微生物对污染物的降解与.ppt

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1、第七章微生物对污染物的降解与转化第一节概述一、生物降解与生物转化的概念生物降解(biodegradation)：复杂有机化合物在微生物作用下转变成结构较简单化合物或被完全分解的过程。生物转化(biotransformation或bioconversion)：通过微生物代谢导致有机或无机化合物的分子结构发生某种改变、生成新化合物的过程。二、微生物降解与转化的巨大潜力微生物个休小、繁殖迅速、比表面大、种类多、代谢类型多样、分布广泛、潜在的降解转化污染物能力适应性自发突变形成诱导酶：降解性质粒控制已发现多种微生物对合成有机物的降解作用酚类已发现

2、降解细菌有30个属，66种卤素有机物降解细菌有27个属，40种合成含氮有机物降解细菌有18个属，36种合成表面活生剂降解细菌有18个属，43种石油烃类降解细菌有100多个属，200多种三、有机污染物的可生物降解性（一）可生物降解性：化合物被生物降解的可能性及其难易程度。1.可生物降解物质：单糖、蛋白质、淀粉、核糖等降解快的物质2.难生物降解物质：纤维素、农药、烃类、降解慢的一类物质3.不可生物降解物质：塑料、尼龙、腈纶、涤纶、聚酯、氟里昂、多环，杂环芳烃、高聚物等有机污染物的分解途径：光分解、化学分解和生物分解持久性有机污染物人类合成的能

3、持久存在于环境中、通过生物食物链累积,并对人类健康及环境造成有害影响的化学物质(Persistentorganicpollutants，POPs)。2001年5月签署“关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约”禁止或限制的12种对人体健康和自然环境特别有害的POPs：灭蚁灵、滴滴涕、呋喃、二恶英、异狄氏剂、艾氏剂、氯丹、狄氏剂、七氯、六氯化苯、多氯联苯、毒沙芬。抗生物降解的原因不存在降解抗生物降解分子的酶系对细胞的不可透过性酶的活性中心与基质特定部位的不可接近性不能对必要的酶进行诱导共代谢环境因素基质的生物有效性阈值（二）可生物降解性的测定1

4、.基质的可生物氧化率：（待测物）基质完全彻底氧化所应消耗的理论需氧量与微生物分解基质所消耗氧量的比值。微生物的耗氧量可应用瓦勃(Warburg)呼吸仪测定，通过测压计测知释放出CO2量或消耗O2量，从而测得可生物降解率基质氧化率=微生物分解基质生物好氧量基质完全氧化好氧量×100%2.基质的生化呼吸曲线——耗氧曲线基质呼吸线，投价机制后微生物的好氧情况。内源呼吸线，在不投加基质的条件下，微生物处于内源呼吸状态时利用细胞体内物质作营养呼吸耗氧随时间变化的曲线。1）土壤消毒实验——此法适用于新开发农药可生物降解性的评定。2）培养液中降解试验通

5、过测定色度、浊度、COD、BOD或其它指标全面评价试验可生化性。3.微生物降解试验4.其它方法与指标1）由于生物对有机物的呼吸作用的本质是脱氢，所以可利用脱氢酶活性作为微生物分解污染物的指标。若培养液中微生物脱氢酶活性增加，则说明对试验物有降解性。采用比色法测酶活性。2）生物体内的ATP（三磷酸腺苷）含量与生物数量及活性呈正相关。通过测ATP量作微生物分解利用污染物的指标。3）同位素检测：有机物彻底分解结果放出CO2，可利用放射性14C标记待测污染物中释放的14CO2计算其回收率，从而评定该污染物生物降解性。四、微生物降解污染物的一般途径

6、(一）矿化作用：有机污染物在一种或多种微生物的利用下彻底分解成CO2、水和简单的无机化合物的过程。(二）共代谢作用：有些合成的化合物不能被微生物降解，但若有另一种可供碳源和能源的辅助基质存在时，它们则可被部分降解。降解其它有机物提供能源等；靠其它微生物协同作用；经别的物质诱导等。五、影响微生物降解转化的因素（一）物质的化学结构1.结构的复杂程度2.芳香基团的数量与种类3.其他修饰基团或功能基团的种类和数量4.有机碳的直连及支链组成5.分子链上的元素组成（二）共代谢（三）环境物理化学因素（四）微生物降解或转化污染物后生成的中间体或终产物第二

7、节微生物对有机污染物的降解一、石油烃二、芳香族与卤代烃类三、化学农药四、合成洗涤剂五、化学塑料其它：偶氮化合物、氰和腈、亚硝胺类、黄曲霉毒素B1等。1．烃的种类长链烃（C24以上）、中等长度烃（C10~C24）、短链烃直链、支链不饱和、饱和烷烃、芳烃链末端有季碳原子的烃以及多环芳烃极难降解一.石油烃的降解2.烃的降解机理A．链烷烃的降解+O2R-CH2-CH2-CH3R-CH2-CH2-COOHβ-氧化CO2+H2OCH2-COOH+R-COOHB．无支链环烷烃的降解以环己烷为例通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将环己酮

8、氧化开链而不能氧化环己烷，两类以上微生物的协同作用下将污染物彻底降解——共代谢。二、芳香族与卤代烃类芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烃的