第七章对污染物质的降解和转化

第七章微生物对污染物质的降解和转化第一节概述一、生物降解与生物转化的概念1、生物降解2、生物转化二、微生物降解转化污染物的巨大潜力巨大潜力的原因：1、自然突变形成新的变种2、形成诱导酶适应新的环境三、有机污染物的生物降解性的测试方法1．测定有机污染物的可生物氧化率（瓦氏呼吸仪）2．BOD5/COD或BOD5/TOD（初步判定）3．测有机污染物的生化呼吸曲线4．微生物降解实验（1）．土壤消毒试验—多用于新农药的可生物降解性评定。（2）.培养液降解试验5．其他测定指标，如脱氢酶活性、ATP量、14C标记四、降解污染物的一般途径1、矿化作用：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和简单无机化合物的过程。2、共代谢作用：一些难降解的有机化合物不能直接被微生物利用，而只有当环境中存在其他可利用的化合物或其他微生物时，难降解有机化合物才能被利用的代谢过程。五、影响降解转化的生态学因素1、物质的化学结构2、共代谢作用3、环境物理化学因素简单的复杂的脂肪族芳香族多环芳烃不饱和饱和直链支链多支链的某些功能团4、降解或转化后生成的中间体或终产物第二节微生物对有机污染物的降解1．石油成分的生物降解性A．链长度链中等长度（C10-C18）＞链很长的（C24以上）＞短链B．链结构直链支链不饱和饱和烷烃芳烃一、石油的降解2.石油的降解途径在加氧酶的催化作用下，将分子氧键合到有机污染物中，形成一种含氧的中间产物。3．降解石油的微生物能降解石油的微生物很多：细菌——假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌——诺卡氏菌酵母菌——假丝酵母霉菌——青霉属、曲霉属藻类——蓝藻和绿藻4．影响石油降解的因素（1）、油的物理状态（2）、温度（3）、营养物质（4）、氧气（5）、微生物间的相互影响：共代谢作用和抑减效应5．石油降解微生物的实际应用（1）、石油探查（乙烷检测）（2）、石油精炼（3）、石油微生物的菌体研究二、芳香族与卤代烃类1、多氯联苯类降解菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌以及沙雷氏菌的突变体通过共代谢完成氯苯的完全降解。多氯联苯类降解3、多环芳烃(PAHs)多环芳烃是指具有三个或三个以上的苯环结构的芳香化学物质。多环芳烃的衍生物多具有强烈的致癌性。多环芳烃的降解菌：气单胞菌属、芽孢杆菌束、黄杆菌属、假单胞菌属等2、二恶英来源：垃圾焚烧农药生产中的副产品纸浆的氯气漂白过程多环芳烃降解反应：三、农药的降解化学成分：有卤素、磷酸基、氨基、硝基、羟基及其它取代物的简单烃骨架（有机磷、有机锡、有机氯等）四、洗涤剂的降解1、洗涤剂分类：可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。2、降解洗涤剂的微生物细菌：假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱单胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌放线菌：诺卡氏菌洗涤剂降解反应：五、塑料的降解危害：白色污染(1)土地板结(2)被海鸟及海洋哺乳动物误食，致使这些动物消化系统停滞，引起死亡。(3)影响景观目前发现能降解塑料的微生物，种类很少，而且降解速度缓慢。他们主要是细菌、放线菌、曲霉中的某些成员。塑料降解反应：六、其他类有机污染物1、氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈类化合物汞的甲基化是由微生物依靠甲基化辅酶形成的。汞甲基化微生物：细菌——甲烷菌、匙形梭菌、荧光假单胞菌、大肠埃希氏菌、产气肠杆菌、巨大芽孢杆菌真菌——粗糙链孢霉、黑曲霉、酿酒酵母等。一、汞第三节微生物对重金属的转化1、微生物对汞的甲基化作用Hg2+———→Hg+-CH3—————→Hg(CH3)2甲基化辅酶甲基化辅酶Hg2、微生物对汞的还原作用Hg+-CH3+2HHg+CH4+H+Hg+Cl2+2HHg+2HCl细菌——假单胞菌、大肠杆菌等，这种菌又称为“抗汞细菌”，能把甲基汞吸收到细胞内，在体内转化为元素汞。二、其它重金属的转化其它重金属的转化与汞的情况十分相似，重金属普遍可以被微生物甲基化，而且甲基化的重金属普遍毒性大为提高，这些金属包括砷、硒、铅、锡、镉、锑等。甲基砷酸砷酸盐二甲基次砷酸二甲基砷三甲基砷1、砷的形态转化—甲基化：Mn2+Mn4+锰氧化细菌Cr6+Cr3+铬还原细菌2、砷的价态转化：As3+As5+