早期研究发现甲烷假单胞菌能够在生长基质存在时对非生长基质进行氧化，这一现象最早由LEADBETTER和FOSTER于1959年研究时提出。他们通过研究发现，产甲烷菌能够将乙烷氧化生成乙醇和乙醛，但在氧化的过程中不能利用乙烷作为生长基质，将这一现象称作共氧化。随后，JENSEN对其内涵进行了扩展，称之为共代谢。共代谢是指微生物利用一种容易降解的物质作为支持生长的营养基质，而同时降解另一种物质，通常后一种物质的降解不支持微生物的生长。微生物共代谢作用广泛地应用于印染废水处理过程中，而影响其作用的因素主要包括生长基质的类型、生长基质的投加剂量、污染物代谢中间产物的投加、污染物结构类似物的投加、营养物质的投加以及环境因素等，分析这些影响因素可以在一定程度上提高共代谢脱色降解染料、助剂、浆料等典型难降解污染物的效率。
1、生长基质的类型
在难降解有机污染物的共代谢过程中，合适的生长基质对于微生物共代谢具有极为重要的意义。生长基质为微生物提供生命活动和代谢过程的碳源和能源，关系着微生物对有机污染物的降解效率。Tobajas等在研究对氯苯酚与苯酚和葡萄糖的共代谢过程中发现，苯酚对氯苯酚的降解具有显著的促进作用，而易利用的生长基质葡萄糖对氯苯酚降解的刺激作用却并不明显。然而，在多食鞘氨醇杆菌降解五氯酚的研究中发现，外源投加的苯酚抑制了降解菌的生长，使五氯酚的降解效率变低，然而五氯酚与葡萄糖的共代谢降解效率则显著提高。此外，Xie等在优化马拉松(一种有机磷农药)降解基质的研究中，向基质内分别施加琥珀酸钠、乙酸钠、葡萄糖、果糖4种物质，其中琥珀酸钠和乙酸钠都可加快马拉松的降解，而葡萄糖和果糖的影响并不显著。可见，不同的外源生长基质在不同共代谢体系中的作用效果不同。
生长基质的选择至关重要，衡量标准包括其有效性、经济性及添加到污染环境后是否会产生新的污染。共代谢的生长基质大致可分为三类：①与难降解有机污染物结构不同、易被生物利用的物质如糖类、有机酸类等；②与难降解有机污染物结构相似的有机物；③天然物质如植物根际分泌物或提取物、锯末等。共代谢生长基质的类型对共代谢效果有显著影响，某些外源的碳源加入可能会对微生物降解目标污染物产生抑制作用。例如，分别添加乳酸钠、甲酸钠、醋酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖和蔗糖作为共基质时，苄嘧磺隆的降解率在29.7%～79.5%之间变化，这表明尽管都是易于被生物利用的基质，但难降解有机物的共代谢降解效果不同。
2、生长基质的投加剂量
作为碳源或能源的生长基质的投加量对微生物代谢能力产生影响。由于微生物胞内代谢酶类的活性多数为污染胁迫环境下发挥活性的诱导酶，当外界环境过于舒适尤其是碳源过分充足且极易被代谢利用时，有机污染物代谢酶系活性往往发生退化，从而丧失有机底物降解能力。陈芳艳等在研究对尖镰孢菌在外加碳源条件下蒽降解的影响中发现，葡萄糖浓度不同对蒽降解的影响也不同。试验表明，当葡萄糖投加浓度为5 mg/L时，蒽的去除率达到了95%；而当葡萄糖投加浓度为20 mg/L时，蒽的降解率仅为84.8%；而当葡萄糖投加的质量浓度为1 mg/L时，蒽的含量变化很小。由此可见，外源投加物投加剂量的限度是调控底物共代谢性能的主要考察指标，在极限范围内，投加物的用量越大，微生物对有机污染物的降解率越大；超过极限剂量，外源投加物则抑制微生物的代谢活性乃至改变其生长状态。袁芳在研究2,4-二硝基甲苯的共代谢时发现，相同培养条件下葡萄糖的投加量不同，则微生物对2,4-二硝基甲苯的代谢程度不同。当葡萄糖与2,4-二硝基甲苯的浓度比达到4∶1时，2,4-二硝基甲苯的降解效果最好，加大葡萄糖用量虽然促进了微生物的生长，但却抑制了微生物对2,4-二硝基甲苯的降解作用。全向春等在研究喹啉与葡萄糖共基质条件下喹啉的生物降解动力学模型时发现，葡萄糖的存在促进了喹啉的降解，而且促进作用随着葡萄糖含量的增加而增大，但当葡萄糖含量加大到110、320和690 mg/L时，这种促进作用愈发变小。这同样反映了葡萄糖作为易利用碳源对微生物同化生长作用的支持，维持生长代谢的供能，有助于作为难降解碳源的有机污染底物的代谢；同时，鉴于微生物对于易利用碳源的优先代谢选择性，过量的小分子碳源使加氧酶等大分子有机物代谢酶系活性退化，无法起到功能降解菌的作用。综上所述，在微生物共代谢降解有机污染物体系中，选择合适的外源投加碳源以及其与有机污染物浓度的比例是微生物降解有机污染物的重要因素，是修复试验的重要调控指标。
3、有机污染物的结构类似物的投加
由于生物酶的活性中心是具有立体构象特征的空间结构，其与底物间的结合往往受限于二者构型间的匹配度，如多环芳烃的微生物酶代谢部分决定于底物分子的构型。因此，底物构型的相似程度可成为多重底物共代谢作用的主要影响因素之一。共代谢结构类似物一方面作为有效碳源供能而促进微生物生物量的增加，另一方面提高非生长基质代谢酶的活性，达到双重促进作用。瞿福平等在研究氯苯类有机物生物降解特性及其共代谢作用时发现，在氯苯、邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯、1,2,4-三氯苯等5种底物分别驯化的污泥中，经氯苯、间二氯苯和邻二氯苯单独驯化的污泥各自都可以降解这3种底物，但不能降解1,2,4-三氯苯和对二氯苯。这是缘于催化代谢间二氯苯、邻二氯苯和氯苯的酶要求苯环上至少具有一个“连续三空结构”的底物来诱导才能激发其活性。巩宗强等在芘污染土壤中对芘的共代谢降解研究表明，向模拟反应体系中添加芘的结构类似物菲显著促进了芘的降解效率，二者的共代谢作用非常明显。然而，由于共代谢底物间的结构相仿，其对应的代谢酶系亦相近，因此可能存在相互间对相同降解酶系的竞争作用，其中酶系各成员的活性中心位点是二者主要的竞争资源，这种竞争性结合抑制有机污染底物的快速降解。
4、有机污染物代谢中间产物的投加
有机污染物的代谢过程中，多种中间代谢产物会随着代谢进程的深入而丰富起来并逐渐氧化完全，而这些中间代谢产物的种类和数量也会反馈影响原始底物共代谢作用的进程。由于有机物的完全降解过程是由多种生物酶类参与的代谢酶系催化完成的，随着中间产物的出现和积累，有机底物代谢途径中的下游降解酶被诱导激活，促进降解过程完成。对此，人工添加原始底物代谢的中间产物，有利于代谢下游酶活性的早期诱导，减小中间产物积累所带来的毒害作用，进而促进原始有机污染物的代谢。在已有的研究报道中，Chen等在水杨酸刺激高分子多环芳烃降解的研究中发现，水杨酸可以参与菲的共代谢降解作用并刺激菲的加速代谢。这源于水杨酸作为菲代谢的中间产物有效刺激了降解酶系成员的表达和分泌，加速整个代谢通路的进程。刘世亮等向苯并[a]芘污染的泥浆中分别投加了苯并[a]芘的代谢中间产物邻苯二甲酸、琥珀酸钠及水杨酸，其中琥珀酸钠的共代谢效果最好，使苯并[a]芘的去除率达到41.5%，其余中间产物添加后的去除率皆小于41.5%，而无共代谢底物的处理中苯并[a]芘难以被降解。由此反映了不同中间产物诱导降解酶活性能力的敏感性存在差异，这与蛋白酶受诱导而表达的周期有关。同时，Ren'e van等在多环芳烃降解过程中补充碳源的研究中也发现，在研究过程中加入水杨酸和十九烷，体系中菲的降解速率加快。此外，获得较好共代谢效果的关键是选择合适的中间代谢产物作为外源添加物。
5、营养物质的投加
微生物的共代谢不仅要有合适的生长基质作为碳源，而且还要有足够的氮、磷等营养。对微生物的生长来说，氮元素是除碳元素外最重要的营养元素。因此，在微生物共代谢降解有机污染物时，选择合适的氮源对整个共代谢体系有着重要的促进作用。罗宇煊等利用嗜碱细菌共代谢方式降解木质素的研究中发现，氮源的不同对微生物功能酶活性的影响较大，分别将硫酸铵、硝酸铵、乙酸铵、氯化铵、磷酸铵、酒石酸铵、草酸铵作为氮源，硝酸铵的添加体系效果最好，酶活最高；此外，菌株产酶的能力与碳氮比有关，在不同碳氮比条件下，菌株产酶能力不同。当碳氮比为1∶1.2时，麦草木质素的降解率可达到31.55%，为最大降解程度，由此表明碳氮比也是微生物代谢的敏感调控因素。Steffensen等发现在反应过程中加入谷氨酸、无机氮和磷可以减少微生物的生长适应期，加速微生物进入对数增长期，促进生物量增大，利于微生物对有机污染物的降解作用。金属元素对微生物共代谢也是有影响的，王璟等研究发现，Fe3+的添加能促进生物共代谢降解焦化废水中难降解物质的降解。
6、环境因素
环境因素也是微生物共代谢过程中必不可少的考察因素之一。极端恶劣的生长环境促使微生物细胞启动自我保护机制，进入不代谢不生长的休眠状态，这种状态对降解有机污染物是极为不利的。因此，把握微生物共代谢降解过程的最优生长环境是有效利用共代谢作用的重要参数。代谢环境的温度和酸碱度对有机污染物的共代谢降解作用会产生一定的影响。齐云等在研究不同温度红球菌共代谢降解氯代苯甲酸时发现，温度条件不同时，红球菌的降解率是不同的。当温度为10℃时，需要5 d才能将底物完全降解；而当温度达到30℃时，底物完全降解只需60 h。唐顺等发现pH=7，温度为25℃时苯的降解效果最好，随着温度的降低，菌株的活性逐渐降低。环境中的金属离子也会影响微生物的共代谢作用，何腾腾利用海洋微生物降解苯并芘时，研究了金属离子Zn2+、Cu2+、Fe3+和Mn2+对共代谢方式的影响，发现这些金属离子在一定程度上抑制了苯并芘的降解。
微生物共代谢作用广泛地应用在难降解有机污染物降解过程中，而影响难降解有机污染物共代谢作用的因素也是多种多样的，分析这些因素可以提高共代谢方式降解有机污染物的效率，并更高效地应用到难降解有机污染环境修复的过程。
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