影响污染物生物降解的因素共35页文档
微生物对环境中污染物的生物降解研究
微生物对环境中污染物的生物降解研究污染物对环境的危害已经引起了广泛关注，这些污染物在环境中的存在威胁着人类和其他生物的健康。
为了减少和消除污染物对环境的影响，科学家们一直在寻找有效的方法。
而微生物的生物降解能力在这方面发挥了重要作用。
本文将介绍微生物对环境中污染物的生物降解研究，包括其机理、应用和未来的挑战。
一、微生物生物降解的机理微生物是一类微小的生物体，包括细菌、真菌和藻类等。
它们能够分解和转化环境中的有机物，并将其转化为无害的物质。
微生物生物降解的机理主要包括酶的产生、代谢途径和基因调控等方面。
1. 酶的产生微生物通过产生特定的酶来降解污染物。
这些酶能够与污染物结合并催化其降解反应。
不同的微生物针对不同的污染物产生特定的酶，从而实现对不同污染物的降解。
2. 代谢途径微生物通常通过特定的代谢途径来降解污染物。
这些代谢途径包括氧化还原、降解和转化等过程。
微生物通过这些代谢途径将有机物分解为简单的无机物或能够进一步转化的有机物，从而实现对污染物的降解。
3. 基因调控微生物在适应环境中的污染物降解过程中，往往需要调控特定的基因。
这些基因能够编码特定的酶和蛋白质，从而使微生物能够适应并降解特定的污染物。
二、微生物生物降解的应用微生物生物降解技术在环境治理和废物处理中得到了广泛应用。
以下将介绍几个常见的应用领域。
1. 土壤和水体治理土壤和水体中的有机污染物对生态系统造成了严重威胁，微生物生物降解技术可以有效地降解这些污染物。
通过引入适当的微生物群落，可以在污染土壤和水体中将有机污染物转化为无毒的物质，从而恢复生态系统的健康状态。
2. 油污处理石油和石化产品的泄漏对海洋和土地环境造成了严重的污染。
微生物生物降解技术被广泛应用于油污的处理过程中。
通过利用特定的微生物群落，可以将石油中的有机污染物转化为无毒的物质，并最大程度地减少对环境的损害。
3. 废水处理废水中的有机物和重金属对水质造成了严重污染。
微生物生物降解技术可以用于废水处理过程中。
影响污染物降解的生物因素
影响污染物降解的生物因素影响污染物降解的生物因素可以大体从三方面分析下：一、有机物结构与生物可降解性生物降解有机物的难易程度与有机物的结构特征有很大的关系。
首先，有机物生物降解的机理是：1、水中溶解的有机物能否扩散穿过细胞壁，是由分子的大小和溶解度决定的。
目前认为低于12个碳原子的分子一般可以进入细胞。
至于有机物分子的溶解度则由亲水基和疏水基决定的，当亲水基比疏水基占优势时，其溶解度就大。
2、不溶于水的有机质,其疏水基比亲水基占优势,代谢反应只限于生物能接触的水和烃的界面处。
尾端的疏水基溶进细胞的脂肪部分并进行β－氧化。
有机物以这种形式从水和烃的界面处被逐步拉入细胞中并被代谢。
微生物和不溶的有机物之间的有限接触面，妨碍了不溶解化合物的代谢速度。
3、有机物分子中碳支链对代谢作用有一定影响。
一般情况下，碳支链能够阻碍微生物代谢的速度,如正碳化合物比仲碳化合物容易被微生物代谢,叔碳化合物则不易被微生物代谢。
这是因为微生物自身的酶须适应链的结构，在其分子支链处裂解，其中最简单的分子先被代谢。
叔碳化合物有一对支链，这就要把分子作多次的裂解。
具体来说，结构简单的有机物一般先降解，结构复杂的一般后降解。
二、共代谢作用共代谢的概念：有一类物质称为外生物质或异生物质，是指一些天然条件下并不存在的由人工合成的化学物质，例如杀虫剂，杀菌剂和除草剂等，其中许多有易被各种细菌或真菌降解，有些则需添加一些有机物作为初级能源后才能降解，这一现象称为共代谢。
共代谢过程不但提出了一种新的代谢现象 ,而且已被作为一种生化技术在芳香族化合物生物解研究中得到应用。
G ihon等以共代谢为手段 ,分离和确定了卤代苯和对氯甲苯的假单胞菌的氧化产物 ,这有助于研究氧进入芳香环的机制。
F ocht和Alexander等应用共代谢技术建立了 DDT的环断裂机制。
Horvath 利用共代谢反应步骤少的优点 ,分别确定了 2 ,3 ,6 —三氯苯甲酸降解过程中所含的氧化、脱氢和脱卤反应 ,从而发现了无色杆菌代谢2 ,3 ,6 —三氯苯甲酸的途径。
环境污染物的生物降解机理研究
环境污染物的生物降解机理研究近年来，环境污染问题日益凸显，对人类和生态环境造成了深刻的影响。
其中，环境污染物的生物降解机理研究备受关注。
生物降解是指生物体内或周围，通过生物反应将有机化合物分解成更简单、更容易被环境接受的化合物的过程。
在环境污染物的处理和修复中，生物降解被认为是一种高效、经济、环保的生物技术。
1. 生物降解机理基础生物降解主要依赖于微生物的作用。
微生物活动的三种基本生命要素是碳源（有机物）、能量源和氮、磷、钾等元素的来源。
碳源是微生物体内构造生物大分子（如蛋白质、核酸等）的主要物质基础。
能量源则在微生物细胞内被氧化降解转化为高能反应中产生的ATP等化学能，来维持细胞生长繁殖所必须的各种生物体系和代谢过程。
此外，氮、磷、钾等元素也是微生物必需的元素，对微生物的生长和代谢其作用同样重要。
2. 生物降解物质种类生物降解的物质种类繁多，包括有机物、无机物和有机物与无机物的复合物。
其中，有机物降解是最常见的，如油类、石油化学品、烷基苯、酚、农药、色素等。
此外，微生物也能降解在水、空气和土壤种广泛存在的无机物，如汞、碱金属、氯化物、硫酸盐等。
3. 生物降解机理研究生物降解机理的研究，主要是解析微生物的代谢途径和代谢机制。
在代谢途径方面，细菌利用糖分通过糖酵解或光合作用进行代谢，合成ATP等高能物质来满足生命活动所需能量。
另外，微生物先通过转化过程所产生的酶，将目标有机物质转化成能够被细胞摄取的物质。
通过代谢反应使被转化的物质改变形态和结构，变成相对无害的物质。
4. 生物降解技术应用生物降解技术具有很强的环境友好性和经济性，是高效解决环境污染问题的有效手段。
生物降解主要有微生物处理法、植物处理法和动物处理法等多种技术路线。
其中，微生物处理法获得了广泛应用。
生物降解技术的应用在各个行业都具有很高的实用价值和技术创新意义。
5. 生物降解未来发展趋势随着环保意识的提高和技术的进步，生物降解技术将得到更加深入的研究和应用。
第二章污染物的降解讲述资料
例3：玉垒环境技术公司生产的高温放线菌为主的复合菌剂 （YL活性生物复合剂H15）用于苏州河程家桥河段污水处理， 180天内对底泥中有机物降解率为20%左右，促进了底泥的矿 化 （3）基因工程菌——将具有降解性的质粒转移到一些能在污水 和污染土壤中生存的菌体内，定向构建高效降解污染的工程菌 • 细菌的降解能力由质粒控制，目前已发现降解性质粒30多种； 如：假单胞菌属中的石油降解质粒 • 目前，世界上已构建出多种降解难降解化合物的工程菌；
（2）有助于深入认识污染物在环境中的迁移转化规律和了解这 些污染物对自然界物质转化循环的影响，为控制污染、保
护环境提供理论依据； （3）与保护人类健康和自然界生态平衡有密切关系；
1. 污染物降解微生物
（1）土著微生物——从自然界（土壤、水体）筛选驯化，对污 染物降解和转化过程较复杂，通常分步进行，多种微生物和酶 共同作用；
图2-4 化学品解毒历程
（3）解毒作用
A. 对酯键或酰胺键的水解脱毒； B. 苯环或脂肪链上的羟基化，以OH取代H使毒物失去毒性； C. 杀虫剂中氯和其他卤素的脱卤； D.杀虫剂中与氯、氧或硫相连甲基和烷基的去甲基和去烷基； E. 对有毒酚类物的甲基化，使酚类物钝化； F. 将硝基还原成氨基，以减轻基质的毒性； G. 醚草通脱氨基，变为无毒物；
例：超级细菌——Chapracarty等将假单胞菌属中不同菌株的 CAM、OCT、SAL、NAH四种降解性质粒结合转移到同一个 菌株中，构建成一株能同时降解芳香烃、多环芳烃和脂肪烃的 “超级细菌”，用于海上溢油污染消除。该菌能将天然菌要花 一年以上才能消除的浮油缩短为几个小时，被誉为在污染治理 工程菌的构建上的第一块里程碑。 • 基因工程菌环境释放后的安全性控制 方法：遗传缺陷、自杀基因
氨水的生物降解过程及影响因素
氨水的生物降解过程及影响因素氨水是一种含氨的溶液，主要由氨气溶解于水中而得。
它具有广泛的应用领域，包括工业，农业，医药和环境等方面。
然而，由于其具有毒性和腐蚀性，未经适当处理的氨水会对环境造成严重的污染。
因此，研究氨水的生物降解过程及影响因素对于环境保护具有重要意义。
氨水的生物降解是指利用微生物将有机废水中的氨氮转化为无害的产物的过程。
这种生物降解过程主要依靠氨氧化菌和硝化细菌来完成。
首先，氨氧化菌将氨氮氧化为亚硝酸盐，然后硝化细菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，从而完成氨氮的降解。
生物降解过程中的关键因素有很多，下面会对其中的一些进行详细介绍。
1.温度：生物降解过程对于温度相当敏感。
适宜的温度范围有助于维持微生物的活力，促进其代谢活动。
一般来说，25-35摄氏度是最适合氨水生物降解的温度范围。
2. pH值：pH值对于生物降解过程也有重要影响。
过高或过低的pH值可能会抑制微生物的生长和代谢活动。
适宜的pH范围通常为7-8之间。
3. 溶液中的溶解氧浓度：氧是氨氧化和硝化过程的必需因子。
高溶解氧浓度有利于提供足够的氧气供应，促进微生物的代谢活动。
因此，在氨水生物降解过程中，保持溶解氧的充足供应是必要的。
4. 有机物质浓度：有机物质可以作为微生物生长和代谢的营养来源。
适量的有机物质可以促进微生物的生长和氨水的生物降解速率。
然而，有机物质过多可能会导致微生物的过度繁殖，从而影响降解效果。
5. 微生物的种类和数量：不同类型的微生物对于氨水生物降解过程具有不同的降解效率。
一般来说，氨氧化菌和硝化细菌在氨水生物降解中起到关键作用。
因此，保持合适种类和数量的微生物是实现高效降解的重要因素。
此外，还有其他因素，如搅拌速度，营养盐的浓度和微生物的生长环境等，都对氨水生物降解的过程和效果有一定的影响。
在实际的应用中，为了促进氨水的生物降解，可以采取以下措施：1.调整环境条件：在处理氨水过程中，及时调整温度、pH值和溶解氧浓度等因素，以最优的条件来维持微生物的生长和降解活性。
第4章 污染物的生物降解和转化(共108张PPT)
二、微生物对污染物的作用
• 微生物通过氧化（β-氧化、环氧化、硫氧化、甲基氧化等）、 还原（硫酸盐还原、双键还原、三键还原）、水解、脱基（脱卤、 脱氨基、脱羧基）、羟基化反应、酯化反应以及代谢（氨代谢、 肟代谢、腈氨代谢）等一种或多种生理生化反应，使有机物发生
转化、分解或降解。
• 微生物与污染物间会发生共代谢、激活、去毒、吸着作用； • 污染物在被微生物降解时存在着阈值现象；
如：假单胞菌属中的石油降解质粒
• 目前，世界上已构建出多种降解难降解化合物的工程菌；
例：超级细菌——Chapracarty等将假单胞菌属中不同菌株的CAM、 OCT、SAL、NAH四种降解性质粒结合转移到同一个菌株中，构建成一
株能同时降解芳香烃、多环芳烃和脂肪烃的 “超级细菌”，用于海上 溢油污染消除。该菌能将天然菌要花一年以上才能消除的浮油缩短为几 个小时，被誉为在污染治理工程菌的构建上的第一块里程碑。
污染物在被微生物降解时存在着阈值现象；
见图4-3 后生成硫化氢的过程；
农药对于农业是十分重要的。
图4-3 纯培养中的一些共代谢基质及其产物
（2）共代谢的原因
❖ 提出了各种假设，但都有局限性，主要原因有：
A. 微生物的吸收与同化能力
B.
微生物不能在某种基质上生长的原因并不是由于微生物无法分解代
谢这种物质，而是由于微生物本身缺乏吸收、同化其氧化产物的能力。
RNH-CH3+O
RNH2+HCHO
CH3(CH2)nCH3+O
CH3(CH2)nCH2OH
RCH2NH2+O
RCHO+2H
R-O-CH3+O
R-OH+HCHO
第十章微生物对环境污染物的降解和转化
小结 人工合成的难降解有机化合 物
• 难———对于自然生态环境系统,如果一种化合物滞留可达几个月或几年之久,或在人工生物处理系统, 几小时或几天之内还未能被分解或消除
• 种类：稳定剂、表面活性剂、人工合成的聚合物、杀虫剂、除草剂以及各种工艺流程中的废品等。
• 提问：为什么这些有机物难于生物降解？ • 微生物缺乏相应的水解酶
• (2)具有降解质粒 • (3)形成突变体
→ 矿化盐
无毒无臭！
2020/12/13
4
第四页，共33页。
• 微生物降解污染物的影响因素 • (1)污染物的化学结构
• (2)环境条件 • (3)共代谢(微生物依赖可利用碳源和能源在正常生长过程中氧化非生长基质的过程, P180)
2020/12/13
5
29
第二十九页，共33页。
提问：为什么微生物进行汞的甲基化？
• 趋利避害——解毒
V1、V2为进出速 度
汞 V1
甲基汞 V2
V2＞ V1
解毒
2020/12/13
30
第三十页，共33页。
4.甲基汞的降解
事实上通常情况甲基汞在天然水体中的浓度十分低 ？
有机汞
还原 Hg
• 甲基汞降解微生物：柠檬酸杆菌、假单胞菌、节杆菌、
生物毒性急性慢性致癌致畸变?最典型的一个例子就是杀虫剂ddt二氯二苯三氯乙烷由于氯代基数量大在自然界的半衰期长达半年以上由于ddt不溶于水而易溶于脂肪因而可在动物脂肪组织中堆积并沿着食物链在逐级向上不断积累引起生物各种急慢性中毒
2020/12/13
1
第一页，共33页。
• 有机污染物生物净化
• 天然物质、人工合成物质
•
隐球菌
影响污染物生物降解的因素共35页文档
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
END
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利