污染物的生物降解精要.ppt

微生物对污染物的降解与转化 生物降解 ⒈定义：（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。 将有机物彻底分解至释放出无机产物CO2与H2O，则称终极降解（ultimate biodegradation）。 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称为生物转化（biotransformation或bioconversion）。 为什么利用微生物？ 生长速度快，生长旺盛； 数量大； 代谢类型多样化； 适应性强； 降解性的质粒(plasmid) 降解性质粒：在假单胞菌属(Pseudomonas)中发现。 它们可编码一系列能降解复杂物质的酶,从而能利用一般细菌所难以分解的物质作碳源。 这些质粒以其所分解的底物命名, CAM(樟脑)质粒, OCT(辛烷)质粒, XYL(二甲苯)质粒, SAL(水杨酸)质粒, MDL(扁桃酸) 质粒, NAP(萘)质粒 TOL(甲苯)质粒等。 环境污染物质分解途径 ： 光分解 化学分解（自然分解） 生物分解 生物分解作用最大，具有重要地位和作用。 可生物降解性（biodegradability）：是指化合物被生物降解的可能性及其难易程度。 分为3种类型： ①可生物降解物质：单糖、蛋白质、淀粉、核酸等； ②难生物降解物质：这类物质能被微生物降解，但时间较长，如纤维素、某些农药和烃类等； ③不可生物降解物质：如塑料、尼龙等。 研究的意义？ 重要的实践意义： 对污染物的治理有着指导性； 可生物降解，处理后排放； 难降解的污染物，控制排放，或改革工业流程、改变产品化学结构； 不可生物降解，停止生产。 基质的可生物氧化率 常应用瓦氏（Warburg，亦称华氏）呼吸仪进行测定。 呼吸代谢作用释放出的CO2量或消耗了的O2量 基质的生化呼吸曲线 微生物降解试验 土壤消毒试验 ： 新开发的农药可生物降解性的评定 微生物降解试验 培养液中降解试验 ： 包括物理外观上的变化，诸如浊度、颜色与色度、嗅味等； 微生物学的变化，诸如菌数、生物量及生物相等； 化学变化，如pH、COD、BOD，特别是该污染物的浓度变化。 微生物降解试验 脱氢酶活性 在含有污染物的培养液中微生物脱氢酶活性有所增加，则说明微生物能利用该污染物以供生长繁殖，具有可生物降解性。 微生物降解试验 ATP 凡在含有污染物培养液中生活的微生物体中ATP量增长，说明微生物对该污染物可以降解。 放射性14C标记 将此种标记污染物加入消毒土壤试验或培养液微生物降解试验中，检测土壤或水体中释放的14CO2，计算其回收率，从而评定该污染物的可生物降解性 微生物降解污染物的一般途径 矿化作用（mineralization）指有机污染物在一种或多种微生物的作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物含氮化合物、含磷化合物、含硫化合物和含氯化合物等的过程。 矿化作用是彻底的生物降解，即终极降解； 矿化作用过程包括氧化、还原、水解、脱水、脱氨基、脱羧基、脱卤和裂解等生化反应。 共代谢作用 （cometabolism ） 　难降解的有机化合物不能直接作为碳源或能源物质被微生物利用，当环境中存在其他可利用的碳源或能源时，难降解有机化合物被利用，这样的代谢过程称为共代谢作用。 ①靠降解其他有机物提供能源：例如直肠梭菌（Clostridium rectum）需有蛋白胨类物质存在才降解丙体666； ②靠其他微生物协同作用：如农药二嗪农的嘧啶基环，需链霉菌和节杆菌共同协作才能降解，两菌各自单独存在则不起作用； ③先经别的物质诱导：如一种铜绿假单胞菌要经正庚烷诱导才产生羟化酶系，使链烷羟基化为相应的醇。 影响微生物降解转化因素 物质的化学结构 共代谢作用 环境物理化学因素 降解或转化污后生成的中间体或终产物 有机污染物的微生物净化 人工合成物微生物净化 无机污染物微生物净化 Ⅰ有机污染物净化机理 净化本质：微生物转化为无机物 途径： 好氧分解与厌氧分解 各类有机污染物的微生物转化 1．纤维素的转化 成分：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。 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 TCA循环 聚糖酶