物中的部分降解途径是指构成一个或多个子途径的一组基因或编码的蛋白质，其中，子途径是在微生物基因组内编码的完全降解途径的子集，并且子途径将污染物降解为中间体化合物，中间体化合物能够由微生物释放到环境中并随后由环境中的另一种微生物吸收，其中，另一种微生物具有代谢释放的中间体化合物的另一个子途径。在下一个步骤，通过利用知识库中的信息，为在样本中识别的一种或多种污染物中的每一种识别一列部分污染物降解剂和一列完全污染物降解剂。部分污染物降解剂是指提供将污染物转化为中间体化合物的一个或多个子途径和对应的一组基因、编码的蛋白质或酶的微生物，并且其中，多个部分降解剂可以组合地提供用于完全降解采集到的样本中识别的污染物的所有子途径，其中，完全污染物降解剂具有在降解在采集到的样本中识别的污染物的单个微生物内的所有子途径和对应的一组基因、编码的蛋白质或酶的组合。另外，使用来自知识库的信息创建微生物图谱。微生物图谱包括能够将在样本中识别的一种或多种污染物中的每种污染物降解至不同的降解程度的、部分污染物降解剂和完全污染物降解剂中的一种或多种的信息。污染物的不同的降解程度是指污染物降解为不同的中间体化合物或代谢物，并且其中，中间体化合物或代谢物由一个或多个最终产物确定，最终产物是在对应于在降解污染物的降解剂的基因组内存在的子途径的基因或蛋白质或酶的作用下由降解剂释放的。中间体化合物能够被释放到环境中并由环境中的其他微生物利用或者能够在被吸收到这种降解的相同微生物中。在下一个步骤，使用创建的微生物图谱设计第一微生物群落，该第一微生物群落包括共同提供用于完全降解在样本中识别的一种或多种污染物所需的子途径的微生物，并且其中，微生物能够在采集样本的相同的环境生态位中共同存活。类似地，使用创建的微生物图谱设计第二微生物群落，该第二微生物群落包括共同提供用于将在采集到的样本中识别的一种或多种污染物部分降解为期望的一种或多种中间产物所需的子途径的基因、蛋白质和酶，其中，形成第二微生物群落的微生物能够在采集样本的环境生态位中共同存活。在下一个步骤中，对含有一种或多种污染物的环境场地施用第一微生物群落和第二微生物群落中的至少一者或二者的混合物。随后，检查所施用的混合物对消除从环境场地采集的样本中的一种或多种污染物的功效。功效评估是通过从采集到的样本中分离和识别残余污染物组合来进行的。并且最后，在环境场地重新施用新的混合物，其中，通过加入能够作为部分降解剂并组合地降解在采集到的样本中的一种或多种污染物的一组微生物来制备新的混合物。应当理解，以上的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，而不是对所要求保护的本发明的限制。附图说明包含在本公开中并构成本公开的一部分的附图示出了示例性实施例，并且与说明书一起用于解释所公开的原理：图1示出了根据本公开的实施例的用于污染物的生物修复的系统的框图。图2A-图2C是示出了根据本公开的实施例的污染物的生物修复中所涉及的步骤的流程图。图3A至图3C是示出了根据本公开的实施例的知识库的创建所涉及的步骤的流程图。图4示出了能够使用根据本公开的实施例的方法进行生物修复的各种类别的污染物。图5示出了根据本公开的实施例的细菌中双功能过氧化氢酶-过氧化物酶中存在的近端和远端活性位点。图6A至图6C分别示出了根据本公开的实施例的碳基污染物PAH、PCB和PET的降解途径的示意图。图7A至图7B是示出了根据本公开的实施例的碳基污染物的生物修复所涉及的步骤的流程图。具体实施方式参考附图描述示例性的实施例。在附图中，附图标记的最左边的数字表示附图标记第一次出现的附图的参考编号。只要方便，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。虽然在此描述了所公开的原理的示例和特征，但在不脱离公开的实施例的范围的情况下，修改、改变和其他实施方式是可能的。旨在将以下详细描述仅视为示例性的，真实范围由以下权利要求表明。术语汇编-实施例中使用的术语表述“微生物”或“有机体”是指活的有机体，其可以包括细菌、真菌、藻类、原生生物和病毒等。在本公开的上下文中，表述“完全降解剂”是指“完全污染物降解剂”，而在本公开的上下文中，表述“部分降解剂”是指“部分污染物降解剂”。在本公开的上下文中，表述“微生物基因组”是指微生物基因组以及基因组的相应蛋白质和核苷酸序列。在本公开的上下文中，表述“降解途径”是指微生物基因组中存在的用于降解/消除这些多种污染物的遗传机制，其中，降解是指将污染物转化为被同化到微生物本身的代谢机制中或者在释放时不会对环境造成危害的化合物。在本公开的上下文中，表述“关键中间体”是指在污染物降解过程中形成的中间体，其将污染物降解的途径划分为其组成子途径。现参照附图，特别是参照图1至图图7B(其中类似的附图标记在所有附图中一致地表示对应的特征)，示出了优选实施例并且在以下示例性的系统和/或方法的上下文中描述这些实施例。根据本公开的实施例，图1的框图中示出了用于污染物的生物修复的系统100。系统100能够识别来自任何环境污染场地(例如但不限于土壤、沉积物、水、垃圾填埋场、漏油等)的不同污染物并施用微生物群落，以完全生物修复污染物。系统100帮助微生物群落完全降解污染物及其中间体，而不会对环境造成任何危害。污染物的完全降解是指污染物转化为对环境无害的化合物或者能够被同化到存在于给定环境场地中的微生物中的化合物。完全降解可以由单个微生物或可以组合地导致污染物的完全降解的微生物群落/群体引起。系统100正在使用一种方法，通过识别以降解途径/子途径形式的遗传机制来确定微生物中的污染物降解潜力，降解途径/子途径包括微生物基因组上能够执行多种污染物中的一种或多种的降解反应的基因和/或蛋白质和酶，决定了从这些途径/子途径获得的最终产物，并因此决定了有机体降解或改变污染物的程度。子途径被确定为使得污染物的完全降解途径的这些子集及组成其的基因/蛋白质/酶独立存在于某些微生物中，并且可以代谢污染物以释放中间体，这些中间体可以被微生物释放到环境中并由另一种微生物吸收，该另一种微生物能够将该中间体化合物代谢为另一种中间体并释放。可以设计不同微生物的组合，使得该过程可以持续直到污染物完全降解。该信息用于创建后端知识库。随后，知识库被用于建立定制的微生物群落，该微生物群落组合地作为一个整体提供污染物的降解潜力，其中，每个组成成分微生物/有机体都增强了将污染物完全降解为可以被同化到环境中的微生物或者可以排放到环境中而不会产生任何有害影响的产物的能力。在系统100的实施例中，还可以以这样的方式设计群落：微生物的联合体(consortium)一同将污染物降解为中间体化合物或代谢物，并且由此获得的该中间体/产物可用于多种工业和其他方面的应用。具有能够将污染物降解为不同中间体化合物或代谢物的子途径的微生物是部分降解剂。可以共同提供降解途径内的所有子途径的部分微生物降解剂的组合可以组合地形成能够完全降解污染物的联合体/混合剂(cocktail)。系统10可以识别和建立存在于环境场地的微生物的污染物降解潜力，它可以提高群落的整体能力以及设计能够在该环境中存活并且能够降解目标污染物的群落。各种污染物可能包括塑料、有机污染物、无机污染物、芳香族污染物、气态和颗粒污染物、重金属、碳基纳米材料和放射性污染物等。根据本公开的实施例，如图1所示，系统100由样本采集模块102、污染物分离和识别模块104、存储器106和处理器108组成。处理器108与存储器106通信。处理器108被配置为执行存储在存储器106中的多个算法。存储器106还包括用于执行各种功能的多个模块。存储器106包括知识库模块110和群落关联模块112。如图1的框图所示，系统100还包括施用模块114和功效模块116。根据本公开的实施例，使用样本采集模块102从场地采集样本。样本可以从各种污染物场地采集，例如土壤工业荒地、来自纺织废水排放场地的土壤，以及倾倒有下水道污泥、沉积物、水体等的土壤。污染物也可以从任何其他受污染影响的地点采集。使用地点特定的方法采集样本。样本采集方法根据环境/环境生态位的类型(例如，土壤、沉积物和水)以及所采集的材料的类型而改变。两个区域之间的土壤样本在吸收特性、质地、密度、湿度、场地的地质背景、微生物的类型和种群方面有所不同。取决于采样地点的类型(例如，可耕种的受扰土地vs.不可耕的未受扰动土地)，采样深度发生变化。采用诸如螺旋钻、车载液压螺旋钻、取芯筒、镘刀、黄铜样本套筒和实心管取样器等工具进行样本提取。使用诸如水文瓶、蝠鲼网(mantanet)、漂浮生物网(Neustonnet)以及固定或移动船只后面的漂流网等工具采集来自水体的污染物和污染物碎片。用于样本提取的任何其他方法的使用都在本公开的范围内。诸如采集地点的类型及其相关的pH值、盐度、温度、污染物浓度等参数都在采样期间被记录。这些参数很重要，因为污染物浓度和微生物分布随空间或时间特性而变化。类似的这种采样技术可以应用于不同类型的污染物的各种其他环境。根据本公开的实施例，系统100还包括污染物分离识别模块104。污染物分离识别模块104配置用于从采集到的样本中分离并识别出一种污染物或多种污染物。采集到的样本中存在不同类型的污染物。不同类型污染物的分离和识别通过物理方法或化学方法完成。污染物通常具有化学惰性和持久性，因此与化学方法相比，更经常地使用物理方法。对样本中各种污染物实体进行分类通常构成污染物识别的第一步，并且可分为基于光学或视觉的传感器、浮选技术、密度测定的分类方法等类别。根据基本原理，还可以使用不同的物理方法识别采集待的样本中的不同污染物，例如，近红外传感器(NIR)、静电法(如摩擦静电分离器)、超光谱成像技术、加压流体萃取(PFE)、差示扫描量热(DSC)和激光诱导击穿光谱(LIBS)技术。从沉积物样本中分离污染物的过程是通过密度分离来完成的。用于污染物分离的任何其他方法的使用都在本公开的范围内。对从不同地点采集的污染物样本进行过滤，并随后进行湿过氧化物氧化(WPO)、密度分离和重量分析等方法以识别不同类型的微污染物。污染物种类的识别可采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、傅里叶变换拉曼光谱(FTRaman)、红外或拉曼光谱等。另一种方法“衰减全反射”(ATR)同样擅长于识别各种污染物成分。有毒物质、POP和用作污染物材料的添加剂的化学品可以使用诸如色谱法、光谱法等的方法进行测定。化合物中的杂原子(例如，氮、氯、硫等)可以通过实验室杂原子鉴定技术进行，例如拉赛涅法(Lassaignemethod)、贝尔斯登试验(Beilsteintest)。从这些试验的结果中可以得出有用的结论，并且进一步地，结果有助于区分查询样本中污染物的类型。基于GC-MS(气相色谱-质谱)和GC-ECD(气相色谱-电子捕获检测)的方法也可用于检测多种污染物。检测影响人类健康的污染物的另一方面涉及免疫测定，包括ELISA或基于细胞的测定。某些污染物的分离和提取采用重复分馏法、超声波超声/超声波搅拌、机械搅拌、加压流体萃取(PFE)、转盘吸附萃取(RDSE)等技术。某些污染物(例如碳基纳米材料(CBNM))可以用电子显微镜识别。其他方法包括光学检测方法，分析元素比率或同位素特征以确定CBNM的存在和类型。用于污染物识别的任何其他方法的使用都在本公开的范围内。从采集到的样本中识别出的一种或多种污染物(Pi)可以通过诸如光氧化、热氧化降解、生物降解等多种途径进行降解。在本公开中，生物降解的前景被考虑用于对来自所有污染物的环境样本进行完全和有效的生物修复。根据本公开的实施例，存储器106包括知识库模块110。知识库模块110创建多个图谱和矩阵，如下所述。所有这些一起都被称为知识库。知识库模块110被配置用于创建知识库，其中，知识库存储所识别的一种或多种污染物的信息、关于在能够完全降解所述一种或多种污染物或部分降解所述一种或多种污染物的微生物中识别的完全降解途径和部分降解途径的信息、关于所述微生物在其中繁育的相应的环境生态位的信息以及来自不同环境的具有特定完全/部分污染物降解途径的一列微生物。完全降解途径是指一组微生物基因组上的基因和/或由微生物编码的蛋白质，其该组基因和/或编码的蛋白质或酶负责将污染物完全降解为对环境无害的化合物或能够被存在于所述环境中的一种或多种其他微生物同化的化合物。微生物中的部分降解途径是指构成一个或多个子途径的一组基因或编码的蛋白质或酶，其中，子途径是所述微生物的基因组内编码的完全降解途径的一个子集。子途径将污染物降解为中间体化合物，该中间体化合物可以被所述微生物释放到环境中，随后被环境中的另一种微生物吸收，其中，另一种微生物具有代谢所释放的中间体化合物的另一种子途径。知识库是用于构建用于污染物降解的定制微生物群落的后端数据。知识库还提供了关于降解特定污染物的微生物以及由其形成的最终产物的信息。知识库还提供了针对特定微生物以及能够由该微生物降解的污染物的信息，即，微生物的总污染物降解潜力。此外，知识库还提供关于环境条件的信息，在该环境条件中，有机体进化以存活或定居。根据本公开的实施例，知识库模块110被配置为创建多维的污染物途径有机体矩阵(PPOM)。以下步骤用于该污染物途径有机体矩阵。途径可以定义为一系列的酶催化反应，其中，前一反应中形成的产物成为后续反应的底物。在第一步骤中，通过文献挖掘技术获得多种分离的污染物(PiDP)中每一种的降解途径。在一个示例中，针对分离的污染物(Pi)如下地生成查询字串(querystring)(Qin)：['NameString'] [(有氧)或(厌氧)] [微生物]，其中，NameString＝(Pi) [降解或代谢]。查询字串(Qin)用作输入，以搜索精选的文献搜索引擎(如Pubmed)和途径数据库(如KEGG途径/EAWAG(BBD/PPS)/MetaCyc)。从文献搜索引擎和途径数据库获得的结果集包含作为输出的摘要列表Aout以及途径结果集(PRSout)和其中途径被实验表征的有机体列表(Oout)。使用任何其他数据库获取途径信息以及任何其他格式的文献挖掘结果(例如，发表文献全文、文献综述等)均在本发明的范围内。进一步地，用于降解每种目标污染物Pi的途径PiDP(这是将底物污染物转化为最终产物或中间体化合物/代谢物的一系列步骤)以及该过程涉及到的基因/酶的手动搜索是通过使用列表Aout和在上一步骤中为每个输入查询字串Qin获得的途径结果集来完成的。随后进行所有子途径的人工管理和识别。子途径被识别，以使得一个子途径的产物可以作为下一个子途径的初始底物。因此，所有子途径放在一起可以使污染物/化合物完全降解。识别子途径中所涉及的标准可能包括：子途径(及其组成基因/蛋白质)本身在微生物基因组中的存在；和产物的形成，该产物能够释放到环境中并可供在该群落中具有能够利用这个释放产物的下一个子途径的微生物利用。该产物在此称为“关键中间代谢物”(CIM)。所有可能的子途径[PiSP1、PiSP2、PiSP3…PiSPn]共同构成污染物降解途径PiDP。借助以下示例可以解释相同的情况：考虑一个假设的途径PiDP，其包括以下步骤。催化途径中每个反应的酶是E1、E2…E9E1E2E3E4E5E6E7E8E9该途径中的子途径PiSP1、PiSP2和PiSP3，其中，PiSP1＝S1-->S4由存在于有机体O1中的(E1、E2、E3)催化PiSP2＝S4-->S6由存在于有机体O2中的(E4、E5)催化PiSP3＝S6-->S10由存在于有机体O3中的(E6、E7、E8、E9)催化，并且PiDP＝PiSP1 PiSP2 PiSP3，O1、O2和O3累积提供了污染物Pi的完全降解途径PiDP。这些子途径可以定义为完全降解途径PiDP以及组成其的基因/蛋白质/酶的子集，这些基因/蛋白质/酶在微生物基因组内编码并促使中间体的生物合成(如S4、S6所描述的)，该中间体能够被该微生物释放到环境中并由环境中具有利用该释放的产物途径的另一种微生物吸收。因此，污染物Pi的完全降解途径是指一组微生物基因组上的基因和/或由它们编码的蛋白质，这些基因和/或蛋白质负责将污染物完全降解为对环境无害的化合物或能够被存在于该环境中的微生物同化的化合物。微生物中的部分降解途径是指形成能够将污染物降解为中间体化合物的微生物的基因组中编码的一个或多个子途径(完全降解途径的子集)的一组基因和/或编码的蛋白质或酶，该中间体化合物由具有用于降解该中间体化合物的子途径的另一种微生物吸收。该过程可以作为一个链继续进行，直到形成能够被存在于该环境中的微生物同化而不会将有害物质释放到该环境中的产物为止。总之，子途径是微生物基因组内编码的完全降解途径的一个子集，其中，子途径将污染物降解为中间体化合物，该中间体化合物可以被所述微生物释放到环境中并随后被该环境中的另一种微生物吸收(206)，其中，该另一种微生物具有代谢该释放的中间体化合物的另一种子途径。用于在单个微生物中降解污染物的所有子途径以及对应的基因/蛋白质/酶的存使得所述微生物被称为完全降解剂或完全污染物降解剂(CPD)，能够将污染物完全降解为对环境无害或在其自身代谢过程中同化最终产物的化合物或代谢物。相反地，部分降解剂或部分污染物降解剂(PPD)是指提供将污染物转化为中间体化合物的一个或多个子途径和相应基因和/或编码的蛋白质或酶的微生物，并且其中，多个部分降解剂可以组合地提供所有子途径，以完全降解采集到的样本中识别的所述污染物。完全降解是指将污染物降解为对环境无害的化合物或代谢物或者能够被存在于采集样本的环境中的微生物同化的化合物或代谢物。由这些部分降解剂生物合成的中间体化合物或代谢物也可以使用任何工业规模方法或实验室实验程序单独获得，并用于多种工业和商业应用。进一步地，使用为每个输入查询字串Qin获得的列表Aout，执行对有机体(Oout)和途径存在的范围的搜索。对子途径[PiSP1、PiSP2、PiSP3…PiSPn]进行了文献验证，并确定了“关键中间代谢物”(CIM)。CIM是在途径过程中形成的代谢物，其可以从微生物群落内的一种微生物中释放出来并由该群落内的另一种互补微生物吸收和利用。这种互补的微生物可以利用或代谢该产物作为营养源、次级代谢物的底物等。这个过程可以借助作为联合体或群落的一组微生物类似于中继链一样继续，使得由联合体内的一组微生物释放的中间体由联合体内的另一组微生物利用/代谢，并且这种释放的中间体的共享继续进行，直到释放的最终产物对环境无害或最终产物被同化到在采集样本的环境中繁衍的微生物中。随后，创建一个多维的污染物途径有机体矩阵(PPOM)，其包括目标污染物、其完全降解途径、完全降解途径的验证的子途径、经实验表征途径/子途径的有机体以及关于分离出该有机体的环境生态位(例如土壤、水、沉积物等)的文献或手动策划的信息。根据本公开的实施例，知识库模块110还被配置为创建基因组-途径主图谱(GPM)。GPM是一个多维图谱，其提供了关于给定污染物降解途径的哪些子途径存在于候选微生物的基因组中的信息。GPM的创建取决于以下步骤。最初，使用文献挖掘和人工管理技术，管理在各种环境样本中(例如土壤、水面、沉积物等)发现的并存在于多个环境生态位中的大量微生物，并且创建了最丰富的环境细菌-微生物(DEBG)及其相应的微生物已知可以繁衍的环境/环境生态位的数据库。本公开中的环境生态位是指已知有机体存在或定殖(通过文献挖掘获得)并进化存活所在的环境条件。关于栖息在不同环境中的微生物的任何其他信息来源都在本发明的范围内。关于可用、已测序的细菌基因组的基因序列和位置的信息是从国家生物技术信息中心(NCBI)获得的。这些细菌基因组进行了功能方面的注释，以使用多种方法识别基因组上每个基因内的蛋白质结构域，这些方法可能包括但不限于基因同源性(BLAST等)、基于HMM的识别(蛋白质家族或PFAM数据库等)、位置特异性评分矩阵(PSSM)等。在一个实施例中，可以如PFAM数据库中教导的那样获得包含对应于所有蛋白质域的HMM的数据库PfamDB(或蛋白质域家族数据库)。使用任何其他蛋白质结构域或功能性蛋白质注释方法或数据库作为PfamDB也在本公开的范围内。使用关于来自任何其他来源的可用、已测序的细菌基因组上的基因序列和位置的信息完全在本公开内容的范围内。识别与PPOM中列出的子途径和途径中的每一个中的每个候选酶对应的蛋白质结构域。在一个实施例中，使用PfamDB作为数据库，对候选酶进行基于隐马尔可夫模型(HiddenMarkovMode，HMM)的资料搜集以获取每个蛋白质内的功能性蛋白质结构域信息。可以使用任何其他方法来获取功能信息。该信息用于创建图谱(即，途径域图谱(PDM))，其包含降解特定污染物的途径内的所有子途径及其相关的蛋白质结构域，涵盖了存储在DEBG中的所有微生物。针对对应于DEBG中的微生物的每个基因组序列，列出了关于其组成基因的位置和基因组排列的信息。根据从NCBI获得的每个细菌基因组的基因组位置，按照基因在基因组上的顺序排列的基因列表被放入称为基因组图谱(GM)的图谱中。GM还包含关于以每个基因的组成蛋白结构域的形式的这些基因中每一个的功能注释的信息。另外，对于在散列PDM中找到的关键子途径，数值是对应结构域的列表。途径/子途径的基因经常被发现出现在微生物基因组的附近，并被称为基因簇。为了形成功能基因簇，形成途径或子途径的结构域的集合所应该位于的基因组上的距离变化并且通常使用人工和基于文献的管理来定义。在该实施例中，这个距离是根据基于基因的基因组位置(称为窗口尺寸)的基因数量来定义的，结构域应该位于该基因组位置中以指示基因簇并因此指示途径/子途径的存在。在基因组图谱(GM)中搜索PDM中每个关键子途径的每个相关的蛋白质结构域(pfam)，以探寻形成子途径的蛋白质结构域是否作为基因簇一起出现在基因组上，从而定位在基因组上定义的窗口尺寸内。在本实施例中，使用基因组上的查询蛋白质结构域(指子途径内的任何一个蛋白质结构域)的上游和下游20个基因的窗口。以基于基因名称或pfam数据库的结构域分配的形式记录窗口(在这种情况下为20)内的子途径中的其他蛋白质结构域的存在。窗口尺寸可以根据各种因素而变化，例如所涉及的候选途径和结构域。如果基因组中的对子途径有贡献并且出现在窗口尺寸(例如，如果20个基因的窗口尺寸，查询蛋白质结构域的 20和-20)内的结构域的数量跨过一个阈值(针对每个子途径能够变化，并且使用文献挖掘和人工管理得到)，则认为该子途径存在。阈值是指为确认子途径的存在而需要存在的结构域的最小阈值数与在PDM中与该子途径对应的结构域的总数所对应的比值。从记录的信息中，以用于降解在所述采集到的样本中识别的一种或多种污染物中的每种污染物的基因组名称和途径/子途径信息创建多维矩阵。这被称为基因组途径主图谱(GPM)。基于第一预定义标准为GPM图谱提供0或1的数值。第一预定义标准是针对于细菌基因组中的每个子途径，如果在“PDM”中记录的子途径蛋白质结构域的对应数量不发生或未达到该基因组内20个基因的窗口尺寸内的阈值，则将数值0分配给该细菌基因组。如果子途径蛋白质结构域的数量高于(使用文献挖掘和人工管理为候选途径定义的)所述阈值并且存在于微生物基因组上的20个基因的窗口内，则分配数值1。取决于系统和候选途径，窗口尺寸可以是可变的。最后，根据来自PPOM矩阵的有机体的列表验证结果，其中，该途径已通过实验表征以消除错误结果。前一步生成的GPM图谱提供了关于基因组中存在哪些带有蛋白质结构域数据(pfam)的子途径的信息以及对应每个子途径的数值1或0。然而，如果存在数量超过子途径阈值的蛋白质结构域，有时无法确定这些微生物中是否存在能够降解特定污染物的途径。与由该基因编码的酶相对应的一些蛋白质结构域可以是混杂的并且在细菌基因组上可能有多个拷贝，每个拷贝都涉及不同的功能并结合不同的底物。在这种情况下，需要进一步验证以注释基因/蛋白质功能，这是通过对本实施例中的酶进行活性位点分析来完成。一些蛋白质结构域属于微生物中的多种功能中涉及的类别。此外，这些结构域不构成基因簇或操纵子的一部分，因此无法根据它们的基因组邻域与它们的其他同系物区分。为了理解这些结构域的底物特异性，需要考虑与其活性位点相对应的氨基酸模式。根据本公开的实施例，知识库模块110还配置用于创建基因组途径酶图谱(GPE图谱)。GPE图谱和GPM图谱有助于识别完全污染物降解剂和部分污染物降解剂。最初，对于所选的阈值，针对GPM图谱中的至少一个基因组，数值为1的所有子途径都是过滤后的候选途径(CP)，用于通过活性位点分析进一步验证。GPM中所有数值为0的子途径被拒绝。对于每个候选途径(CP)及其组成酶，进行文献挖掘以列出该候选途径中查询酶的活性位点的特定模式。假设途径(ECP)的每个候选酶的模式集合是Pecp。活性位点是酶(蛋白质)的区域，该区域与特定底物结合以发生反应并且包括称为基序(motif)的模式。这些基序充当标识序列，标识序列有助于识别酶是否在功能上能够与底物结合，并且在所有具有相似功能的酶中都是保守的。在候选酶(ECP)的本实施例中，对所有可能的功能相似的酶进行多重序列比对(MSA)。ECP的所有同系物的列表通过序列相似性方法识别。同系物识别的任何其他方法都在本发明的范围内。随后，对候选酶的这些同系物进行多重序列比对(MSA)以鉴定酶的保守模式。这些保守模式在文献中得到验证，以评估其功能重要性。位于活性位点并经文献验证的模式称为Pecp。用于活性位点识别的任何其他方法都在本发明的范围内。另外，创建基因组-途径-酶图谱(GPE图谱)。GPE图谱存储与在采集到的样本中识别的一个或多个污染物的降解途径所对应的每个子途径中的每个步骤的催化对应的每个酶的活性位点信息(关于Pecp.的信息)。这些信息获得并记录在包含在DEBG中的每种细菌(及其基因组)的GPE图谱中。基于第二预定义条件/标准，将数值0或1分配给对应于每个基因组的GPE图谱。第二预定义条件/标准是，数值1分配给这些找到了其对应的活性位点模式的酶，并且数值0分配给其模式未找到的这些酶。一些污染物由于它们的大尺寸而不能被微生物吸收。因此，由于候选酶可能被分泌到细胞外环境以将聚合物降解为其单体或半降解状态，因此有必要测试候选酶ECP中信号肽的存在以确定其分泌能力。在污染物的单体或半降解的中间体被细菌细胞吸收之前，一些酶被分泌到细菌细胞外以作用于污染物。这些分泌的酶通过蛋白质序列中的信号肽的存在来识别。在本实施例中，测试是使用SignalP4.1服务器完成的，该服务器使用文献挖掘进一步验证。用于鉴定酶分泌能力的任何其他方法都在本发明的范围内。将数值1分配给在其内中发现分泌能力的那些酶，数值0分配给没有发现分泌能力的那些酶。每个Pecp的信息都存储在GPE中。因此，例如，由3个子途径(PiSP1、PiSP2和PiSP3)组成的分离污染物Pi的给定途径PiDP，如果GPM图谱中微生物的所有子途径的数值为1并且对于这些子途径的酶成分在GPE图谱中的数值为1，则该微生物将被称为完全污染物降解剂(CPD)。拥有具有降解污染物的一种或多种子途径(但不是完全途径)的基因组的微生物将被称为部分污染物降解剂(PPD)。每个PPD在GPM中具有数值1，并且对于存在于所述PPD的基因组上的这些子途径所对应的每种酶具有数值1。标记为PPD的多种有机体可以提供各个子途径，以组合地实现污染物的完全降解，并且可以共同形成微生物联合体/群落以完全降解污染物。在这种情况下，一个或多个微生物会将污染物部分降解为CIM，该CIM可以释放到环境中并被另一组微生物合吸收，另一组微生物吸收可以利用/代谢该CIM并降解为能够释放到环境中的另一种CIM。这种涉及不同组微生物的组合代谢过程可以持续，直到获得可以完全被微生物联合体同化的代谢物或者代谢物在由微生物释放时不会对环境造成危害。细菌联合体对化合物的组合利用也可以这样设计，以使得降解为可用于其他应用(包括工业和其他商业目的中的应用)的CIM。这种类型的联合体不会产生能够被微生物同化的最终产物且不会完全降解化合物，而是可以产生能够被分离并用于多种工业应用的中间体化合物。因此，污染物降解微生物群落满足以下标准：1、指示由文献挖掘和人工管理获得的子途径的关键功能结构域的存在。2、在对应于微生物群落的基因组中存在用于污染物降解的所有子途径，以实现完全降解或部分降解从而获得中间产物，该中间产物可以重新引导用于多种应用。所有子途径不必存在于单个微生物基因组中，而应存在于“微生物基因组群落”中，以考虑微生物群落对污染物降解的有效性。3、酶中对应于特定底物的结合的活性位点模式的存在，该特定底物参与了子途径被识别的微生物中的识别的子途径的每个反应。4、如果降解途径需要污染物底物的细胞外消化，则参与反应的分泌物中存在分泌能力。还用污染物的完全和部分降解剂的标识符标签更新DEBG。此外还创建了完全污染物降解剂的列表，并且创建了部分污染物降解剂的列表。最后，用组成基因组的标签PPD和CPD更新DEBG。多维污染物途径有机体矩阵(PPOM)、基因组-途径-酶图谱(GPE)、基因组-途径-主图谱(GPM)和最丰富的环境细菌-微生物数据库(DEBG)共同构成了本实施方式中的知识库(主后端)。知识库提供了关于每个基因组中存在的用于降解污染物以及可能由有机体可能释放到环境中的中间体的子途径的信息。此外，它还提供了关于基因组的总污染物降解潜力的信息。知识库可以针对一组众所周知的常见的多种污染物预先创建并存储在存储器中，这些污染物可能包括但不限于塑料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、苯乙烯、聚氨酯等，多环芳烃(PAH)，例如萘、蒽、芘等，以及多氯联苯(PCB)的不同同类物等。可以使用知识库模块110，用多个污染物的另一集合进一步填充和扩充知识库，该多个污染物的另一集合未包括在预先创建的知识库中并且可在采集到样本的环境场地中识别到。根据本公开的实施例，存储器106还包括群落关联模块112。群落关联模块112用于创建微生物图谱，其包括能够将样本中识别出的一种或多种污染物中的每一种污染物降解到不降解同程度的、部分污染物降解剂和完全污染物降解剂中的一种或多种的信息。该信息还包括采集样本的环境场地。这些信息是使用DEBG、GPM图谱和GPE图谱采集的。所述污染物的不同降解程度是指污染物降解为不同的中间体化合物或代谢物，该中间体化合物或代谢物是在与降解所述污染物的所述降解剂的基因组内存在的子途径相对应的基因或蛋白质或酶的作用下由所述降解剂释放的最终产物所决定的。这些中间体化合物可以被释放到环境中并被该环境中的其他微生物利用，或者可以被进行这种降解的同一微生物同化(210)；群落关联模块创建/预测作为整体具有完全降解分离的污染物的功能性能力的微生物群落。来自具有数值1的GPE矩阵的有机体进行过滤以获取活性位点分析已经完成的酶。这个结果集是RS1。类似地，针对分离的污染物(Pi)，对来自具有数值1的GPM矩阵的有机体对应于其子途径进行过滤。这个结果集是RS2。GPE中查询酶没有活性位点模式(数值为0)的有机体被过滤掉，没有子途径的有机体被过滤掉。组合结果是由候选有机体结果集(CRScom)组成的矩阵，这些候选有机体结果集(CRScom)组合地具有降解分离的多种污染物中的每一种的功能潜力。可以选择这些有机体的一个子集，以便它们将化合物/污染物部分降解到中等水平，其中形成的产物可以用于多种工业应用。可以选择这些有机体的一个子集，使得它们部分地将化合物/污染物降解到中间水平，其中，由此形成的产物可以被引导到多种工业应用中。此外，对应于CRScom中每个有机体的环境信息是从DEBG中获得的。该信息用于创建污染物有机体环境矩阵(POEM)。矩阵POEM由污染物、能够对该污染物进行不同程度降解的有机体(取决于存在的完全途径或子途径)和有机体所取样的环境组成。该矩阵表示可根据需要组合地使用以完全或部分地降解污染物的有机体。因此，对于环境样本，可以炮制能够在环境中存活并且在功能上能够部分或完全降解目标污染物的有机体的所有组合，并且可以设计定制的微生物群落。定制的微生物群落可以由微生物组成，其中，每个微生物内的不同子途径可以组合(累积地形成完全的污染物降解途径)以部分/完全地降解污染物，即使在单个组成微生物缺乏该降解能力的情况下。在一个实施例中，上述方法可用于设计具有降解多种污染物的功能的微生物群落。可以使用知识库识别降解受污染场地中的多种污染物所需的最小群落。这个最小群落包括能够在环境条件下存活的一组微生物，拥有对应于多种污染物的完全降解的子途径。因此，属于这些群落的微生物可以组合地提供所有组成子途径，以完全降解环境污染场地中识别出的每种污染物。应理解的是，一种微生物也可能负责提供用于降解多于一种的污染物的一组子途径。这样设计的微生物群落包括这样的微生物，即，这些微生物是存在于采集到的样本中的一种或多种污染物的完全或部分降解剂，这样设计的微生物群落可用于设计第一微生物群落，其包括能够共同存在于所述环境中并且组合地降解样本所采集的环境场地中的一种或多种污染的微生物。降解将取决于在形成联合体的一组微生物的基因组内用于降解环境场地中识别的污染物的所有子途径(与子途径相对应的基因和/或蛋白质和酶)的存在。本发明中描述的方法还可重新用于污染物的生物修复以外的应用。在一个实施例中，所描述的方法可用于生产在工业领域中具有商业用途的化合物。例如，在细菌对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行生物修复的情况下，会产生对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)作为中间体。使用这些中间体作为原料，TPA在使用聚合物和聚酯的行业的多个行业中得到应用，例如包装、纺织等。随后，可以将另一组细菌添加到该微生物群落中，这些细菌可以将EG转化为工业用途的化合物，例如广泛用于化妆品行业的羟乙酸。聚羟基脂肪酸酯(PHA)是工业中最常见的一类生物塑料，其也可以使用TPA作为原料、通过使用负责用于将TPA转化为PHA的一组细菌(如可以从知识库中获取)来增强用于由PET形成TPA的微生物群落来生产。在另一个实施例中，这里描述的方法可用于转化中间体以回收母体化合物用于工业用途。例如，从PET污染物的生物修复中获得的TPA和EG可用于制造新的PET聚合物，其随后可在工业中用于生产各种基于PET的产物。因此，在该方法中作为CIM形成的中间体可以被分离出来并用于各种工业目的。在这些实施例中，联合体被设计成，其仅将污染物/化合物降解为能够被分离以用于进一步的工业用途的中间体化合物，而不是完全降解污染物。在另一个实施例中，在此描述的方法可用于识别导致重要的工业化合物降解从而对工业造成巨大损失的微生物。例如，用于道路建设的沥青有时会被细菌降解，导致在道路表面形成针孔，从而阻碍其结构稳定性。这种具有降解沥青的途径和对应的子途径的细菌可以使用本公开中描述的方法来识别并且可以被靶向。在此描述的本发明可通过其用于工业应用的任何其他方法都在本公开的范围内。这些包括代谢或降解所述一种或多种污染物的部分降解剂的组合的微生物群落可以被设计成，使得由部分降解剂生物合成的中间体化合物可以被获得并重新用于多种工业应用。这可以用作第二个微生物群落来部分降解污染物以获得具有工业重要性的中间体化合物，可满足但不限于包装、汽车、石油和天然气、食品和饮料、纺织品、油漆和润滑剂等行业。根据本公开的实施例，该系统100还包括施用模块114。施用模块114被配置为在采集样本的环境场地使用所设计的定制微生物群落。该施用导致来自该场地的多种污染物的完全和有效的降解。生物修复技术的施用方法根据污染场地的类型、污染程度、位置、成本以及场地特有的环境政策而变化。已观察到不同的污染物污染各种地点，例如土壤、废水、工业污泥和水生环境(水体，特别是海洋、湖泊和河流)。施用方法可大致分为两类：即，异位生物修复和原位生物修复。在生物修复的异位方法中，污染物从污染场地挖掘，运输到另一个区域进行处理，然后在处理后最终返回该场地。在原位方法的情况下，生物修复发生在受到污染的场地本身。虽然异位方法更加有效，但当目标是较大的污染区域时，异位方法在经济上是不可行的。尽管存在并在工业上使用多种类型的生物修复方法，但是在本实施例中，基于污染场地以及生物修复的类型，在下面公开了两类生物修复。异位施用：用于异位生物修复的方法根据受污染材料的相态而不同，可分为：(i)固相系统(使用诸如土地耕作、土堆和堆肥的技术)和(ii)浆相系统(涉及在生物反应器中处理固液悬浮物)。固相系统可用于大量废料并且需要有利的条件，例如用于微生物生长的水分含量、频繁曝气、混合(机械和空气混合)、pH和无机营养物。在土地耕作过程中，受污染的土壤被铺设在有衬里的床中(以防止渗漏)并定期混合土壤以便为微生物提供养分和氧气。在生物堆放的情况下，受污染的土壤样本成堆放置在bug真空泵(bugvacuumpump)的顶部。该真空泵保持稳定的氧气流量，使样本保持良好的通气状态，并添加营养物质以加速生物修复过程。监测各条件以确保有效的生物修复。在浆相系统中，来自应用场地的受污染的固体材料连同微生物和水(所有组分被配制成浆)被带入生物反应器内。生物反应器是通过一系列生物反应将原料转化为不同产物的大型容器。生物反应器中的生物修复过程是处理受污染的土壤/水的最常见方法之一。在这个过程中，生物反应器保持在微生物生长的最佳条件下并且原料(受污染的土壤/水)中的污染物被代谢掉。在此添加的微生物是通过我们的渠道识别的污染物降解微生物或微生物群落。原料可以是从任何受到污染物污染的场地提取的任何样本。该过程所需的生物过程参数(如温度、pH、搅拌和曝气速率、底物和接种物浓度)可以在外部进行控制，这使其成为优选的技术，因为可以有效提高生物修复速率。处理后，处理过的土壤/水可以返回到它们原来的场地。使用生物反应器的生物修复的优势之一是使用工程微生物群落。由于它是一个封闭系统，工程微生物可以在处理过的土壤/水返回之前被破坏，从而确保工程微生物不会进入生态系统。原位施用：与异位方法相比，原位生物修复技术成本相对较低，因为它们不涉及任何挖掘。然而，该方法确实需要用于改善微生物活性的复杂设备，其设计成本以及现场安装增加了该过程的支出。生物修复技术的原位方法可能会像内在生物修复中那样自然减弱或借助一些增强(生物通风、生物喷洒和植物修复)进行。微生物具有降解代谢物并将代谢物作为碳源消耗的先天能力。利用和管理天然存在的微生物的现有能力来降解污染物而无需应用任何工程步骤来增强过程的生物修复方法被归类为内在生物修复。生物通风法涉及向场地的不饱和的(渗流的)区持续供应稳定的氧气流以及养分和水分，以增强固有的微生物的活性，从而降解受污染的土壤或水中的污染物。在本方法中被识别作为污染物降解剂的微生物可以用于实现高效的生物修复活性。以上提及的方法是对受到污染物污染的环境进行生物修复的一些方式。任何其他可接受的方法都在本发明的范围内。根据本公开的实施例，系统100还包括功效模块116。在功效模块116中，在污染物降解微生物或微生物群落的施用后，必须以频繁的间隔评估受污染场地，以检查污染物污染的存在以及污染物降解的速率。污染物识别模块104中讨论的任何方法均可用于评估所设计的微生物群落对环境污染物的生物修复的功效。任何其他已接受的检测污染物存在的方法都在本公开的范围内。根据检测后存在的污染的水平，可以对第一微生物群落和第二微生物群落进行必要的修改，以加速这些污染物的生物修复。修改包括但不限于：接种设计作为第一微生物群落和第二微生物群落的多个效价的细菌群落、修改所施用的细菌群落并用基于存储在知识库中的信息可以在环境生态位中存活的额外的CPD和PPD微生物来加强、添加必需的营养物、更好地向受污染环境通风等，以进一步促进污染物降解。在操作中，图2A至图2C示出了流程图200，其说明了污染物的生物修复所涉及的步骤。最初，在步骤202，从包含一种或多种污染物的环境场地采集样本。在步骤204，分离和识别样本中存在的一种或多种污染物。在步骤206，创建知识库。知识库存储已识别的一种或多种污染物的信息、关于在能够完全降解一种或多种污染物或部分降解一种或多种污染物的微生物中识别的完全降解途径和部分降解途径的信息、关于所述微生物繁衍的各个环境生态位的信息以及来自不同环境的具有特定的污染物完全/部分降解途径的微生物的列表。完全降解途径是指一组微生物基因组上的基因和/或由该微生物编码的蛋白质，其中，这组基因和/或编码的蛋白质负责将污染物完全降解为对环境安全的化合物或者能够被环境中存在的其他微生物同化的化合物。微生物中的部分降解途径是指构成一个或多个子途径的一组基因或编码的蛋白质。子途径是微生物基因组内编码的完整降解途径的一个子集，并且子途径将污染物降解为中间体化合物，该中间体化合物可以被微生物释放到环境中并随后被该环境内的另一种微生物吸收，其中，另一种微生物拥有代谢所释放的中间体化合物的另一种子途径。在步骤208，通过利用来自知识库的信息，为样本中识别的一种或多种污染物中的每一种识别一列部分污染物降解剂和一列完全污染物降解剂。部分污染物降解剂是指：提供将污染物转化为中间体化合物的一个或多个子途径和对应的一组基因、编码的蛋白质或酶的微生物。而多个部分降解剂可以组合地提供将采集到的样本中识别的污染物全部降解的所有子途径。完全污染物降解剂在单个微生物中拥有用于降解采集到的样本中的污染物的所有子途径和相应的一组基因、编码蛋白质或酶的组合。在步骤210，利用知识库中的信息创建微生物图谱。微生物图谱包括部分污染物降解剂和完全污染物降解剂中的一种或多种(能够将样本内识别的一种或多种污染物中的每一种污染物降解到不同的降解程度)的信息。污染物的不同的降解程度是指污染物降解为不同的中间体化合物或代谢物，并且中间体化合物或代谢物由最终产物决定，该最终产物是与用于降解污染物的降解剂的基因组中存在的子途径对应的基因或蛋白质或酶的作用下由降解剂所释放的。中间体化合物可以被释放到环境中并被环境中的其他微生物利用，或者可以被同化到进行这种降解的相同微生物中。在步骤212中，使用创建的微生物图谱设计第一微生物群落，该第一微生物群落包括共同提供用于完全降解样本中识别的一种或多种污染物的所需要的子途径的微生物，并且其中，这些微生物能够共同在样本所采集的相同的环境生态位中存活。在步骤214中，使用创建的微生物图谱设计第二微生物群落，第二微生物群落包括共同提供用于将在采集到的样本中识别的一种或多种污染物部分降解为期望的一个或多个中间产物所需的子途径的基因、蛋白质和酶的微生物。形成第二微生物群落的微生物能够在样本所采集的环境生态位中共同存活。在步骤216，对含有所述一种或多种污染物的所述环境场地施用第一微生物群落和第二微生物群落中的至少一者或二者的混合物。生物修复技术的施用方法取决于受污染场地的类型、污染程度、位置、成本和场地特定的环境政策。施用方法可以大致分为两种类型，即，如上所述的异位生物修复和原位生物修复。在步骤218，检查所施用的混合物对消除从环境场地采集的样本中的一种或多种污染物的功效。通过从采集到的样本中分离和识别残余污染物组合来进行功效评估。在步骤220，在环境场地重新施用新的混合物。通过加入能够作为部分降解剂并组合地降解在采集到的样本中的一种或多种污染物的一组微生物来制备新的混合物。还可以通过添加其他微生物来增强先前施用的混合物，其他微生物可以充当部分降解剂并组合地降解采集到的样本中识别的一种或多种所述污染物。根据本公开的实施例，用于创建知识库的流程图300如图3A至图3C所示。最初在步骤302，使用文献挖掘技术识别多种分离的污染物的降解途径。文献挖掘还产生了关于其中途径已通过实验表征的一组微生物以及分离这些微生物的环境生态位的信息。类似地，在步骤304，还在导致分离的多个污染物的部分/完全的利用/同化的降解途径内识别多个子途径。在一个实施例中，多个子途径中的每一个都存在于被称为部分污染物降解剂(PPD)的不同微生物的基因组中，并且由多个子途径中的每一个形成的产物被释放到环境场地中并被栖息在环境中的其他微生物代谢或吸收。在另一个实施例中，一个或多个子途径中的每一个都存在于一种被称为完全降解剂(CPD)的微生物的基因组中；在步骤306，使用针对一个或多个识别的污染物中每一个的识别的降解途径、降解途径的多个子途径、其中降解途径被表征的一组有机体、以及基于文献挖掘和人工管理关于从中分离出该组有机体的相应的一个或多个环境生态位的信息来创建污染物途径有机体矩阵(PPOM)。在步骤308，使用文献挖掘技术创建丰富环境细菌-微生物数据库(DEBG)。DEBG包含关于所有微生物和微生物繁衍的不同的环境生态位的信息。在步骤310，从预先创建的蛋白质家族数据库(pfamDB)创建途径结构域图谱(PDM)，其中，PDM中包含的蛋白质结构域对应于构成多个子途径的基因/蛋白质，所述多个子途径包含针对多种污染物的所创建的PPOM中存在的每个降解途径。在步骤312，创建基因组图谱(GM)，其中，基因组图谱提供一微生物中基因/蛋白质(根据其各自的基因组位置排序)的列表以及这些基因/蛋白质内的组成蛋白质结构域。在下一步骤314，在保存在DEBG中的微生物基因组上搜索PPOM中列出的所有途径的多个子途径中的每一个的PDM中包括的蛋白质结构域的存在，以确定这些子途径在基因组上的出现；其中，使用基因组图谱GM作为数据库进行该搜索，并且其中，如果PDM中列出的提供一子途径的基因组中的结构域的数量出现在基因组上基因窗口尺寸内并超过预定义的阈值，则来自PDM的这个子途径被认为是存在的。在步骤316，针对在所采集的样本中识别的一个或多个污染物中的每一种，使用与DEBG中的微生物基因组对应的微生物名称以及关于所述基因组上多个途径和多个子途径的存在或不存在的信息创建基因组途径主图谱(GPM)，其中，基于第一预定义标准，GPM图谱具有0或1的数值，并且其中，GPM提供关于GPM中列出的微生物基因组中的每一个中的存在的给定污染物降解途径的所有子途径的信息。在步骤318，针对在所采集的样本中识别的所述一种或多种污染物中的每一种，创建基因组途径酶图谱(GPE)，其中，GPE包括在DEBG中列出的所有微生物名称、关于每个基因组上多个子途径的每个步骤中涉及的每个酶的活性位点的信息，其中，基于第二预定义标准，GPE图谱具有0或1的数值。污染物途径有机体矩阵(PPOM)、GPE图谱、GPM图谱以及DEBG共同形成知识库。根据本公开的实施例，系统100可用于多种污染物的生物修复，这些污染物可包括但不限于：塑料(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、苯乙烯等)、橡胶、杀虫剂、合成肥料、电子垃圾、工业垃圾、食品添加剂、清洁产物、化妆品、染料等，如图4所示。在另一个实施例中，除了去除污染物之外，系统100还可以用于将该过程中的产物和中间体重新用于工业中包括它们的各种其他应用。在本公开的一个实施例中，系统100可以应用于碳基污染物的生物修复，例如碳基纳米材料(CBNM)、PAH、PCB和PET。任何其他碳基污染物都在本发明的范围内。在CBNM降解的情况下，该方法可以遵循两步过程来确定细菌群落或细菌是否能够降解CBNM，以使得污染物转化为对生物和环境无害的物质或完全同化到CBNM作为污染物被分离的环境中存在的细菌中。第一步骤是确定细菌或细菌群落中关键的分泌型过氧化物酶的存在。能够降解CBNM的任何其他酶也在本发明的范围内。第二步骤是识别芳族降解能力(如PAH、单环芳烃(SAH)和PCB)的存在。细菌是PAH和PCB的已知降解剂。该方法寻找在细菌基因组中对于PAH和PCB降解至关重要的遗传机制的存在。该方法假设，如果这两个特征存在于细菌中或者可以由细菌群落中的成员组合地提供，则它们能够完全降解CBNM。CBNM是1nm至1000nm的数量级(虽然其中大部分落在10nm至100nm的范围内)，因此不能被尺寸为2μm(即，2000nm)的用于降解的细菌内化。因此，CBNM的初始降解可能发生在细菌细胞外，主要是通过过氧化物酶。然而，尚不清楚可能降解纳米材料的细菌过氧化物酶是什么。在该实施例中，细菌酶过氧化氢酶-过氧化物酶(kat)被识别作为可能能够降解CBNM的潜在过氧化物酶。额外地，已识别出细菌群落或细菌中分泌型过氧化氢酶-过氧化物酶的存在对于CBNM的降解至关重要。多种真核过氧化物酶已被实验证明可降解CBNM，其中植物分泌过氧化物酶辣根过氧化物酶(HRP)可降解各种类型的CBNM，例如单壁碳纳米管(SWCNT)、氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(RGO)和多壁碳纳米管(MWCNT)等。在本公开中，假设双功能分泌型过氧化氢酶-过氧化物酶可能具有在细菌中降解CBNM的能力。能够降解CBNM的任何其他酶都在本发明的范围内。过氧化氢酶-过氧化物酶虽然是原核过氧化物酶，但与HRP具有高度的结构相似性。已知过氧化氢酶-过氧化物酶中存在远端活性位点和近端活性位点，并且CBNM配体可以与酶的近端或远端活性位点结合，如图5所示。近端和远端活性位点腔排列有各种芳香族氨基酸残基，例如色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)等，以及诸如精氨酸(Arg)的各种其他极性残基。这些氨基酸残基可能有助于稳定CBNM在近端和远端活性位点的结合。此外，酶的远端活性位点通过一系列非极性芳香族氨基酸残基连接到中央血红素腔(centralhemecavity)。从血红素活性位点到CBNM结合的远端腔的电子转移可能是通过酶中的芳香氨基酸桥、尤其是经由W176残基的电子跳跃发生的。这些结果表明分泌型双功能过氧化氢酶-过氧化物酶可能是能够降解CBNM的细菌过氧化物酶。双功能过氧化氢酶-过氧化物酶属于过氧化物酶超家族的家族III。这种酶的主要功能是清除H2O2，从而保护细菌细胞免受氧化应激。过氧化氢酶-过氧化物酶可能在CBNM污染物存在下进行以下反应。CBNM H2O2氧化的-CBNM H2O22H2O2O2 2H2O在本公开中，已经说明双功能过氧化氢酶-过氧化物酶能够降解CBNM，条件是它们被分泌到细菌细胞外。这允许它们接触到更大的CBNM进行降解。由于过氧化氢酶-过氧化物酶在含有该酶的所有细菌中是高度保守的，因此对于存在于其他细菌中的所有酶同系物，预期结果相似。CBNM被转化为PAH或PCB类别的中间体，该中间体也是污染物并且需要进一步降解以实现CBNM的完全降解。PAH和PCB本身就是多种工业废物的一部分，对环境污染负有责任。因此，从环境中去除这些化合物也是必要的。PAH是包含由碳和氢构成的多个芳环的有机化合物，如图6A所示。在本公开中，按照所描述的方法分析了低分子量PAH(LMWPAH)，例如萘、蒽和菲。其他PAH的降解方法也在本公开的范围内。使用我们研究中所使用的文献挖掘方法发现了，LMWPAH是能够生物降解的并且通常支持通过氧介导的代谢作用进行有氧降解，随后通过脱氢酶和后续的通过双加氧酶的环裂解形成容易被有机体吸收的TCA循环中间体。在文献搜索引擎(如PubMed)和途径数据库(如KEGG途径/EAWAG(BBD/PPS)/MetaCyc)中进行途径的文献挖掘。查询字串可以是PAH(例如萘)降解 好氧 细菌。使用上述机制，确定了途径、它们对应的酶、关键的中间体、模型有机体和基因簇。在所有基因组中搜索每个子途径中涉及的基因(用于编码它们的酶)的簇。通过在该酶的活性位点中发现的结构上显着的模式的存在，进一步验证了具有这些簇的有机体。具有所有子途径和活性位点模式的多个细菌基因组或细菌的联合体被认为是一PAH降解剂。如图6A所示的萘降解途径包括两个子途径，即，NSP1和NSP2，其中，i)萘被转化为水杨酸(NSP1)，以及ii)水杨酸可以被进一步转化为儿茶酚(NSP2)，其最终被降解为能够由细菌基因组通过cat基因簇同化的化合物，cat基因簇在细菌中是进化保守的。类似地，三环蒽通过两个子途径ASP1和ASP2的集合而降解。如图6A所示，前一个子途径(ASP1)涉及一系列酶促步骤，即，i)将蒽转化为2,3-二羟基萘，然后ii)如此形成的化合物也转化为水杨酸，水杨酸经由儿茶酚途径(ASP2)进一步降解。经由儿茶酚代谢降解的中间体水杨酸在萘和蒽的降解中形成共同的关键中间体(CIM)。在我们研究中分析的其他三环PAH-菲的降解途径分为三个子途径，即，i)菲转化为1-羟基-2-萘甲酸酯，受其基因簇调控并形成邻苯二甲酸(PSP1)；ii)邻苯二甲酸经由pth基因簇调控的子途径降解为3,4-二羟基苯甲酸(原儿茶酸)并最终经由苯甲酸降解同化到细菌代谢中(PSP2)。iii)菲可经由形成1,2-二羟基萘的子途径降解，然后经由萘代谢进一步降解(PSP3)。在CBNM的降解过程中形成的其他芳族中间体是联苯，其是PCB的还原(脱卤)形式。涉及rdhABR基因簇的高氯化联苯至低氯化联苯的还原脱氯过程已作为子途径(PcSP1)被包含在内，如图6B所示，并且是在厌氧条件下由有机卤化物呼吸细菌的专门群落引起的。低氯化联苯衍生物在有氧条件下通过涉及基因簇bphABCD的联苯双加氧酶(bphA)活性的作用进一步降解为2-羟基戊-2,4-二烯酸和苯甲酸，已知作为上游途径(PcSP2)。2-羟基戊-2,4-二烯酸通过另一个经过充分研究的不同基因簇bphEFG被进一步降解为丙酮酸，已知作为下层降解途径(PcSP3)。较少有机体同时拥有PcSP2和PcSP3一同作为联苯降解的完全基因簇并称为PcSP4。这些特定于PCB降解的途径会导致中间体(如苯甲酸)的形成。苯甲酸的降解通过儿茶酚或苯甲酰辅酶A代谢途径(分别称为PcSP5和PcSP6)进行。根据本公开的实施例，还可以借助以下聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的示例来解释系统100。上述方法可用于推断细菌对PET-污染物(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的降解能力。PET的细菌降解包括3个主要子途径：(a)PET水解为其单体，诸如对苯二甲酸双(羟乙基)酯(BHET)、对苯二甲酸单(羟乙基)酯(MHET)或对苯二甲酸(TPA)等单体；(b)MHET转化为TPA；和(c)TPA还原为原儿茶酸(PCA)。经过彻底的文献挖掘，在该分析中考虑了来自Ideonellasakeinsis的PETase酶，因为其具有将聚合物分解为其单体的有效活性。在该实施例中使用PSI-BLAST鉴定其远程同系物。使用采集这些同系物的其他方法也在本公开的范围内。这种PETase作为单体存在并且在结构上属于α/β水解酶超家族，α/β水解酶超家族在所有酯酶蛋白(如脂肪酶和角质酶)中都是严格保守的。与其他α/β水解酶类似，酶PETase在活性位点上具有保守的催化三联体S131-H208-D177和丝氨酸水解酶基序Gly-x1-Ser-x2-Gly。然而，在催化中心附近形成的两个分子内二硫桥(DS1和DS2)的存在形成了PETase的独特特征，而其他水解酶只有一个二硫桥。考虑到DS1二硫桥的存在以及α/β水解酶超家族的保守模式，进一步过滤远程同系物。对这些远程同系物的序列进行比对并利用它们的多序列比对来创建PETase的隐马尔可夫模型(PET-Pfam)。PETase是一种分泌型蛋白并且已知会被分泌到细胞外环境，从而提供简单和优化的PET可及性。通过使用SignalP4.1服务器来识别查询基因中的信号肽，确认了具有PET-Pfam的潜在基因的分泌能力。TPA向PCA的转化是涉及两种酶的两步过程。这一步的最终输出(即，PCA)是在细菌中被发现是保守的具有重要功能的中间体。因此，PET的降解涉及通过PETase酶的作用对PET进行转化，导致其组成单体(例如TPA)的形成，并标记为PeSP1。PETase的作用是限速步骤并标记为特定途径PeSP1。用于降解TPA形成原儿茶酸(PCA)的子途径标记为PeSP2。PCA被降解形成乙酰辅酶A并受到pcaIJFHGBL基因簇的调控。该子途径对于PET甚至菲的降解而言是常见的，被标记为PeSP3(如图6C所示)。具有PETase但没有TPA子途径的细菌是潜在的PET降解剂。相反地，具有TPA子途径但不具有PET到TPA转化的细菌是潜在的TPA降解剂。一组能够组合地提供所有子途径(TPA到PCA以及PCA到儿茶酚)并且具有适当活性位点和信号肽的PETases的细菌被认为是完全PET降解微生物群落。具有子途径、活性位点模式以及信号肽的细菌被认为是完整的PET降解剂。单个微生物可以在其内部具有所有子途径，或者微生物群落可以提供集合并有效地降解污染物的子途径。由于尺寸限制，可以使用与发明人一起维护的一列有机体来获得包括提供识别的每个子途径的不同微生物组合的微生物混合物。该表可以根据要求提供给审查员。在另一个实施方案中，这些混合物将导致PET完全降解为可被细菌同化的产物。另外，微生物混合物也可以设计成包含可以将PET降解成不同中间体水平的有机体，其中，形成的产物可以具有多种工业应用。例如，可以使用提供的一列有机体创建由能够将PET降解为TPA和EG的多种有机体组成的微生物联合体。这种微生物联合体可形成这两种中间体(TPA和EG)，这两种中间体可以被分离并用于多种工业应用。根据本公开的实施例，借助知识库中利用的各种表格的示例可以解释系统100。污染物途径有机体矩阵(PPOM)：该矩阵包括各种污染物列表、用于降解相应的污染物的降解途径和识别的子途径、这些途径被实验表征的有机体以及从中识别出这些有机体的环境生态位。表1显示了PPOM的格式。而针对污染物PET的样本PPOM如表2所示。表1：PPOM的格式表2：针对污染物PET的样本PPOM丰富环境细菌-微生物的数据库(DEBG)：该数据库包括迄今为止报道的微生物基因组以及从中分离这些微生物的环境。表3示出了样本DEBG。表3：丰富环境细菌-微生物数据库(DEBG)样本来自pfamDB的蛋白质结构域的数据库(PDM)：该矩阵中加入了蛋白质结构域，这些蛋白质结构域与针对每种污染物的PPOM中列出的子途径/途径中的基因成分相关。PfamDB包括大型数据库，其提供关于各种蛋白质的不同蛋白质结构域或功能注释的信息。PDM是通过在所需基因中搜索PfamDB中列出的这些结构域而制成的。表4示出了PDM的原型，并且表5示出了针对污染物PET的样本PDM。表4：PDM的原型表5：针对污染物PET的样本PDM基因组图谱(GM)：代表基因组图谱，其根据每个细菌基因组的基因组位置顺序以及每个基因的蛋白质结构域组成或功能信息提供基因列表信息。GM的一个示例如表6所示。表6：样本基因组图谱基因组途径主图谱(GPM)：其提供了针对一种或多种污染物中每一种的基因组名称和相应的途径/子途径信息，其中，基于第一预定义标准，GPM图谱具有0或1的数值，其中，标准是在10个相邻基因的窗口内搜索途径特异的蛋白质结构域，并且如果存在高于阈值的结构域，则分配数值1，如果不存在，则分配数值0，且针对基因组中的所有子途径。表7示出了GPM的原型。表8示出了PET污染物的GPM示例。表7：GPM的原型表表8：PET污染物的GPM示例基因组途径酶图谱(GPE)：GPE提供了基因组的多个子途径中一个步骤对应的每种酶的活性位点信息以及GPE中每种酶的信号肽的存在信息。表9示出了GPE的原型，表10示出了针对PET污染物的GPE示例表9：GPE的原型表表10：针对PET污染物的GPE示例POEM矩阵的原型代表了每种污染物的每个降解途径的子途径以及关于包含使用本公开中讨论的方法获得的这些子途径的有机体的信息。该矩阵还显示了每种有机体的完全/部分污染物降解能力以及从中分离出这些生物的环境生态位。关于采集到的样本中识别出的每种污染物的信息构成了POEM矩阵的一部分。表11：样本POEM矩阵从POEM矩阵中衍生的可能的联合体可以基于子途径的存在而获得，并且拥有这些子途径的微生物应该能够在从中采集样本的相同的环境生态位中存活，如表12、表13和表14所示。用于完全降解环境1中的污染物1的第1联合体可以如下得到。表12：用于降解环境1中的污染物1的第1联合体子途径1环境降解子途径2环境降解有机体1/基因组1环境1部分有机体5/基因组5环境1部分有机体1/基因组1环境1部分有机体6/基因组6环境1部分应该注意的是，设计由仅具有子途径1的微生物组成的联合体，其将包括有机体1和有机体2，在这种情况下，联合体将阻止在有机体1或有机体2内在子途径作用后释放/产生的中间体上进行污染物降解。如此释放的产物中间体可以重新用于多种工业应用。因此，包括显示存在子途径1有机体(在该情况下为有机体1和2)的联合体可以形成第二联合体，其释放出可用于工业应用的中间体。类似地，可以破译用于降解其他环境中的污染物1的联合体。表13：降解环境3中的污染物1的联合体2有机体3/基因组3环境3部分有机体7/基因组7环境3部分表14：降解环境4中的污染物1的联合体3有机体4/基因组4环境4部分有机体8/基因组8环境4部分此外，表15中提供了PET的部分和完全降解剂的POEM矩阵的原型的一些示例。表15：POEM矩阵的原型，具有PET部分和完全降解剂的几个示例针对土壤和海洋环境的沉积物，分别在表16和表17中示出了基于POEM矩阵的提供PET完全降解的子途径1和2的可能的联合体。表16：针对土壤的几个示例，基于POEM矩阵的提供PET完全降解的子途径1和2的可能的联合体环境偏好：土壤表17：针对海洋环境的沉积物的几个示例，基于POEM矩阵的提供PET完全降解的子途径1和2的可能的联合体环境偏好：海洋环境的沉积物联合体可以使用以下标准进行预测：-存在用于将PET完全降解为PCA的子途径1和2，其中，PCA最终可以被多种细菌同化-包含联合体的菌株应该从获得样本的环境生态位中分离或能够在该环境生态位存活。本实施例中讨论的方法用于识别细菌中对主要工业污染物聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、多环芳烃(PAH)和多氯联苯(PCB)以及新出现的污染物(如碳基纳米材料(CBNM))的降解潜力。使用这种方法对各种其他污染物进行生物修复也在本发明的范围内。根据本实施例中描述的方法，PET、CBNM、PAH和PCB的完全降解涉及如下所述的多个子途径。例如，完全PET降解涉及PETase酶子途径，其将PET转化为其组成单体，例如TPA。在PETase的子途径以及TPA到PCA的子途径中所涉及的候选细菌家族包括表18所示的一个或多个细菌家族。应该理解，在这种情况下，家族是指根据Linnaean分类学进行分类学分类，并且在本公开是指给定家族中的微生物的菌株，其拥有对应的子途径的基因/蛋白质/酶。具有降解PET的潜力的任何其他细菌家族都包括在本公开的范围内。表18：对应于各种途径的PET降解的候选细菌家族的列表根据本公开的实施例，系统100还被配置为识别用于CBNM降解的关键酶。为CBNM的初始降解识别了关键过氧化物酶，其中，酶的存在对于CBNM降解的发生是必不可少的。关键过氧化物酶对CBNM的酶促降解形成反应的初始步骤，并且形成的中间体在以下进一步讨论的后续步骤中降解：首先，通过执行文献挖掘技术来识别能够降解CBNM的酶。为分离的污染物(Pi)生成查询字串(Qin)。这里的污染物是任何类别的CBNM，如SWCNT、MWCNT、GO、RGO等。查询字串(Qin)用作输入以对PubMed等筛选的文献搜索引擎和途径数据库(例如KEGG途径/EAWAG(BBD/PPS)/MetaCyc)进行挖掘。从文献搜索引擎获得的结果集包含作为输出的摘要Aout的列表以及用于降解CBNM的酶(Eout)，其中，CBNM的降解通过实验表征。在下一步中，如下识别能够降解CBNM的关键细菌酶(Ebac)。创建用于降解CBNM的所有潜在细菌候选酶的列表(Elist)，通过该列表比较上一步输出的酶(Eout)。这些候选细菌酶被识别为具有类似于Eout酶的蛋白质结构域构成。用于Eout和这些候选酶之间比较的因素包括蛋白质和核苷酸序列水平相似性、蛋白质结构水平比较以及形成活性位点的残基的相似性。与能够降解CBNM的酶Eout进行比较，为每个Elist成员分配分数。与Eout具有最大相似度的酶被挑选并且被认为是能够降解CBNM的潜在细菌候选酶(Ebac)。此外，为了降解大分子量的CBNM，多种细菌物种中的关键细菌酶(Ebac)需要分泌到细菌外。检查能够降解CBNM的细菌酶(Ebac)的分泌能力以及在细菌胞外区域中的存在。在一个实施例中，Ebac中分泌能力的存在通过两种方法进行，这两种方法涉及分析N-末端信号肽的存在以及基于酶的氨基酸构成分析无导肽分泌能力。对于含有酶(Ebac)的菌种S的每个基因组Ge，分析Ebac的分泌能力，并为每种测试的分泌方法得出一个分数(存在N-末端信号肽得到D分数，无导肽分泌得到SP分数)。基于Ebac的D分数和SP分数，确定Ebac的分泌潜力。只有那些Ebac的分泌潜力高于阈值分数SOthre的细菌物种S被认为是潜在的CBNM降解剂。这种分泌分数高于Sothre的细菌物种被称为SNM。在一个实施例中，考虑了0.79的阈值分数(Sothre)，但是它可以根据所使用的方法和所分析的酶系统而变化。分析酶的分泌能力的任何其他方法都在本公开的范围内。根据本公开的实施例，能够降解CBNM的候选细菌酶(Ebac)被识别为分泌型双功能过氧化氢酶-过氧化物酶，并且被识别为含有分泌型双功能过氧化氢酶-过氧化物酶的候选细菌家族(SNM)被识别出。含有分泌型过氧化氢酶-过氧化物酶并参与CBNM降解的候选细菌家族在表19中列出。应当理解，在这种情况下，家族是指根据Linnaean分类学的分类学分类，并且在本公开中是指给定家族内具有相应子途径的基因/蛋白质/酶的微生物菌株。能够降解CBNM的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。表19示出了用于CBNM降解的详细的候选细菌家族由于过氧化氢酶-过氧化物酶(SNM)的作用，在CBNM降解过程中形成的中间体显示出与作为芳香族化合物的PAH、PCB和SAH的结构相似性。由于这个原因，在CBNM降解的下一步中，分析了细菌物种SNM中芳香族降解的存在。针对含有能够降解CBNM的关键细菌酶Ebac的每个细菌物种SNM，鉴定芳烃(如PAH和联苯)降解能力的存在，如下文进一步详细讨论。根据本公开的实施例，本研究中包括的PAH包括低分子量PAH，例如A)萘、B)蒽和C)菲。任何其他的PAH都在我们的发明范围内。每种PAH污染物的降解途径分为多个子途径。PAH降解涉及萘到水杨酸的子途径、蒽到二羟基萘的子途径、儿茶酚到乙酰辅酶A的子途径、菲到邻苯二甲酸的子途径、邻苯二甲酸到二羟基苯甲酸的子途径以及菲到二羟基萘的子途径。在萘到水杨酸的子途径中所涉及的候选细菌家族包括在表20A中详细给出的细菌家族中的一种或多种。能够将萘降解为水杨酸的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。蒽到二羟基萘的子途径中所涉及的候选细菌家族在表20A中详细描述。应当理解，在这种情况下，家族是指根据Linnaean分类法的分类学分类并且在本公开中是指给定家族内具有用于对应的子途径的基因/蛋白质/酶的微生物菌株。能够将蒽降解为二羟基萘的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。儿茶酚到乙酰辅酶A的子途径中所涉及的候选细菌家族在表20A中详细描述。能够将儿茶酚降解为乙酰辅酶A的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。菲到邻苯二甲酸的子途径中所涉及的候选细菌家族在表20B中详细描述。能够将菲降解为邻苯二甲酸的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。邻苯二甲酸到二羟基苯甲酸的子途径中所涉及的候选细菌家族在表20B中详细描述。能够将邻苯二甲酸降解为二羟基苯甲酸的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。菲到二羟基萘的子途径中所涉及的候选细菌家族在表20B中详细描述。能够将菲降解为二羟基萘的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。表20A和表20B示出了用于PAH降解的详细的候选细菌家族。表20A：用于PAH降解的各种途径对应的候选细菌家族列表表20B：用于PAH降解的各种途径对应的候选细菌家族列表根据本公开的实施例，PCB降解涉及PCB到联苯的子途径、联苯到乙酰辅酶A/丙酮酸的子途径、联苯到2-羟基戊-2,4-二烯酸的子途径、2-羟基戊-2,4-二烯酸到乙酰辅酶A/丙酮酸的子途径、苯甲酸经儿茶酚到乙酰辅酶A的子途径以及苯甲酸经苯甲酰辅酶A到乙酰辅酶A的子途径。PCB到联苯的子途径中所涉及的候选细菌家族在表21A中详细描述。应当理解，在这种情况下，家族是指根据Linnaean分类法的分类学分类并且在本公开中是指给定家族内具有用于对应的子途径的基因/蛋白质/酶的微生物菌株。能够将PCB降解为联苯的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。联苯到乙酰辅酶A/丙酮酸的子途径中所涉及的候选细菌家族在表21A中详细描述。能够将PCB降解为联苯、再将联苯降解为乙酰辅酶A/丙酮酸的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。联苯到2-羟基戊-2,4-二烯酸的子途径中所涉及的候选细菌家族在表21A中详细描述。能够将联苯降解为2-羟基戊-2,4-二烯酸的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。2-羟基戊-2,4-二烯酸到乙酰辅酶A/丙酮酸的子途径中所涉及的候选细菌家族在表21B中详细描述。能够将2-羟基五-2,4-二烯酸降解为乙酰辅酶A/丙酮酸的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。苯甲酸经儿茶酚到乙酰辅酶A的子途径中所涉及的候选细菌家族在表21B中详细描述。能够将苯甲酸经儿茶酚降解为乙酰辅酶A的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。苯甲酸经苯甲酰辅酶A到乙酰辅酶A的子途径中所涉及的候选细菌家族在表21B中详细描述。能够将苯甲酸经苯甲酰辅酶A降解为乙酰辅酶A的任何其他细菌家族都在本公开的范围内。表21A和表21B示出了用于PCB降解的详细的候选细菌家。表21A：用于PCB降解的各种途径对应的候选细菌家族列表表21B：用于PCB降解的各种途径对应的候选细菌家族列表在操作中，图7A至图7B示出了涉及碳基污染物的生物修复的步骤的流程图700。首先，在步骤702，从包含多种污染物的场地采集样本。在步骤704，从样本中分离出多种污染物。在步骤706，识别存在于分离的样本中的多种污染物中的一种或多种类型，其中，多种污染物的类型可以是但不限于碳基污染物，例如多环芳烃(PAH)基污染物、多氯联苯(PCB)基污染物、单环芳烃(SAH)基污染物或碳基纳米材料(CBNM)污染物。在下一步骤708中，如果识别的污染物是碳基纳米材料(CBNM)，则使用过氧化物酶对其进行降解，其中，降解导致氧化的碳基纳米材料的产生，其中，氧化的CBNM是碳基污染物中的一种，其可能导致中间体(包括PAH、PCB、SAH等)的生成。在下一步骤710中，创建知识库，该知识库存储所识别的污染物的信息、其降解途径以及来自不同环境的有机体与特定污染物降解途径的关联。该知识库还包含用于CBNM降解的过氧化物酶以及来自不同环境的具有这种过氧化物酶的有机体。进一步地，在步骤712，创建微生物群落，其作为整体具有完全降解分离的污染物的功能能力。在步骤714，在场地施用所创建的微生物群落，以用于碳基污染物的生物修复。在步骤716，检查所施用的混合物对从环境场地采集的样本中消除一种或多种污染物的去除功效，并且通过从采集到的样本中分离和识别残余污染物组合来进行功效评估。最后，在步骤718，通过加入作为部分降解剂并组合地降解采集到的样本中识别的一种或多种污染物的一组微生物，在该环境场地重新施用新的混合物。根据本公开的实施例，还可以借助CBNM降解的示例来说明系统100。特定细菌家族已被证明可以降解CBNM。目前的分析表明，过氧化氢酶-过氧化物酶是降解CBNM的初始酶的假设是正确的。以下详细描述了该研究以及相应的分析。研究概述：如所讨论的，CBNM降解的初始步骤涉及分泌到细菌细胞外的双功能过氧化氢酶-过氧化物酶(katG酶)的存在。由该酶催化的CBNM的氧化还原反应产生芳香族中间体，其包括但不限于：各种PAH和PCB化合物，例如萘、苊、联苯；以及许多单环芳香族化合物，如邻苯二甲酸、水杨酸、苯甲酸等。这些芳香族中间体随后被对于芳香烃降解细菌而言必需的酶进一步降解。基于Eout的存在的CBNM降解能力：如方法中所讨论的，能够降解CBNM的酶Eout被识别作为双功能过氧化氢酶-过氧化物酶(katG)。对具有Eout(katG)的细菌物种Ebac的识别表明，许多细菌属确实具有酶katG。获取蛋白质的序列以分析特定酶的分泌能力。相应地确定D分数(针对存在N端信号肽)和SP分数(针对无导肽分泌)。使用SignalP软件未检测到N端信号肽，而使用SecretomeP软件检测到这些katG酶的无导肽分泌的可能性并且考虑了具有的D分数和SP分数超过0.5的阈值分数SOthre的酶。因此，我们可以说许多细菌属，如假单胞菌属、双头菌属(Labryssp.)和寡养单胞菌属等确实含有必要的分泌型双功能过氧化氢酶-过氧化物酶来启动CBNM降解的第一步。微生物群落混合物：受污染的场地通常包括污染物的混合物，并且碳基污染物和化合物(例如CBNM、PAH、PCB等)在这些场地非常普遍。受污染样本的有效生物修复因此需要多种有机体的组合，这些有机体能够降解每种污染物类型，从而实现这些污染物的完全降解。已知细菌生活在多物种群落中，并且在物种内和物种之间表现出广泛的相互作用并具有通过将大量有机化合物作为其主要能源消耗并进一步同化它们而不释放任何有害副产物来降解大量有机化合物的非凡能力。因此，为了使氧化石墨烯完全降解，需要识别包括CBNM降解细菌属以及其他能够进行更高级芳香族降解的微生物的微生物群落混合物，并将其施用于受污染的场地。根据本公开的实施例，也可以借助于针对双头菌Labryssp.WJW的例子说明系统100。双头菌Labryssp.WJW已被证明可以降解CBNM，尤其是氧化石墨烯(GO)。目前的分析表明，过氧化氢酶-过氧化物酶是降解CBNM的初始酶的假设是正确的。以下详细描述了该研究以及相应的分析。研究概述：如所讨论的，CBNM降解的初始步骤涉及Labryssp.WJW中分泌到细菌细胞外的的双功能过氧化氢酶-过氧化物酶(katG)酶的存在。由该酶催化的CBNM的氧化还原反应产生芳香族中间体，其包括但不限于：各种PAH和PCB化合物，例如萘、苊、联苯；以及许多单环芳香族化合物，如邻苯二甲酸、水杨酸、苯甲酸等。这些芳香族中间体随后被Labryssp.WJW细菌中对于芳香烃降解而言必需的酶进一步降解。新型细菌物种Labryssp.WJW降解GO的案例研究：在这项研究中，从土壤中分离的新型细菌Labryssp.WJW的菌株被认为在实验室条件下利用GO作为唯一的碳源。通过质谱方法对降解过程的分析表明，在该过程中产生的许多中间体是芳烃。此外，微阵列分析表明，Labryssp.WJW的许多芳香降解基因在此过程中被上调，表明这些中间体被Labryssp.WJW降解。基于Eout的存在的CBNM降解能力：如方法中所讨论的，能够降解CBNM的酶Eout被识别为双功能过氧化氢酶-过氧化物酶(katG)。对具有Eout(katG)的细菌物种Ebac的识别表明，Labryssp.WJW确实具有katG酶。获取蛋白质的序列以分析特定酶的分泌能力。相应地确定D分数(针对存在N端信号肽)和SP分数(针对无导肽分泌)。使用SignalP软件未检测到N端信号肽，而使用SecretomeP软件检测到Labryssp.WJW的katG酶的无导肽分泌的可能性，具有0.80的SP分数(在0至1的范围内)，其远远超过0.5的阈值分数SOthre。因此，我们可以说Labryssp.WJW确实含有必要的分泌型双功能过氧化氢酶-过氧化物酶来启动CBNM降解的第一步。芳香烃降解能力：Labryssp.WJW的芳香烃降解能力如方法中所讨论的方式进行测定。已确定Labryssp.WJW拥有仅用于苯甲酸降解的完整基因簇，并因此可能无法降解作为中间混合物一部分释放的高级芳烃。微生物群落混合物：受污染的场地通常包括污染物的混合物，并且碳基污染物和化合物(例如CBNM、PAH、PCB等)在这些场地非常普遍地存在。受污染样本的有效生物修复因此需要多种有机体的组合，这些有机体能够降解每种污染物类型，从而实现这些污染物的完全降解。已知细菌生活在多物种群落中，并且在物种内和物种之间表现出广泛的相互作用并具有通过将大量有机化合物作为其主要能源消耗掉并进一步同化它们而不释放任何有害副产物来降解大量有机化合物的非凡能力。因此，为了使氧化石墨烯完全降解，需要识别包括Labryssp.WJW以及其他能够进行更高级芳香族降解的微生物的微生物群落混合物，并将其施用于受污染的场地。分析各种细菌的芳烃降解能力来确定它们降解在CBNM降解的过程中形成的中间体的能力，所述中间体显示出与PAH和PCB中间体化合物的结构相似性。此外，PAH和PCB本身就是强污染物，必须将其降解为无害的副产物。现有的文献表明：包括具有少于4个稠合苯环的烃类化合物的低分子量(LMW)PAH(例如萘、蒽和菲)是可生物降解的并且通常经历有氧降解。对细菌基因组进行了详尽的基因组分析，以确定降解上述PAH的能力。萘是一种PAH，通常有利于在氧介导的代谢作用下通过细菌经过有氧降解进行降解，随后双加氧酶裂解环形成能够很容易地被有机体同化的TCA循环中间体。萘降解途径可分为两种子途径：即，萘到水杨酸的转化(NSP1)和经儿茶酚的水杨酸降解(NSP2)，其中，这两种子途径均由Lys-R调节因子控制。通过文献挖掘、人工管理、与模型有机体施氏假单胞菌的比较的途径分析，有助于确定了萘到水杨酸以及水杨酸到乙酰辅酶A转化的子途径中所涉及的基因簇。从Pfam数据库中搜索与每个基因对应的结构域信息。在本方法中，使用基于隐马尔可夫模型的方式，使用诸如HMMER之类的工具，在细菌基因组上识别该簇的存在。搜索查询基因上游和下游的20个基因的窗口以查找基因簇的存在。细菌基因组(例如，PolaromonasnaphthalenivoransCJ2，NovosphingobiumaromaticivoransDSM12444，Celeribacterindicus等)同时具有该基因簇和Lys-R调节因子，并且它们存在于其基因组中的背景中。这些有机体是潜在的萘降解剂(PAH)，需要进一步的活性位点模式验证。使用文献挖掘，识别了参与对环芳族结构的初始攻击的萘双加氧酶(NDO)的活性位点的特异性模式。使用多序列比对(MSA)确定所涉及酶的活性位点的保守性。所有潜在的萘降解剂(例如，食萘极地单胞菌CJ2(PolaromonasnaphthalenivoransCJ2)，Celeribacterindicus等)通过搜索对涉及萘降解的酶至关重要的残基的存在而得到进一步验证。观察到诸如食萘极地单胞菌CJ2、食酸菌属P4(Acidovoraxsp.P4)等保留了这些重要的活性位点残基(例如V-209、N-297、F-352)。因此，拥有该基因簇及其调节剂并具有NDO的特异性活性位点模式的细菌有机体可以被指定为真正的萘降解剂。使用与上述萘降解类似的途径来处理PCB。联苯及其低氯化形式是在厌氧条件下通过高氯化PCB的还原脱卤产生的。涉及rdhABR基因簇。使用RdhB基因的结构域来识别细菌基因组的脱卤潜力。使用我们的方法识别了细菌，例如氯呼吸菌(Dehalococcoidesmccartyi)、杂食硫磺单胞菌(Sulfurospirillummultivorans)、脱卤脱亚硫酸菌(Desulfitobacteriumdehalogenans)。在有机体(例如Acidovoraxsp.KKS102、固氮弓菌CIB(Azoarcussp.CIB)、Celeribacterindicus、睾丸酮丛毛单胞菌TK102(ComamonastestosteroniTK102)等)中识别了用于联苯的上游途径降解的簇。在上游途径的终点形成的中间体在同一有机体内进一步降解或经由下游途径由另一有机体转运出去并降解。在我们的分析中发现的含有下游途径的潜在有机体列出了一些是食酸菌属JS42、食酸菌属KKS102等。这些细菌中的许多同时包含用于完全降解PCB的两种途径。因此，能够降解CBNM以及其他高级和低级芳族化合物的微生物群落混合物将促使碳基污染物的完全和有效降解。微生物混合物的施用：可以将上述微生物混合物的培养物添加到被CBNM污染的给定土壤样本中。尽管任何其他方法都在本发明的范围内，但在此使用了内在施用方法。在此过程中，将上述微生物混合物以及针对土壤样本规定的必需营养素(例如含有牛肉提取物的营养肉汤)一起添加到土壤中。样本进一步通气并充分水合，以确保微生物混合物达到对数生长期，以促进污染物生物修复。所施用的微生物混合物的功效：所施用的微生物混合物的功效的评估是通过从采集的样本中分离和识别残余污染物组合并在该环境场地重新施用新的混合物来完成的。新的混合物是通过添加能够作为部分降解剂并组合地降解采集到的样本中识别的一种或多种污染物的一组微生物而制成的。说明书描述了本文的主题，以使本领域技术人员能够实现和使用实施例。主题实施例的范围由权利要求书限定并且可以包括本领域技术人员想到的其他修改方案。如果这些其他修改方案具有与权利要求的字面语言没有区别的相似要素或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等同要素，则这些其他其他修改方案将在权利要求的范围内。本公开的实施例在此解决了对环境造成严重影响的污染物降解的尚未解决的问题。因此，本实施例提供了一种用于一种或多种污染物的完全生物修复的方法和系统。应当理解，保护范围扩展至程序以及其中具有消息的计算机可读装置；当程序在服务器或移动设备或任何合适的可编程设备上运行时，这种计算机可读存储装置包含用于实现所述方法的一个或多个步骤的程序代码装置。硬件设备可以是任何类型的可以编程的设备，例如包括任何类型的计算机(如服务器或个人计算机等)或其任何组合。该设备还可以包括可以是例如硬件装置(诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA))的装置或者硬件和软件装置的组合(例如ASIC和FPGA)，或至少一个微处理器和具有位于其中的软件模块的至少一个存储器。因此，该装置可以包括硬件装置和软件装置。这里描述的方法实施例可以在硬件和软件中实现。该设备还可以包括软件装置。替代地，实施例可以在不同的硬件设备上实现，例如使用多个CPU。在此描述的实施例可以包括硬件和软件元素。以软件实现的实施例包括但不限于固件、常驻软件、微码等。在此描述的各个模块所执行的功能可以通过其他模块或者其他模块的组合来实现。出于描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是任何能够包括、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的装置。示出的步骤用于解释所示的示例性实施例，并且应该预期到正在进行的技术发展将改变执行特定功能的方式。这些示例在本文中是出于说明而非限制的目的而呈现的。此外，为了描述的方便，这里已经任意定义了功能构成要素的边界。只要适当地执行指定的功能及其关系，就可以定义替代边界。基于本文所包含的教导，替代方案(包括本文描述的那些的等同方案、扩展方案、变型、偏差方案等)对于本领域的技术人员而言是明显的。这样的替代方案落入所公开的实施例的范围内。此外，“包括”、“具有”、“拥有”和“包含”等词和其他类似形式在含义上是等同的，并且是开放式的，因为这些词中的任何一个之后的一个或多个项目不是旨在穷尽列出此类项目或仅限于列出的项目。还必须注意，如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式的“一种”和“所述”包括复数参考，除非上下文另有明确规定。此外，可以利用一个或多个计算机可读存储介质实现与本公开一致的实施例。计算机可读存储介质是指可以存储处理器可读的信息或数据的任何类型的物理存储器。因此，计算机可读存储介质可以存储用于由一个或多个处理器执行的指令，包括用于使处理器执行与本文描述的实施例一致的步骤或阶段的指令。术语“计算机可读介质”应被理解为包括有形物并且不包括载波和瞬态信号，即，是非瞬态的。示例包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、易失性存储器、非易失性存储器、硬盘驱动器、CDROM、DVD、闪存驱动器、磁盘和任何其他已知的物理存储介质。本公开内容和示例旨在仅被视为示例性的，所公开实施例的真实范围由权利要求表明。当前第1页12