有机污染物的微生物降解
有机污染物的微生物降解――高效脱酚菌的分离和筛选一、目的要求
学习并掌握分离纯化微生物的基本技能和筛选高效降解菌的基本方法。
二、基本原理
环境中存在各种各样的微生物，其中某些微生物能以有机污染物作为它们生长所需的能源、碳源或氮源，从而使有机污染物得以降解。本实验以苯酚为例：
OH H
2
C
H2C COOH COOH
CH3
CO2+H2O
采样后，在以苯酚为唯一碳源的培养基中，经富集培养、分离纯化、降解试验和性
能测定，可筛选出高效降解菌。
三、设备与材料
1、器材
①恒温培养箱②恒温振荡器③分光光度计④蒸馏烧瓶（500mL）⑤冷凝管
⑥移液管（50mL、10mL、1mL）⑦容量瓶（250 mL、100 mL）⑧培养皿（9cm）⑨玻璃珠⑩玻璃刮棒接种耳酒精灯
2、培养基
营养琼脂(B. R.)
液体培养基
葡萄糖1g，蛋白胨0.5g，磷酸氢二钾0.1g，硫酸镁0.05g，蒸馏水1000ml，调pH为7.2-7.4。分装与250ml锥形瓶中，每瓶50mL或100mL，115℃高压蒸汽灭菌，30min。
3、试剂
苯酚标准液
精确称取分析纯苯酚1.000g，溶于蒸馏水中，稀释至1000mL，摇匀。此溶液每mL含苯酚1mg。取此溶液10mL，移入另一100mL容量瓶，用蒸馏水稀至刻度，摇匀。此溶液的酚浓度为100ppm。
四硼酸钠饱和溶液
称取化学纯四硼酸钠（Na2B4O7）40g，溶于1L热蒸馏水中，冷却后使用。此溶液pH为10.1。3％4-氨基安替比林溶液
称取分析纯4-氨基安替比林3g，溶于蒸馏水，并稀释至100mL。置于棕色瓶内。冰箱保存，可用两周。
2％过硫酸铵溶液
称取化学纯过硫酸铵[(NH4)2S2O8]2g，溶于蒸馏水，并稀至100mL。冰箱保存，可用两周。
10％硫酸铜溶液
称取化学纯硫酸铜(CuSO4)10g，溶于蒸馏水，并稀释至100mL。
9N硫酸溶液
量取化学纯浓硫酸（比重1.84，96％）25mL，缓缓倒入蒸馏水中，，稀至100mL。
无菌水
分装试管，每管9.9mL或4.5mL。
四、实验步骤
1、富集培养
采集活性污泥、生物膜或土样，接种于装有50mL液体培养基和玻璃珠并加适量苯酚的三角瓶中，适温振荡培养。待菌生长后，用无菌移液管吸取1mL专至另一个装有50mL液体培养基并加适量苯酚的三角瓶中。如此连续转接2-3次，每次所加的苯酚量适当增加，最后可得脱酚菌占绝对优势的混合培养物
2、平板分离和纯化
用无菌移液管吸取经富集培养的混合菌液0.1mL，注入9.9mL无菌水中，充分混匀，并继续稀释到适当浓度。
取最后三个稀释管，分别自各管中吸取稀释菌液，滴一滴（约0.05mL）于营养琼脂平板（倒平板时添加适量的酚）中央，每个稀释度做2-3个重复。
用无菌玻璃刮棒把滴加在平板上的菌液推平，盖好皿盖。室温放置，待接种菌液被培养基吸收后，倒置于37℃恒温箱，培养1-2d。
挑选不同形态的菌落，在含适量酚的营养琼脂平板上划线纯化。平板倒置于37℃恒温箱，培养1-2d。
3、转接斜面
将纯化后的单菌落转接至补加适量酚的营养琼脂试管斜面，于37℃恒温箱培养24h。
4、降解试验
用接种环取各斜面菌苔一环，分别接种于100mL液体培养基中，37℃振荡培养22-24h。
5、测定含酚量
1）绘制标准曲线
取100mL容量瓶7只，分别加入100ppm苯酚标准溶液0，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0mL。于每只容量瓶中加入四硼酸钠饱和溶液10mL，3％4-氨基安替比林溶液1mL，再加入四硼酸钠饱和溶液10mL，2％过硫酸铵溶液1mL，然后用蒸馏水稀至刻度，摇匀。放置10min 后将溶液转至比色皿中，在560nm处以试剂空白为参比读取吸光度。根据吸光度和苯酚标准溶液的用量（苯酚mg数），绘制标准曲线。
2. 取经降解的培养液50mL，放入蒸馏烧瓶内，加入10％硫酸铜溶液10mL，9N硫酸溶液10mL，蒸馏水200mL，进行蒸馏。馏液接入250mL容量瓶内。
3. 至馏液达200mL左右时停止蒸馏，用蒸馏水稀至刻度。
4. 移取稀释馏液10mL于100mL容量瓶内，加入四硼酸钠饱和溶液10mL，3％4-氨基安替比林溶液1mL，再加入四硼酸钠饱和溶液10mL，2％过硫酸铵溶液1mL，然后用蒸馏水稀至刻度，摇匀。同时做空白对照。
5. 放置10min后用分光光度计测定吸光度。
6. 由测得的吸光度和绘制的标准曲线查得酚的mg数。
7. 计算酚含量
10005010250mg /mg ??
=数查得酚的）苯酚（L
五、实验报告
1. 根据含酚量，求出各株降解菌的脱酚率。
2. 选出高效降解菌
六、注意事项和相关研究进展
注意事项
1. 分离用平板在使用前2-3天倒好，放置于室温下或35℃左右的恒温箱内，使平板表面无水膜。
2. 涂布时，若不更换无菌刮棒，应按稀释倍数从高至低的顺序进行。
3. 涂布后待菌液被平板充分吸收，再倒置于恒温箱培养。
4. 蒸馏时烧瓶内放几颗玻璃珠以防骤沸。
微生物对有机物的降解作用
微生物对有机物的降解作用 摘要：本文介绍了有机物的性质、污染状况及处理方法；以多环芳烃和农药为例阐述了微生物降解有机物的机理及影响因素；综述了国外研究较多的几种生物难降解污染物微生物处理技术的进展，并对今后的几个研究发展方向进行了展望。 关键词：微生物有机物降解作用 1 引言 有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物质为组成的污染物，主要包括酚类化合物、芳香族化合物、氯代脂肪族化合物和腈类化合物等。 目前，由于大量工业废水和生活污水未达标排放，以及广大农村地区大量使用化肥和农药等农用化学物质，使我国水体和土壤受到不同程度的污染，严重的破坏了地球的生态平衡。七大水系的411个地表水监测断面中，水质为Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类的断面比例分别为41％、32％和27％。其中，珠江、长江水质较好，辽河、淮河、黄河、松花江水质较差，海河污染严重。而农业土壤中15 种多环芳烃（PAHs）总量的平均值为4.3mg/kg，且主要以4环以上具有致癌作用的污染物为主，占总含量的约85 %，仅有6%的采样点尚处于安全级。而工业区附近的土壤污染远远高于农业土壤：多氯联苯、多环芳烃、塑料增塑剂等，这些高致癌的物质可以很容易在重工业区周围的土壤中被检测到，而且超过国家标准多倍。 处理有机物的一般方法可分为三大类[1]：物理方法：主要有吸
收法、洗脱法、萃取法、蒸馏法和汽提法等；化学方法：如光催化氧化法、超临界水氧化法、湿式氧化法、以及声化学氧化法等，这一方法应用较多；生物方法：包括植物修复，动物修复和微生物降解三类技术。与其他处理方法相比，微生物降解有机物具有无可比拟优势： （1）微生物可将有机物彻底分解成CO 2和H 2 O，永久的消除污染 物，无二次污染； （2）降解过程迅速，费用低，为传统物理、化学方法费用的30%～50%； （3）降解过程低碳节能，符合现在节能减排的环保理念。 2 微生物降解有机物的机理及影响因素 2.1 微生物降解有机物的机理 用于降解有机物的微生物主要有细菌和真菌，降解的方式主要包括堆肥法、生物反应处理和厌氧处理等，但每一过程都是利用微生物的代活动把有机污染物转化为易降解的物质甚至矿化[2]。以多环芳烃（PAHs）[3~4]和农药[5]的降解为例来说明。 2.1.1 微生物对多环芳烃（PAHs）的降解 微生物之所以能降解多环芳烃依赖于它们对多环芳烃的代。微生物通过两种方式对PAHs进行代：1 ) 以PAHs作为唯一的碳源和能源：2 ) 把PAHs与其它有机质进行共代降解。研究表明许多微生物能以低分子量的PAHs (双环或三环) 作为唯一的碳源和能源，并将其完全矿化。而四环或多环的PAHs的可溶性差，比较稳定，难以降解，一般要通过共代方式降解。研究又表明，微生物在有氧和无氧条件下都能对多环芳烃进行降解。 （1）共代降解 高分子量的多环芳烃的生物降解一般均以共代方式开始。共代作用可以提高微生物降解多环芳烃的效率，改变微生物碳源和能源的底物结构，增大微生物对碳源和能源的选择围，从而达到难降解的多环芳烃最终被微生物利用并降解的目的。 在有其他碳源和能源存在的条件下，微生物酶活性增强，降解
微生物降解有机磷农药酶促机制
1微生物降解有机磷农药 有机磷农药（organophosphorus pesticides，OPs）是农药中很重要的一类，具有高效的杀虫能力，为增加粮食生产、防治疾病传播作出了巨大贡献。但是，有机磷农药的生产、运输和大量使用对生态环境中其他非靶标生物乃至土壤、水、大气整个生态系统产生的负面影响日益严重，尤其是果蔬等农产品中的农药残留通过食物链在生物体内富集对人类造成严重危害更不容忽视。 有机磷农药污染降解技术可分为热降解、光降解、化学降解和生物降解。生物降解（biodegra-dation）是通过生物的作用将农药分解为无毒或低毒小分子化合物，并最终降解为水、CO2和矿物质的过程。相对于物理、化学降解技术，生物降解具有高效、彻底、无二次污染的优势，20世纪40年代后已经成为研究热点。作物本身、微生物都能够降解有机磷农药残留，但植物的降解很缓慢，周期很长，微生物由于其强大的代谢多样性，在有机磷农药残留降解中具有更大的优势。 2有机磷农药降解酶 微生物对于农药的降解可分为酶促和非酶促反应。所谓酶促反应是指微生物以胞内酶或分泌的胞外酶直接作用于农药，经过一系列生理生化反应，最终将农药完全降解或分解成分子量较小的无毒或毒性较小的化合物的过程。而非酶促形式指的是微生物通过代谢改变农药的环境离子浓度、pH等物理、化学性质，从而间接促使降解农药的过程。酶促反应是微生物降解农药的主要形式，微生物本身含降解农药的酶系基因，或本身虽无该酶系基因，但是经诱导或环境存在选择压，基因发生重组或改变产生了新的降解酶系。 20世纪80年代，Munnecke等发现有机磷农药降解酶比产生这类酶的微生物菌体更能忍受异常环境条件，如来源于假单胞菌的降解酶在10%的无机盐、1%的有机溶剂、50℃下都能保持高活性，而该酶的产生菌在同样的条件下却不能生长，而且，酶的降解效果远远胜于微生物本身，特别是对低浓度的农药更有效。因此，人们的思路从应用微生物菌体净化农药污染转向利用有机磷农药降解酶。因此，有机磷农药降解酶目前已被公认为是消除农药残留的最有潜力的新方法。常见的有机磷农药降解酶（Organophosphorus hydrolase）主要是水解酶类，包括磷酸酶、对硫磷水解酶、酯酶、硫基酰胺酶、裂解酶等，它们主要通过裂解P－O键、C－P 键、P－S键降解有机磷农药。由于各种有机磷农药都有类似的结构，只是取代基不同，所以一种有机磷农药降解酶往往可降解多种有机磷农药。 第1个有机磷农药降解酶是1974年Munneck 等［1］从假单胞杆菌中检测出磷酸酯酶的活性，发现其对对硫磷具有降解作用，同时对甲基对硫磷、二嗪农、毒死蜱等7种有机磷农药均能有效降解，在22℃时降解效率比化学降解快1000~ 2450倍，且该酶不为农药及农药制剂中溶剂所抑制，对环境条件有较宽的忍受范围。1979年，Brown等就对来源于黄杆菌(ATCC27551)的有机磷农药降解酶进行了部分纯化并对酶的性质进行了初步研究，发现酶反应的最适pH范围为8~10；酶的活性不受金属离子的影响，被非离子去污剂抑制。1989年，Mulbry等从3株革兰氏阴性菌中提取到3个对硫磷水解酶，分别测定了分子量，并对酶学性质做了研究。这3个酶分子量不同，对不同底物的作用也不同。同年，Dumas等纯化得到来源 微生物降解有机磷农药酶促机制 刘建利（北方民族大学生物科学与工程学院宁夏银川750021） 摘要有机磷农药污染严重，微生物有机磷农药是治理有机磷农药残留的新技术，综述有机磷农药降解酶的研究现状、酶促作用机理、基因工程等方面的研究现状。 关键词有机磷农药酶促机制 中国图书分类号：X172文献标识码：A *基金项目：宁夏自然科学基金（NZ0690）
石油污染土壤的微生物修复原理
石油污染土壤的微生物修复 一、降解石油烃类化合物的微生物种类 自然界中能够降解石油烃类污染物的微生物种类有数百种，70多属，主要是细菌、真菌和藻类三大类型的生物。 表1 石油烃降解微生物种属 细菌真菌藻类 无色杆菌属枝顶孢属双眉藻属 不动杆菌属曲霉属鱼腥藻属 芽孢杆菌属金色担子菌数小球藻属 色杆菌属假丝酵母属衣藻属 诺卡氏菌属镰刀霉属念珠藻属 放线菌属青霉菌属紫球藻属 ……… 按照分子生物学和遗传学分类，可将降解石油污染物的微生物分为土著微生物和基因工程菌两大类。 二、产生表面活性剂的微生物 生物表面活性剂是微生物在一定培养条件下产生的一类集亲水基和疏水基于一体、具有表面活性的代谢产物。 分类典型产物 中性脂类甘油单脂、聚多元醇、其他蜡脂 磷脂/脂肪酸磷脂酰乙醇胺 糖脂糖酯、糖醇酯、糖苷 含氨基酸脂类脂氨基酸、脂多肽、脂蛋白 聚合型脂多糖、脂-糖-蛋白复合物 特殊型全胞、膜载体、Fimbriae 生物表面活性剂优点：1较低的表面张力和界面张力；2无毒或低毒，对环境友好；3可生物降解；4极端环境（温度、pH、盐浓度）下具有很好的专一性和选择性；5不致敏、可消化、可作为化妆品和食品的添加剂；6结构多样，可用于特殊领域 三、微生物降解石油的机制
1.微生物吸收疏水性有机物的机理 图1 微生物吸收疏水性有机污染物的4种摄取途径微生物吸收疏水性有机物的模式有4种：1微生物吸收其附近溶解于水相中的烃类；2细胞直接与石油烃接触。这种作用可以通过改变菌毛或细胞表面的疏水性部分的改造进行调控，提高对有机物的吸附；3通过细胞直接与分散在水相中的石油烃的微米或亚微米液滴接触来吸收；4强化吸收模式，即由于细胞产生的表面活性剂或乳化剂使烃的水溶性增强，微生物表面的疏水性更强，使细胞与烃接触。 丝状真菌主要通过菌丝的吸收作用摄取石油烃。 2.微生物细胞膜转运烃机理 微生物对有机化合物的降解作用是由细胞酶引起，整个过程可分为3个步骤。首先化合物在微生物细胞膜表面吸附（动态平衡过程）；其次吸附在细胞膜表面的化合物进入细胞内；最后化合物进入细胞膜内与降解酶结合发生酶促反应（快速过程）。 参与第1个步骤还有表面活性剂。 石油进入细胞方式：非特异性接触，被动运输方式。 3.微生物降解石油的机制 石油类物质+微生物+O 2+营养物质→CO 2 +H 2 O+副产物+微生物细胞生物量 微生物利用石油烃类作为碳源和能源，经过一系列氧化、还原、分解、合成等生化作用，将石油污染物最终矿化为无害的无机物的过程。 途径：烷烃→醇→醛→脂肪酸→β氧化乙酸盐→CO 2+H 2 O+生物量 四、典型石油烃的降解途径
有机污染物的生物降解【文献综述】
有机污染物的生物降解 ——读书报告【091200028环院江静怡】【基本概况】 有机污染物，organic pollutant即进入环境并污染环境的有机化合物，导致生物体或生态系统产生不良效应。 生物降解，biodegradation即有机污染物在生物或其酶的作用下分解的过程。 具体的来说，生物降解分为三种基本类型。Primary biodegradation初级生物降解:指的是母体化合物的结构发生变化，并改变原化合物分子的完整性；Environmentally acceptable biodegradation环境兼容性降解:是指可除去有机污染物的毒性或者人们所不希望的特性；Ultimate biodegradation完全生物降解:指的是有机污染物经过矿化转化后转化为二氧化碳和水以及其他的可利用的无机盐。 不过在可降解的有机污染物中，由于化合物在环境中的滞留时间可达几个月或者几年之久，有机污染物又有难降解和易降解化合物之分。比如，POPs（Persistent Organic Pollutants）持久性有机污染物，是一类具有长期残留性、生物累积性、半挥发性和高毒性，并通过各种环境介质（大气、水、生物等）能够长距离迁移对人类健康和环境具有严重危害的天然的或人工合成的有机污染物，它的半衰期为半年。而通过一定的处理过程后，半衰期超过五天的化合物被定义为生物难降解有机化合物。 化合物难降解的原因有很多种。比如化合物本身的化学组成和结构的稳定性，使其具有抗降解性。像我们常常提到的农药“666”（六氯代环己烷）和常见的多环芳烃类就是依结 构的稳定性等特性稳定地存在于环境之中。另外地，在自然环境中也存在阻止生物降解的环境因素，包括物理、化学条件以及多种生物之间的协同作用。比方说，活性污泥就是模拟多 种条件下的协同作用从而达到生物降解处理污染物的效果。 生物降解的过程非为两种，好氧分解和厌氧分解。在好氧分解过程中，细菌是其中的主力军，微生物以有氧呼吸消耗分解大分子有机物。其中水质评价体系中的BOD（Bio-chemical Oxygen Demand）指的是水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总量。而厌氧分解则是主要依靠厌氧细菌，这个过程俗称“发酵”。在农村生活中，我们常见的沼气池就是这样工作的。通常地，科学家们在厌氧微生物 中能寻找到一些能特异性氧化分解某特定难降解有机物的酶。 目前生物降解研究的发展趋势为：1.研究自然环境中有机污染物和无机污染物的生物降解途径，寻找自然界中具有生物净化能力的特殊群体，探讨生物降解和污染物的相互作用关系，以便制定消除污染的措施。2.利用遗传学方法将多种有益的特异性基因重组成具有多功能、高降解能力的菌株。3.利用酶的固定化技术制备成专一的或多功能的生物催化剂，以降解多种污染物。
浅谈微生物在环境污染治理中的作用
浅谈微生物在环境污染治理中的应用 我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善环境质量，以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前及待解决的重要问题。 微生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以受无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视，从根本上体现了可持续发展的战略思想。 应用微生物的高效降解、转化能力治理环境污染，在污水治理、固体废弃物处理、重金属降解、化合物分解、石油修复等方面均取得了良好的效果。其治理过程分为：①高效生物降解能力和极端环境微生物的筛选、鉴定；②污染物生物降解基因的分离、鉴定和特殊工程菌的构建；③生物恢复的实际应用和工程化。 一、污水治理 环境中的污染物，在自然界中经过迁移、转化，绝大多数将归入水体，引起水体不断受到污染的胁迫。尤其是高浓度生活污水和工业废水的大量倾入，使水体富营养化现象日趋严重。通常情况下，只要这种污染不超过阀值，污染的水体在物理、化学和生物的综合作用下，是可以得到净化的，这种净化主要源于水体中的微生物能直接或间接地把污染物作为营养源，在满足微生物生长需要的同时，又使污染物得以降解，达到净化水质的目的。 二、固体废弃物治理 固体废弃物污染严重影响我国的环境质量。我国同体废弃物年产量数目极大。造成的经济损失每年达千亿元以上。目前我国处理城市垃圾的方法主要是填埋、堆放和焚烧。填埋、堆放既占用土地资源，又会使有害物质渗漏、扩散，造成二次污染。固体废弃物焚烧产生的二嚼英等有害物质会严重危害人类的健康与生产。利用微生物分解固体废弃物中的有机物，从而实现其无害化和资源化，是经济而有效的处理同体废弃物方法。微生物技术治理同体废弃物的优势是：可以有选择地浓缩或去除污染物：节省运营和投资成本：废物总体积显著降低：可以将废弃物转化为再利用资源。其缺点在于反应速度慢，某些同体废弃物难以降解。尽管如此，人们相信生物降解中存在的问题会随着对微生物研究的深入很快得到解决．
微生物降解农药
微生物降解农药 现今农业发展过程中应用最普遍，种类最多的农药是有机磷农药，虽然原有的降解有机磷农药的化学、物理方法亦收到良好效果，但随着生物技术的卓越发展，微生物对降解农药尤其是有机磷农药发挥着日益重大的作用。针对有机磷农药的微生物降解问题提出看法，希望促进农业的现代化发展。 当前，我们主要是从被污染的环境介质（例如：被污染的泥土、土壤）中来获取高效降解菌。现在人们已经分离出的对有机磷农药降解有良好效果的微生物菌群主要有真菌、细菌、放线菌及一些藻类。 真菌基于其较高的降解能力，人们十分关注，主要有：木霉属、曲霉属、酵母菌及青霉属等。颜世雷等有关人员经过长时间的摇床驯化培养从被污染的土壤里筛选得到2株曲霉菌株，其能够在高浓度氧化乐果环境下生长。当温度高达28℃时，其降解氧化乐果的比率高达70.38%及61.28%。 因为细菌具有容易引发突变菌株和生化多适应性的优点，故在微生物降解过程中它具有极高的地位。目前已经分离出的细菌有：芽
孢杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、节杆菌属、不动杆菌属、沙雷氏菌属等。例如：以解秀平为代表的有关人员从污水曝气池里分离出一株可以以甲基对硫磷以及其在降解过程中产生的对硝基苯酚是仅有 的碳源的节杆菌属，其在5h内降解50mg/L的甲基对硫磷以及对硝基苯酚的比率达到85%与98%。而以金彬明为代表的有关人员主要是从受有机磷污浊后的海水样中筛选、分离出一株蜡样芽孢杆菌菌株，其在温度高达28摄氏度的情况下降解甲胺磷的比率高达48.9%。 微生物本身的降解能力是限制有机磷农药微生物降解的因素 中最重要的因素，不同种类的微生物，其代谢活动各具特色，适应性也千差万别，而且同类型的不同菌株对相同的有机底物的反应也各不相同。加之，微生物具有较强的适应环境的能力，很容易驯化，经过一阶段的适应新生化合物可以促使微生物产生与之对应的酶系降解它，且还可以借助于基因突变来构建新酶系降解它。传统主要是采用单一的微生物菌株的纯培养来降解农药的微生物，但是这一方式不如混合培养合理，前者一般情况下没有生物降解需要的整个酶的遗传合成信息，其在降解难度较高的化合物中没有充足的训话时间，继而无法进化出整个代谢途径，相反，后者则更能抵御微生物降解时产生的毒物质。
有机磷农药的微生物降解研究进展
有机磷农药的微生物降解研究进展 摘要：有机磷农药的广泛和大量使用给环境带来了越来越多的危害，作为有机 磷农药的主要降解方式之一，微生物降解发挥着重要的作用。从有机磷农药降解微生物的种类、降解机理和途径、影响微生物降解有机磷农药的因子、微生物降解有机磷农药的途径,并探讨有机磷农药微生物降解的发展趋势和研究展望。 关键词：微生物降解有机磷农药研究展望 前言：农药是确定农业稳定,丰产或者不缺产的重要生产资料。但农药一方面 残留在农产品中,对人体有害?另一方面,在环境中不断积累,带来了日益严重的环境与生态问题。农药的负面效应很多,但总体来说仍是功大于过,而且在未来农业可持续发展战略中,农药将继续挥作用。因此现在摆在我们面前的问题是如何尽可能降低农药的负面效应【1】。有机磷农药的降解主要有生物降解、光化学降解、化学降解等方式,其中生物降解的作用占重要地位。生物降解特别是微生物降解被认为是一种有效的措施,利用微生物或微生物产品来降解污染物的生物修复方法具有无毒、无残留、无二次污染等优点,是消除和解毒高浓度的农药残留的一种安全、有效、廉价的方法。自20世纪60年代有机氯农药在世界范围内受到限制，随之是有机磷农药的发展，到目前有机磷农药已成为应用广泛、品种最多的农药。有机磷农药容易降解，对环境的污染及对生态系统的危害和残留没有有机氯农药那么普遍和突出，且具有药效高、品种多、防治范围广、成本低、选择作高、药害小、在环境中降解快、残毒低等优点。它的降解一直是国内外学者研究的热门方向。 1、有机磷农药的生产和使用现状 随着科技的发展和进步，对农药的需求在一定程度上有所减少，但有机磷等农药在农业上的生产与应用仍占据重要地位。目前,包括杀虫剂、除草剂、杀菌剂在内，世界上的有机磷农药已达150 多种，中国使用的有机磷农药有30 余种。按照毒性大小常分为 3 大类：1.剧毒类，如甲拌磷、内吸对硫磷、保棉丰、氧化乐果等；2.高毒类，如甲基对硫磷、二甲硫吸磷、敌敌畏、亚胺磷等；3.低毒类，如敌百虫、乐果、氯硫磷、乙基稻丰散等。一些有机磷杀虫剂如甲胺磷、对硫磷、久效磷等剧毒杀虫剂在国际上已是禁用产品或限制的品种【2】。 2、有机磷降解微生物的种类 目前，人们已分离出多种能降解有机磷农药的微生物菌群，其中包括细菌、放线菌、真菌和一些藻类。由于细菌具有生化多适应性及易诱发突变菌株等优势，故其在微生物降解中占有重要地位【3】。至今，已分离到的细菌主要有：假单胞菌属（Pseu－domonas）、芽孢杆菌属（Baccillus）、黄杆菌属（Flavobacterium）、不动杆菌属（Acinetobacter）、节杆菌属（Arthrobacter sp.）、沙雷氏菌属（Serratia sp.）等。金彬明等从被有机磷污染的海水样中分离筛选出一株蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）菌株，在28℃下对甲胺磷（5 mg/L）的降解率达48.9％。解秀平等从污水曝气池中分离得到一株能以甲基对硫磷及其降解中间产物对硝基苯酚为唯一碳源的节杆菌属（Arthrobacter sp.）菌株，在 5 h 内对50 mg/L 的
最新微生物对污染物的降解和转化
微生物对污染物的降解和转化 ?有机污染物生物净化（天然物质、人工合成物质） ?无机污染物生物净化 第一节有机污染物的生物净化机理 ?净化本质——微生物转化有机物为无机物 ?依靠——好氧分解与厌氧分解 一、好氧分解 ?细菌是其中的主力军 ?原理：好氧有机物呼吸 ? C → CO2 + 碳酸盐和重碳酸盐 ? H → H2O ? N → NH3→ HNO2→ HNO3 ? S → H2SO4 ? P → H3PO4 ?二、厌氧分解?厌氧细菌 ?原理：发酵、厌氧无机盐呼吸C → RCOOH（有机酸）→CH4 + CO2 ?N → RCHNH2COOH → NH3（臭味） + 有机酸（臭味） ?S → H2S（臭味） ?P → PO 3- 4 ?水体自净的天然过程中 厌氧分解（开始）→好氧分解（后续）第二节各类有机污染物的转化 一、碳源污染物的转化
?包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。 1．纤维素的转化 ?β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4糖苷键）。 ?来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。 A．微生物分解途径 B．分解纤维素的微生物 ?好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌 ?厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。?放线菌——链霉菌属。 ?真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。 ?需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。 2．半纤维素的转化 ?存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。 ?分解过程 ?分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。 ?许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。 3．木质素的转化自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？?确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的有软腐菌。 黄孢原平毛革菌(Phanerochaete chrysosprium)是白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。 白腐—树皮上木质素被该菌分解后漏出白色的纤维素部分。*木质素降解的意义何在呢？（二）油脂的转化
有机磷农药的残留危害及其微生物降解
环境与健康期末论文 教师：蔡兰坤 学院：资源与环境学院学号：B2014009 班级：环境122 姓名：严义昌
有机磷农药的残留危害及其微生物降解 严义昌资环学院环境122学号：B2014009 （华东理工大学资源与环境学院，上海201424） 摘要：有机磷农药因为自身的优良特性开始逐步取代对环境危害更大的有机氯农药，它的大量使用在提高了作物产量的同时也对动物和人体产生了许多负面效应，造成了全球性的环境污染和生态破坏.而有机磷农药残留问题已经直接威胁到人类的生存和可持续发展.微生物因为众多的种类和新城代谢的多样性在有机磷农药降解中表现出独特的优势.对降解有机磷农药的微生物种类，有机磷降解菌的获得和鉴定，有机磷的降解机理，有机磷农药降解菌的广谱性和目前存在的问题以及未来的研究方向做出论述. 关键词：有机磷农药；微生物降解；降解机理；降解菌广谱性 20世纪60年代以来，由于有机氯农药难以被动植物降解而且在生物体内降解速度慢，致使许多国家开始限制和禁止使用有机氯农药.有机磷农药作为有机氯农药的替代品，因为具有品种多，成本低，药效好，应用范围广，对自然环境的污染以及对生态系统的危害和残留没有有机氯农药那么普遍和突出等优点迅速发展起来，从20世纪70年代起，有机磷杀虫剂的使用量逐年上升.正是因为有机磷农药在我国大量、频繁和反复地使用，导致其过量残留.残存于作物、土壤或水体中的有机磷农药，经物理迁移或化学转化，最终通过食物链的传递和富集作用影响人类及其他有益生物体[1].世界上有机磷农药种类超过150种，中国生产和使用的有机磷农药有将近40种，其中常用的有敌百虫、乐果、敌敌畏、马拉硫磷、对硫磷、辛硫磷等.有机磷农药的结构区别很大，毒性也大不一样，其中对硫磷类农药的毒性最大. 1有机磷农药的毒性效应 有机磷农药引起的中毒主要为急性中毒，以神经症状为主.轻度中毒时表现为头痛、头晕、恶心、呕吐、疲倦、食欲不振等症状，血液胆碱酯酶活力下降到70%-50%；中度中毒时除上述症状加重外，还会出现肌肉震颤、瞳孔缩小、胸闷、轻度呼吸困难、流涎、流汗、腹痛、腹泻、血压和体温升高等症状，血液胆碱酯酶活力下降到50%-30%；重度中毒除上述症状和特征外，并伴有心率加快、血压升高、瞳孔高度缩小、肌肉震颤明显、呼吸困难、昏迷、循环衰竭等，少数人出现脑水肿，血液胆碱酯酶活力下降到30%以下.同时研究表明有机磷农药具有遗传毒性，可导致基因内部DNA的改变，并引起一定的表型变化. 除了急性毒性外，也发现了有机磷农药的慢性毒性作用，不过其慢性中毒症状无明确的特异性，仅以神经衰弱综合征为主，如头痛、头晕、食欲不振、记忆力减退等. 有机磷农药作为潜在的化学致癌物还可能参与癌症的发生.经流行病学调查发现，非霍奇金淋巴瘤（NHL）、白血病、前列腺癌的发生同接触有机磷农药混合物密切相关.1995年在对美国某农产进行调查时，发现该农场工人NHL的发病率高于没有接触有机磷农药人群. 有机磷农药具有遗传毒性，可导致基因内部DNA的改变，并引起一定的表型变化.有研究表明，暴露在不同浓度的甲基对硫磷、甲基吡啶磷、敌敌畏条件下，可以导致黑腹果蝇三期幼虫两个遗传标记点的交叉杂合，在表型上观察到果蝇翅膀大小和形状的突变.早有报道久效磷具有遗传毒性，可导致生物机体的一系列生化指标如血浆蛋白含量、肝脏的DNA和RNA含量等改变.敌百虫、敌敌畏和乙酰甲胺磷可以显著诱发中国仓鼠（Phodopus griseus）
微生物对有机物的降解作用.
微生物对有机物的降解作用.
微生物对有机物的降解作用 摘要：本文介绍了有机物的性质、污染状况及处理方法；以多环芳烃和农药为例阐述了微生物降解有机物的机理及影响因素；综述了国内外研究较多的几种生物难降解污染物微生物处理技术的进展，并对今后的几个研究发展方向进行了展望。 关键词：微生物有机物降解作用 1 引言 有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物质为组成的污染物，主要包括酚类化合物、芳香族化合物、氯代脂肪族化合物和腈类化合物等。 目前，由于大量工业废水和生活污水未达标排放，以及广大农村地区大量使用化肥和农药等农用化学物质，使我国水体和土壤受到不同程度的污染，严重的破坏了地球的生态平衡。七大水系的411个地表水监测断面中，水质为Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类的断面比例分别为41％、32％和27％。其中，珠江、长江水质较好，辽河、淮河、黄河、松花江水质较差，海河污染严重。而农业土壤中15 种多环芳烃（PAHs）总量的平均值为4.3mg/kg，且主要以4环以上具有致癌作用的污染物为主，占总含量的约 85 %，仅有6%的采样点尚处于安全级。而工业区附近的土壤污染远远高于农业土壤：多氯联苯、多环芳烃、塑料增塑剂等，这
些高致癌的物质可以很容易在重工业区周围的土壤中被检测到，而且超过国家标准多倍。 处理有机物的一般方法可分为三大类[1]：物理方法：主要有吸收法、洗脱法、萃取法、蒸馏法和汽提法等；化学方法：如光催化氧化法、超临界水氧化法、湿式氧化法、以及声化学氧化法等，这一方法应用较多；生物方法：包括植物修复，动物修复和微生物降解三类技术。与其他处理方法相比，微生物降解有机物具有无可比拟优势： （1）微生物可将有机物彻底分解成CO2和H2O，永久的消除污染物，无二次污染； （2）降解过程迅速，费用低，为传统物理、化学方法费用的30%～50%； （3）降解过程低碳节能，符合现在节能减排的环保理念。 2 微生物降解有机物的机理及影响因素 2.1 微生物降解有机物的机理 用于降解有机物的微生物主要有细菌和真菌，降解的方式主要包括堆肥法、生物反应处理和厌氧处理等，但每一过程都是利用微生物的代谢活动把有机污染物转化为易降解的物质甚至矿化[2]。以多环芳烃（PAHs）[3~4]和农药[5]的降解为例来说明。 2.1.1 微生物对多环芳烃（PAHs）的降解 微生物之所以能降解多环芳烃依赖于它们对多环芳烃的代谢。微生物通过两种方式对PAHs进行代谢：1 ) 以PAHs作为唯一的碳源和能源：2 ) 把PAHs与其它有机质进行共代谢降解。研究表明许多微生物能以低分子量的PAHs (双环或三环) 作为唯一的碳源和能源，并将其完全矿化。而四环或多环的PAHs的可溶性差，比较稳定，难以降解，一般要通过共代谢方式降解。研究又表明，微生物在有氧和无氧条件下都能对多环芳烃进行降解。（1）共代谢降解 高分子量的多环芳烃的生物降解一般均以共代谢方式开始。共代谢作用可以提高微生物降解多环芳烃的效率，改变微生物碳源
有机污染物的微生物降解
有机污染物的微生物降解――高效脱酚菌的分离和筛选一、目的要求 学习并掌握分离纯化微生物的基本技能和筛选高效降解菌的基本方法。 二、基本原理 环境中存在各种各样的微生物，其中某些微生物能以有机污染物作为它们生长所需的能源、碳源或氮源，从而使有机污染物得以降解。本实验以苯酚为例： OH H 2 C H2C COOH COOH CH3 CO2+H2O 采样后，在以苯酚为唯一碳源的培养基中，经富集培养、分离纯化、降解试验和性 能测定，可筛选出高效降解菌。 三、设备与材料 1、器材 ①恒温培养箱②恒温振荡器③分光光度计④蒸馏烧瓶（500mL）⑤冷凝管 ⑥移液管（50mL、10mL、1mL）⑦容量瓶（250 mL、100 mL）⑧培养皿（9cm）⑨玻璃珠⑩玻璃刮棒接种耳酒精灯 2、培养基 营养琼脂(B. R.) 液体培养基 葡萄糖1g，蛋白胨0.5g，磷酸氢二钾0.1g，硫酸镁0.05g，蒸馏水1000ml，调pH为7.2-7.4。分装与250ml锥形瓶中，每瓶50mL或100mL，115℃高压蒸汽灭菌，30min。 3、试剂 苯酚标准液 精确称取分析纯苯酚1.000g，溶于蒸馏水中，稀释至1000mL，摇匀。此溶液每mL含苯酚1mg。取此溶液10mL，移入另一100mL容量瓶，用蒸馏水稀至刻度，摇匀。此溶液的酚浓度为100ppm。 四硼酸钠饱和溶液 称取化学纯四硼酸钠（Na2B4O7）40g，溶于1L热蒸馏水中，冷却后使用。此溶液pH为10.1。3％4-氨基安替比林溶液 称取分析纯4-氨基安替比林3g，溶于蒸馏水，并稀释至100mL。置于棕色瓶内。冰箱保存，可用两周。 2％过硫酸铵溶液 称取化学纯过硫酸铵[(NH4)2S2O8]2g，溶于蒸馏水，并稀至100mL。冰箱保存，可用两周。
有机物的微生物降解原理
有机物的生物化学降解 有机物在微生物的催化作用下发生降解的反应称有机物的生化降解反应。水体中的生物，特别是微生物能使许多物质进行生化反应，绝大多数有机物因此而降解成为更简单的化合物。如石油中烷烃，一般经过醇、醛、酮、脂肪酸等生化氧化阶段，最后降解为二氧化碳和水。其中甲烷降解的主要途径为： CH4→ CH3OH → HCHO → HCOOH → CO2 + H2O 较高级烷烃降解的主要途径有三种，通过单端氧化，或双端氧化，或次末端氧化变成脂肪酸；脂肪酸再经过其他有关生化反应，最后分解为二氧化碳和水。能引起烷烃降解的微生物有解油极毛杆菌(pseudomonas oleovorans)、脉状菌状杆菌(mycobacterium phlei)、奇异菌状杆菌(mycobacterium rhodochrous)。解皂菌状杆菌(mycobacterium smegmatis)、不透明诺卡氏菌(nocardia opaca)、红色诺卡氏菌(ncadia rubra)等。 有机物生化降解的基本反应可分为两大类，即水解反应和氧化反应。对于有机农药等，在降解过程中除了上述两种基本反应外，还可以发生脱氯、脱烷基等反应。 ● 生化水解反应 生化水解反应是指有机物在水解酶的作用下与水发生的反应。例如，多糖在水解酶的作用下逐渐水解成二糖、单糖、丙酮酸。在有氧条件下，丙酮酸能被乙酰辅酶A进一步氧化为CO2和H2O；在无氧条件下，丙酮酸往往不能氧化到底，只氧化成各种酸、醇、酮等，这一过程称为发酵。 烯烃的水解反应可表示如下： 蛋白质在水中的降解分两步进行；第一步蛋白质先在肽键上断裂、脱羧、脱氨并逐步氧化，有机氮转化为无机氮；第二步是氮的亚硝化、硝化等使无机氮逐渐转化。可示意如下： 其中氨基酸的水解脱氨反应如下：
【高考生物】微生物对污染物的降解和转化
（生物科技行业）微生物对污染物的降解和转化
微生物对污染物的降解和转化 ?有机污染物生物净化（天然物质、人工合成物质） ?无机污染物生物净化 第一节有机污染物的生物净化机理 ?净化本质——微生物转化有机物为无机物 ?依靠——好氧分解与厌氧分解 一、好氧分解 ?细菌是其中的主力军 ?原理：好氧有机物呼吸 ?C→CO2+碳酸盐和重碳酸盐 ?H→H2O ?N→NH3→HNO2→HNO3 ?S→H2SO4 ?P→H3PO4 ?二、厌氧分解?厌氧细菌 ?原理：发酵、厌氧无机盐呼吸C→RCOOH（有机酸）→CH4 + CO2 ?N→RCHNH2COOH→NH3（臭味）+ 有机酸（臭味） ?S→H2S（臭味） ?P→PO43- ?水体自净的天然过程中 厌氧分解（开始）→好氧分解（后续）第二节各类有机污染物的转化 一、碳源污染物的转化
?包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。 1．纤维素的转化 ?β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4糖苷键）。 ?来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。 A．微生物分解途径 B．分解纤维素的微生物 ?好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌 ?厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。 ?放线菌——链霉菌属。 ?真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。 ?需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。 2．半纤维素的转化 ?存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。 ?分解过程 ?分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。 ?许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。 3．木质素的转化自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？ ?确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的有软腐菌。 黄孢原平毛革菌(Phanerochaetechrysosprium)是白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。 白腐—树皮上木质素被该菌分解后漏出白色的纤维素部分。*木质素降解的意义何在
微生物降解在水体石油污染中的应用
微生物降解在水体石油污染中的应用 摘要：：石油污染已成为海洋环境的主要污染,对海洋及近岸生态环境造成严重的危害。微生物降解是去除海洋石油污染的主要途径。以下内容主要讲石油污染,石油污染治理方法，微生物降解，降解微生物的种类、生物降解机理。 关键词：石油污染微生物降解 引言 石油工业的飞速发展，为人类文明和社会进步做出了巨大的贡献。然而，在石油的开采、运输、储藏、加工过程由于意外事故或管理不当等原因使相当量的石油进人类环境给人类生存带来极大的危害。据报道，每年全世界原油进人环境有8×106t，中国有6xl05t，对土壤、地下水、地表水和海洋产生了严重污染。因此，石油工业发展所带来的环境问题日益受到重视针对大面积污染的水体、土壤，专家们提出了物理、化学和生物治理技术，其中微生物治理技术以其操作简单、费用低廉、场地适应强等特点备受关注，本文将从石油污染、石油污染的治理方法﹑微生物降解等方面作论述。 1石油污染 石油污染是指石油开采、运输、装卸、加工和使用过程中，由于泄漏和排放石油引起的污染，主要发生在海洋。石油漂浮在海面上，迅速扩散形成油膜，可通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等进行迁移、转化。油类可沾附在鱼鳃上，使鱼窒息，抑制水鸟产卵和孵化，破坏其羽毛的不透水性，降低水产品质量。油
膜形成可阻碍水体的复氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏海洋生态平衡，此外还可破坏海滨风景，影响海滨美学价值。石油污染防治，除控制污染源，防止意外事故发生外，可通过围油栏、吸收材料、消油剂等进行处理 海洋石油污染绝大部分来自人类活动，其中以船舶运输、海上油气开采，以及沿岸工业排污为主，由于石油产地与消费地分布不均，因此，世界年产石油的一半以上是通过油船在海上运输的，这就给占地球表面71%的海洋带来了油污染的威胁，特别是油轮相撞、海洋油田泄漏等突发性石油污染，更是给人类造成难以估量的损失。多达几十万吨的溢油，一旦进入海洋将形成大片油膜，这层油膜将大气与海水隔开，减弱了海面的风浪，妨碍空气中的氧溶解到海水中，使水中的氧减少，同时有相当部分的原油，将被海洋微生物消化分解成无机物，或者由海水中的氧进行氧化分解，这样，海水中的氧被大量消耗，使鱼类和其它生物难以生存。 1991年的海湾战争造成的输油管溢油，使200多万只海鸥丧生，许多鱼类和其它动植物也在劫难逃，一些珍贵的鱼种已经灭绝，美丽丰饶的波斯湾变成了一片死海，海洋石油污染对海洋生态系统的破坏是难以挽回的。 2水体石油污染治理方法 （1）海洋、江河、湖泊水体治理对海洋、江河、湖泊石油污染治理，目前仅限于化学破乳、氧化处理方法进行分解处理和机械物理的方法进行净化吸附。防止油水合二为一的唯一选择是喷洒清除剂，因为只有化学药剂才能使原油加速分解，形成能消散于水中
有机磷农药的微生物降解技术
有机磷农药的微生物降解技术 金潇，颜冬云，秦文秀 （青岛大学化学化工与环境学院,山东青岛266071） 摘要：有机磷农药的微生物降解技术具有成本低、不产生二次污染等优点，逐渐为人们所关注。为此，介绍了微生物降解的生物种类，并对其获得方法、降解机理、影响因素及基因工程菌的构建与应用等方面的研究进展进行了综述。 关键词：有机磷农药；微生物降解；影响因素；基因工程菌 中图分类号：X592文献标识码：A文章编号：1006－060X（2011）09－0093－05 Technology of Microbial Degradation for Organophosphorus Pesticides JIN Xiao,YAN Dong-yun,QIN Wen-xiu (College of Chemical Engineering and Environmental Sciences,Qingdao University,Shandong266071,PRC) Abstract:Technology of microbial degradation organophosphorus pesticides has gradually gathered significant environmental concerns for its low cost and no-secondary pollutions.This paper mainly introduced the biological species for microbial degradation,and the advances in obtaining methods of degrading microorganisms,degrading mechanism, influencing factors,construction and application of genetic engineering strains were summarized. Key words:organophosphorus pesticides;microbial degradation;influencing factor;genetic engineering strains 有机磷农药（Organophosphorus pesticides，Ops）是一种在环境中广泛使用的杀虫剂，具有高效、广谱等优点，自20世纪60年代以来，逐渐取代了有机氯农药。 随着有机磷农药的大量使用，其负面影响日益突出。残存于作物、土壤或水体中的有机磷农药，经物理迁移或化学转化，最终通过食物链的传递和富集作用影响人类及其他有益生物体[1]。1999~ 2001年，Abdel-Halim等[2]对一杀虫剂制造厂污水管道附近的污水、底泥和鱼类进行采样研究，结果表明，6份不同季节的样品中均存在毒死蜱、甲基毒死蜱、二嗪农、甲基嘧啶磷和溴丙磷。其中，毒死蜱在所有的水样和底泥样品中为主要污染物，浓度范围分别为24.5～303.8ng/L、0.9～303.8ng/L，二嗪农在鱼类样品中为主要污染物。 有机磷农药的降解方式主要分为生物降解、光化学降解、化学降解等3种，其中微生物降解具有操作简单、成本低、代谢繁殖快，对污染物氧化完全，不会产生二次污染等优点[3-5]。为此，本文综述了有机磷农药微生物降解技术，以期为环境中有机磷 农药的消解提供技术支撑。 1降解菌种类 目前，人们已分离出多种能降解有机磷农药的微生物菌群，其中包括细菌、放线菌、真菌和一些藻类。 由于细菌具有生化多适应性及易诱发突变菌株等优势，故其在微生物降解中占有重要地位[6-7]。至今，已分离到的细菌主要有：假单胞菌属（Pseu－domonas）、芽孢杆菌属（Baccillus）、黄杆菌属（Flavobacterium）、不动杆菌属（Acinetobacter）、节杆菌属（Arthrobacter sp.）、沙雷氏菌属（Serratia sp.）等。金彬明等[8]从被有机磷污染的海水样中分离筛选出一株蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）菌株，在28℃下对甲胺磷（5mg/L）的降解率达48.9％。解秀平等[9]从污水曝气池中分离得到一株能以甲基对硫磷及其降解中间产物对硝基苯酚为唯一碳源的节杆菌属（Arthrobacter sp.）菌株，在5h内对50mg/L的甲基对硫磷和对硝基苯酚的降解率分别为85％和98％。 真菌因其高效的降解能力正逐渐引起人们的重视，主要有：曲霉属（Aspergillus）、木霉属（Trichoder－ma）、青霉属（Penicillium）、酵母菌等。颜世雷等[10]通过长期摇床驯化培养从污染土壤中筛选出两株可在高浓度氧化乐果环境下生长的曲霉菌株，在28℃时对氧化乐果的降解率分别为70.38％和61.28％。此外，某些藻类对有机磷农药也有一定的降解作 收稿日期：2011-01-18 基金项目：土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放基金 （Y052010023） 作者简介：金潇（1990-），女，山东菏泽市人，本科生，研究 方向为环境污染与控制。 通讯作者：颜冬云 湖南农业科学2011，（9）：93~97Hunan Agricultural Sciences
微生物对有机物的降解作用
微生物对有机物的降解作用 摘要:本文介绍了有机物的性质、污染状况及处理方法;以多环芳烃与农药为例阐述了微生物降解有机物的机理及影响因素;综述了国内外研究较多的几种生物难降解污染物微生物处理技术的进展,并对今后的几个研究发展方向进行了展望。 关键词:微生物有机物降解作用 1 引言 有机污染物就是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其她可生物降解的人工合成有机物质为组成的污染物,主要包括酚类化合物、芳香族化合物、氯代脂肪族化合物与腈类化合物等。 目前,由于大量工业废水与生活污水未达标排放,以及广大农村地区大量使用化肥与农药等农用化学物质,使我国水体与土壤受到不同程度的污染,严重的破坏了地球的生态平衡。七大水系的411个地表水监测断面中,水质为Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类与劣Ⅴ类的断面比例分别为41％、32％与27％。其中,珠江、长江水质较好,辽河、淮河、黄河、松花江水质较差,海河污染严重。而农业土壤中15 种多环芳烃(PAHs)总量的平均值为4、3mg/kg,且主要以4环以上具有致癌作用的污染物为主,占总含量的约85 %,仅有6%的采样点尚处于安全级。而工业区附近的土壤污染远远高于农业土壤:多氯联苯、多环芳烃、塑料增塑剂等,这些高致癌的物质可以很容易在重工业区周围的土壤中被检测到,而且超过国家标准多倍。 处理有机物的一般方法可分为三大类[1]:物理方法:主要有吸收法、洗脱法、萃取法、蒸馏法与汽提法等;化学方法:如光催化氧化法、超临界水氧化法、湿式氧化法、以及声化学氧化法等,这
一方法应用较多;生物方法:包括植物修复,动物修复与微生物降解三类技术。与其她处理方法相比,微生物降解有机物具有无可比拟优势: (1)微生物可将有机物彻底分解成CO2与H2O,永久的消除污染物,无二次污染; (2)降解过程迅速,费用低,为传统物理、化学方法费用的30%～50%; (3)降解过程低碳节能,符合现在节能减排的环保理念。 2 微生物降解有机物的机理及影响因素 2、1 微生物降解有机物的机理 用于降解有机物的微生物主要有细菌与真菌,降解的方式主要包括堆肥法、生物反应处理与厌氧处理等,但每一过程都就是利用微生物的代谢活动把有机污染物转化为易降解的物质甚至矿化[2]。以多环芳烃(PAHs)[3~4]与农药[5]的降解为例来说明。 2.1.1 微生物对多环芳烃(PAHs)的降解 微生物之所以能降解多环芳烃依赖于它们对多环芳烃的代谢。微生物通过两种方式对PAHs进行代谢:1 ) 以PAHs作为唯一的碳源与能源:2 ) 把PAHs与其它有机质进行共代谢降解。研究表明许多微生物能以低分子量的PAHs (双环或三环) 作为唯一的碳源与能源,并将其完全矿化。而四环或多环的PAHs的可溶性差,比较稳定,难以降解,一般要通过共代谢方式降解。研究又表明,微生物在有氧与无氧条件下都能对多环芳烃进行降解。 (1)共代谢降解 高分子量的多环芳烃的生物降解一般均以共代谢方式开始。共代谢作用可以提高微生物降解多环芳烃的效率,改变微生物碳源与能源的底物结构,增大微生物对碳源与能源的选择范围,从而达到难降解的多环芳烃最终被微生物利用并降解的目的。 在有其她碳源与能源存在的条件下,微生物酶活性增强,降解非生长基质的效率提高,也称为共代谢作用。烃类的降解的初始阶段都就是通过加氧酶的作用在碳链上加上氧原子, 再经过一系列的