第二章-微生物对污染物的降解与转化1.优秀PPT.ppt

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1、其次章其次章 微生物微生物对污对污染物的降解与染物的降解与转转化化 第一节第一节 微生物降解理论基础微生物降解理论基础其次节其次节 微生物对常见污染物的降解与转化微生物对常见污染物的降解与转化第三节第三节 有机物的结构与生物降解性有机物的结构与生物降解性 一、微生物对污染物降解与转化的特点一、微生物对污染物降解与转化的特点1.1.1.1.微生物个体微小，比表面积大，代谢速率大微生物个体微小，比表面积大，代谢速率大微生物个体微小，比表面积大，代谢速率大微生物个体微小，比表面积大，代谢速率大2.2.2.2.种类繁多，分布广泛，代谢类型多样种类繁多，分布广泛，代谢类型多样种类繁多，分布广泛，代谢类型

2、多样种类繁多，分布广泛，代谢类型多样3.3.3.3.微生物具有多种降解酶微生物具有多种降解酶微生物具有多种降解酶微生物具有多种降解酶4.4.4.4.微生物繁殖快，易变异，适应性强微生物繁殖快，易变异，适应性强微生物繁殖快，易变异，适应性强微生物繁殖快，易变异，适应性强5.5.5.5.微生物具有巨大的降解实力微生物具有巨大的降解实力微生物具有巨大的降解实力微生物具有巨大的降解实力第一节第一节 微生物降解理论基础微生物降解理论基础（1 1）降解性质粒降解性质粒 降解难降解化合物的酶类大多是由质粒限制的，降解难降解化合物的酶类大多是由质粒限制的，降解难降解化合物的酶类大多是由质粒限制的，降解难降解化

3、合物的酶类大多是由质粒限制的，这类质粒被称为降解质粒。这类质粒被称为降解质粒。这类质粒被称为降解质粒。这类质粒被称为降解质粒。5.5.微生物具有巨大的降解实力微生物具有巨大的降解实力（2）共代谢）共代谢 P282石油石油多环芳烃化合物多环芳烃化合物双环或三环双环或三环四环或多环四环或多环假单胞菌假单胞菌（唯一碳源和能源）（唯一碳源和能源）不支持不支持 假单胞菌假单胞菌+四环或多环芳烃化合物四环或多环芳烃化合物+双环或三环芳烃化合物双环或三环芳烃化合物n微生物在利用生长基质微生物在利用生长基质A A时（从中获得能量、碳源），时（从中获得能量、碳源），同时非生长基质同时非生长基质B B（不能从中获

4、得能量、碳源或其他任（不能从中获得能量、碳源或其他任何养分）也伴随着发生氧化或其它反应何养分）也伴随着发生氧化或其它反应共代谢共代谢OK 共代谢特点共代谢特点n 不导致细胞质量或能量的增加，不促进其本不导致细胞质量或能量的增加，不促进其本 身的生长。身的生长。n 使有机物得到修饰或转化，但不能使其分子使有机物得到修饰或转化，但不能使其分子完全分解。完全分解。共代谢原理共代谢原理共代谢原理共代谢原理靠降解其它有机物供应能源或碳源；靠降解其它有机物供应能源或碳源；靠降解其它有机物供应能源或碳源；靠降解其它有机物供应能源或碳源；依靠其他微生物的协同作用；依靠其他微生物的协同作用；依靠其他微生物的协同

5、作用；依靠其他微生物的协同作用；相像物诱导产生相应的诱导酶，被转化为不完全氧化相像物诱导产生相应的诱导酶，被转化为不完全氧化相像物诱导产生相应的诱导酶，被转化为不完全氧化相像物诱导产生相应的诱导酶，被转化为不完全氧化产物。产物。产物。产物。本质：最初的酶系作用的本质：最初的酶系作用的本质：最初的酶系作用的本质：最初的酶系作用的底物专一性较低底物专一性较低底物专一性较低底物专一性较低（E1E1E1E1），后面酶系作用），后面酶系作用），后面酶系作用），后面酶系作用的的的的底物专一性较高底物专一性较高底物专一性较高底物专一性较高（E2 E2 E2 E2），无法识别前面酶系的产物），无法识别前面酶系

6、的产物），无法识别前面酶系的产物），无法识别前面酶系的产物(B)(B)(B)(B)。E1 E2 E3E1 E2 E3E1 E2 E3E1 E2 E3 A B C D E CO2+A B C D E CO2+A B C D E CO2+A B C D E CO2+能量能量能量能量 E1 E2E1 E2E1 E2E1 E2 AB AB AB AB（3）混合菌株作用（混合培育）混合菌株作用（混合培育）P278/322n矿化矿化矿化矿化 也称终极生物降解，指有机物生物降解为也称终极生物降解，指有机物生物降解为也称终极生物降解，指有机物生物降解为也称终极生物降解，指有机物生物降解为二氧化碳二氧化碳二氧化

7、碳二氧化碳和水和水和水和水的过程。的过程。的过程。的过程。在自然界，第一个菌株的共代谢产物可在其在自然界，第一个菌株的共代谢产物可在其次个菌株的作用下接着共代谢或完全矿化。次个菌株的作用下接着共代谢或完全矿化。n 混合培育菌株的降解实力大大高于单个菌株的纯培育。混合培育菌株的降解实力大大高于单个菌株的纯培育。n 有机物的转化广义上可以定义为两种：有机物的转化广义上可以定义为两种：矿化作用和共代谢作用矿化作用和共代谢作用混合菌株作用的机制混合菌株作用的机制n 互朝气制互朝气制 n 共朝气制共朝气制 单独均可降解，混合培育增加效率单独均可降解，混合培育增加效率 不同微生物产生的酶有差异，共同的作用

8、提高了降解效率不同微生物产生的酶有差异，共同的作用提高了降解效率 单独不能降解，共同培育可降解单独不能降解，共同培育可降解彼此之间为对方供应：生长因子，能利用的碳源，消彼此之间为对方供应：生长因子，能利用的碳源，消退有毒中间产物，保持退有毒中间产物，保持pHpH平衡，消退反馈抑制等。平衡，消退反馈抑制等。（4）共代谢和混合菌株作用意义）共代谢和混合菌株作用意义n大大拓展对难降解有机污染物的作用范围大大拓展对难降解有机污染物的作用范围 n提高困难有机污染物的降解率提高困难有机污染物的降解率 n污染处理时，可以通过诱导共代谢作用的发污染处理时，可以通过诱导共代谢作用的发 生，降解难降解污染物。生，

9、降解难降解污染物。给微生物生态系统添加可给微生物生态系统添加可支持微生物生长支持微生物生长的、化学结构与污染物类似的、化学结构与污染物类似的物质，进而诱导的物质，进而诱导共代谢作用的发生。共代谢作用的发生。二、微生物群落的代谢机制二、微生物群落的代谢机制(P280)1.1.供应特殊养分物质供应特殊养分物质 主要是生长因子类物主要是生长因子类物质质假单孢菌属假单孢菌属(Pseudomonas)诺卡氏菌属诺卡氏菌属(Nocadia sp.)产生诞生物素产生诞生物素Nocadia sp.才具备降解环己烷的实力才具备降解环己烷的实力2.2.去除生长抑制物质去除生长抑制物质CH4该群落中的其他菌该群落中

10、的其他菌假单孢菌抑制CH3OH该群落中的其他菌为：黄杆菌、不动小杆菌氧化3.3.改善单个微生物的基本生长参数改善单个微生物的基本生长参数n n微生物之间构成了类似食物链的关系微生物之间构成了类似食物链的关系微生物之间构成了类似食物链的关系微生物之间构成了类似食物链的关系n n 如降解苔黑酚的如降解苔黑酚的如降解苔黑酚的如降解苔黑酚的3 3 3 3种细菌之间的状况种细菌之间的状况种细菌之间的状况种细菌之间的状况苔黑酚苔黑酚假单孢菌假单孢菌中间代谢产物中间代谢产物 扩展短杆菌、扩展短杆菌、扩展短杆菌、扩展短杆菌、短小杆菌短小杆菌短小杆菌短小杆菌其他代谢物其他代谢物4.4.对底物的协调利用对底物的协

11、调利用 单个微生物对某种物质无降解实力，但混合后则单个微生物对某种物质无降解实力，但混合后则单个微生物对某种物质无降解实力，但混合后则单个微生物对某种物质无降解实力，但混合后则能够降解该物质。能够降解该物质。能够降解该物质。能够降解该物质。uu除草剂茅草枯的降解除草剂茅草枯的降解 混合菌株的降解率比单个菌株的降解率高混合菌株的降解率比单个菌株的降解率高混合菌株的降解率比单个菌株的降解率高混合菌株的降解率比单个菌株的降解率高20%20%20%20%。Arthrobactersp.u杀虫剂二嗪哝的降解杀虫剂二嗪哝的降解二嗪哝Streptomycessp.Arthrobactersp.Strepto

12、mycessp.被降解6.6.电子转移电子转移5.5.共代谢共代谢n n两种紧密结合的产甲烷菌群落两种紧密结合的产甲烷菌群落两种紧密结合的产甲烷菌群落两种紧密结合的产甲烷菌群落 （methanobacillus omelianskimethanobacillus omelianskimethanobacillus omelianskimethanobacillus omelianski）：）：）：）：CH3CH2OHCH3COOH+H2产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌CO2+H2CH4产产产产 甲甲甲甲 烷烷烷烷 菌菌菌菌7.7.供应一种以上初级底物利用者供应一种以上初级底物利

13、用者n n有一种以上初始利用者存在，每个初始利有一种以上初始利用者存在，每个初始利用者都能完全代谢底物。用者都能完全代谢底物。n n一类降解除草剂一类降解除草剂Fermon(N,N-Fermon(N,N-二甲基二甲基-N-N-苯基苯基脲脲)的微生物群落，包括的微生物群落，包括3 3种种CorynformsCorynforms菌、菌、1 1种假单孢菌和一种产碱菌种假单孢菌和一种产碱菌(Alicaligenes(Alicaligenes sp.)sp.)，它们均能够单独降解，它们均能够单独降解FermonFermon。混合培。混合培育菌株的降解实力大大高于单个菌株的纯培育菌株的降解实力大大高于单个

14、菌株的纯培育。育。三、影响微生物对物质降解转化作用的因素三、影响微生物对物质降解转化作用的因素（2 2 2 2）生长时期）生长时期）生长时期）生长时期 1.1.微生物的微生物的代谢活性代谢活性（1 1）种类）种类）种类）种类（3 3 3 3）适应与）适应与）适应与）适应与驯化驯化驯化驯化 驯化驯化驯化驯化 一种定向选育微生物的方法与过程，一种定向选育微生物的方法与过程，一种定向选育微生物的方法与过程，一种定向选育微生物的方法与过程，通过人工措施使微生物逐步适应某特定条件，通过人工措施使微生物逐步适应某特定条件，通过人工措施使微生物逐步适应某特定条件，通过人工措施使微生物逐步适应某特定条件，最终

15、获得具有较高耐受力和代谢活性的菌株。最终获得具有较高耐受力和代谢活性的菌株。最终获得具有较高耐受力和代谢活性的菌株。最终获得具有较高耐受力和代谢活性的菌株。2.2.目标化合物特征目标化合物特征 有机物的结构与生物降解性的关系有机物的结构与生物降解性的关系有机物的结构与生物降解性的关系有机物的结构与生物降解性的关系3.3.环境因素环境因素实际应用中，可依据须要调控实际应用中，可依据须要调控某些非生物因子，使生物降解某些非生物因子，使生物降解或矿化反应达到最佳。或矿化反应达到最佳。n n养分养分养分养分n n温度温度温度温度n npHpHpHpHn n溶解氧溶解氧溶解氧溶解氧第三章第三章 微生物对

16、污染物的降解与转化微生物对污染物的降解与转化 第一节第一节 微生物降解理论基础微生物降解理论基础其次节其次节 微生物对常见污染物的降解与转化微生物对常见污染物的降解与转化第三节第三节 有机物的结构与生物降解性有机物的结构与生物降解性 1.1.微生物分解有机物的作用微生物分解有机物的作用其次节其次节 微生物对常见污染物的降解与转化微生物对常见污染物的降解与转化有机物的有机物的净化过程净化过程的三阶段的三阶段净化本质净化本质微生物转化有机物为无机物微生物转化有机物为无机物依靠依靠好氧分解与厌氧分解好氧分解与厌氧分解 微生物分解有机物的作用可总括成如下图式：微生物分解有机物的作用可总括成如下图式：复

17、杂有机物复杂有机物简单有机物简单有机物需氧微生物需氧微生物胞内酶胞内酶厌氧微生物厌氧微生物胞内酶胞内酶微生物微生物胞外酶胞外酶COCO2 2、H H2 2O OCOCO2 2、H H2 2O O、H H2 2、CHCH4 4、H H2 2S S及有机酸、醇、及有机酸、醇、酮、醛等未完全氧酮、醛等未完全氧化产物化产物好氧生物分解好氧生物分解厌氧生物分解厌氧生物分解1.微生物分解有机物的作用细菌细菌是其中的主力军是其中的主力军原理原理原理原理：好氧有机物呼吸好氧有机物呼吸 C COC CO2 2 +碳酸盐和重碳酸盐碳酸盐和重碳酸盐H HH H2 2O ON NHN NH3 3 HNO HNO2 2

18、 HNO HNO3 3S HS H2 2SOSO4 4P HP H3 3POPO4 4 矿化盐矿化盐（1 1）好氧分解）好氧分解厌氧细菌厌氧细菌原理：原理：原理：原理：发酵、厌氧无机盐呼吸发酵、厌氧无机盐呼吸C RCOOHC RCOOH（有机酸）（有机酸）CHCH4 4+CO+CO2 2N RCHNH2COOH N RCHNH2COOH NHNH3 3（臭味臭味臭味臭味）+有机酸（有机酸（臭味臭味臭味臭味）S S H H2 2S S（臭味臭味臭味臭味）P POP PO4 43-3-（2 2 2 2）厌氧分解）厌氧分解）厌氧分解）厌氧分解2.2.微生物对各类有机污染物的分解微生物对各类有机污染物

19、的分解 包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。化合物等。（1 1 1 1）碳源）碳源）碳源）碳源(不含氮）污染物的分解不含氮）污染物的分解不含氮）污染物的分解不含氮）污染物的分解 难溶的多糖难溶的多糖，主要是，主要是纤维素、半纤维素、果胶质、纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉木质素、淀粉糖类污染物糖类污染物糖类污染物糖类污染物丁酸、丁酸、COCO2 2、H H2 2等等纤维素纤维素葡萄糖葡萄糖需氧微生物需氧微生物胞内酶胞内酶厌氧微生物厌氧微生物胞内酶胞内酶 H H2 2O O纤维素酶纤维素酶COCO2 2、H H2 2O O纤维二

20、糖纤维二糖 H H2 2O O纤维素酶纤维素酶n n纤维素的分解纤维素的分解纤维素的分解纤维素的分解n n淀粉的分解淀粉的分解淀粉的分解淀粉的分解COCO2 2、H H2 2、有机酸等、有机酸等淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖需氧微生物需氧微生物胞内酶胞内酶厌氧微生物厌氧微生物胞内酶胞内酶微生物微生物淀粉酶淀粉酶COCO2 2、H H2 2O O（2 2）油脂类污染物的分解）油脂类污染物的分解水中来源：水中来源：水中来源：水中来源：毛毛毛毛纺纺纺纺、毛毛毛毛条条条条厂厂厂厂废废废废水水水水、油油油油脂脂脂脂厂厂厂厂废废废废水水水水、肉肉肉肉联联联联厂厂厂厂废废废废水水水水、制制制制革革革革厂厂厂厂废废废废

21、水水水水含含含含有有有有大大大大量油脂量油脂量油脂量油脂降解油脂较快的微生物：降解油脂较快的微生物：降解油脂较快的微生物：降解油脂较快的微生物：n n细细细细 菌菌菌菌 荧荧荧荧光光光光杆杆杆杆菌菌菌菌、绿绿绿绿脓脓脓脓杆杆杆杆菌菌菌菌、灵杆菌灵杆菌灵杆菌灵杆菌n n丝状菌丝状菌丝状菌丝状菌 放线菌、分支杆菌放线菌、分支杆菌放线菌、分支杆菌放线菌、分支杆菌n n真真真真 菌菌菌菌 青霉、乳霉、曲霉青霉、乳霉、曲霉青霉、乳霉、曲霉青霉、乳霉、曲霉脂肪脂肪H H2 2O O脂肪酶脂肪酶甘油高级脂肪酸甘油高级脂肪酸途径：途径：途径：途径：水解水解水解水解+氧化氧化氧化氧化 含氮有机物:蛋白质、氨基酸

22、、尿素、胺类、蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、硝基化合物等等。硝基化合物等等。含氮有机物生物降解较不含氮有机物更难，含氮有机物生物降解较不含氮有机物更难，其产物污染性强；同时，它的降解产物与不含氮其产物污染性强；同时，它的降解产物与不含氮有机物的降解产物会发生相互作用，影响整个降有机物的降解产物会发生相互作用，影响整个降解过程。解过程。（3 3）含氮污染物的分解）含氮污染物的分解蛋白质蛋白质蛋白酶蛋白酶水解水解肽肽肽酶肽酶水解水解氨基酸氨基酸降降解解NH3NO2-亚硝化菌亚硝化菌NO3-硝化菌硝化菌N N2 2O(NO(N2 2)反硝化菌反硝化菌氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用 反硝化作用反硝化作

23、用氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用水解脱氨基作用水解脱氨基作用还原脱氨基作用还原脱氨基作用（3 3）含氮污染物的分解）含氮污染物的分解蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质n n硝化作用硝化作用 由固氮作用生成的氨或由蛋白质等高分子含氮化由固氮作用生成的氨或由蛋白质等高分子含氮化合物经降解作用后产生的氨，都可能在有氧条件合物经降解作用后产生的氨，都可能在有氧条件下，经细菌作用而硝化下，经细菌作用而硝化 n n反硝化作用反硝化作用n n 又称脱氮作用。在土壤中以及在水体的底泥又称脱氮作用。在土壤中以及在水体的底泥或中间水层环境介质中都可能发生这种作用。或中间水层环境介质中都可能发生这种作用。反硝化过程可简洁地表示

24、如下：反硝化过程可简洁地表示如下：n n 其中其中N2和和N2O 是反硝化作用的主要产物，是反硝化作用的主要产物，但一般状况下，在生成过量但一般状况下，在生成过量N2O条件下才能条件下才能产生产生N2。（4 4）危急性化合物的分解）危急性化合物的分解具有新颖具有新颖具有新颖具有新颖结构的合成化合物往往对微生物的降解结构的合成化合物往往对微生物的降解结构的合成化合物往往对微生物的降解结构的合成化合物往往对微生物的降解表现出抗逆性，其缘由可能是这些化合物进入自然界表现出抗逆性，其缘由可能是这些化合物进入自然界表现出抗逆性，其缘由可能是这些化合物进入自然界表现出抗逆性，其缘由可能是这些化合物进入自然

25、界的时间比较短，微生物界还未进化出降解此类难降解的时间比较短，微生物界还未进化出降解此类难降解的时间比较短，微生物界还未进化出降解此类难降解的时间比较短，微生物界还未进化出降解此类难降解化合物的代谢机制。这些化合物大多数对环境具有毒化合物的代谢机制。这些化合物大多数对环境具有毒化合物的代谢机制。这些化合物大多数对环境具有毒化合物的代谢机制。这些化合物大多数对环境具有毒害作用，故称之危急性化合物。害作用，故称之危急性化合物。害作用，故称之危急性化合物。害作用，故称之危急性化合物。危急性化合物的定义危急性化合物的定义(P277)危急性化合物来源危急性化合物来源危急性化合物来源危急性化合物来源 人工

26、合成的农药、杀虫剂、除草剂、防腐剂、溶人工合成的农药、杀虫剂、除草剂、防腐剂、溶人工合成的农药、杀虫剂、除草剂、防腐剂、溶人工合成的农药、杀虫剂、除草剂、防腐剂、溶剂、增塑剂等剂、增塑剂等剂、增塑剂等剂、增塑剂等农药 石油 洗涤剂 多氯联苯 氰和腈 农药 微生物作用 被氧化 被脱卤 被还原 被脱烃 ClClClClClClCl大肠杆菌等 脱卤作用 危急性化合物的分解危急性化合物的分解危急性化合物的分解危急性化合物的分解饱和烃 芳香烃 胶质和沥青 l直链烷烃最简洁被降解；直链烷烃最简洁被降解；l在芳香烃部分中，二环和三环化合物较简洁被降解，而含有在芳香烃部分中，二环和三环化合物较简洁被降解，而含

27、有l 四个或更多环的那芳香烃难于被微生物所降解四个或更多环的那芳香烃难于被微生物所降解;l胶质和沥青则极难被微生物所降解。胶质和沥青则极难被微生物所降解。微生物对烃类化合物的降解微生物对烃类化合物的降解P296 石油的微生物降解机理石油的微生物降解机理石油的微生物降解机理石油的微生物降解机理芳香烃芳香烃烃类化合物烃类化合物脂肪烃脂肪烃芳香烃芳香烃邻苯二酚邻苯二酚真菌细菌A A A A链烷烃的降解链烷烃的降解链烷烃的降解链烷烃的降解 +O+O2 2R-CHR-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH3 3 R-CH R-CH2 2-CH-CH2 2-COOH -COOH -氧化氧化氧化氧化 CO

28、CO2 2+H+H2 2OO CH CH2 2-COOH +R-COOH-COOH +R-COOHB B无支链环烷烃的降解无支链环烷烃的降解 以环己烷为例以环己烷为例C C芳香烃芳香烃芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可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。以不同程度的被微生物分解。苯和酚的代谢苯和酚的代谢苯的代谢苯的代谢萘萘萘萘的的的的代代代代谢谢谢谢菲的代谢菲的代谢蒽的代谢蒽的代谢酚酚也是也是先被氧化为先被氧化为邻苯二酚邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解的，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示如下：后半段是相同的，可表示如下：各类烃各类烃各类

29、烃各类烃具体的降解过程和产物具体的降解过程和产物具体的降解过程和产物具体的降解过程和产物正烷烃正烷烃正烷烃正烷烃正烷烃正烷烃正烷烃正烷烃羧酸羧酸羧酸羧酸二碳单位的短链脂肪酸二碳单位的短链脂肪酸二碳单位的短链脂肪酸二碳单位的短链脂肪酸+乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶+2 2 2 2。烯烃烯烃烯烃烯烃烯烃烯烃烯烃烯烃二羧酸二羧酸二羧酸二羧酸环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃环醇环醇环醇环醇环酮环酮环酮环酮芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃二醇二醇二醇二醇邻苯二酚邻苯二酚邻苯二酚邻苯二酚三羧环的中间产物三羧环的中间产物三羧环的中间产物三羧环的中间产物微生物对烃类化合物的

30、降解途径小结微生物对烃类化合物的降解途径小结 微生物对有机卤代物的降解微生物对有机卤代物的降解 P284 P284 卤代芳香烃卤代芳香烃降解概念：其环被裂为中间代谢物并且其有机卤素被矿化。降解概念：其环被裂为中间代谢物并且其有机卤素被矿化。限速步骤：卤素取代基从有机化合物中的脱离限速步骤：卤素取代基从有机化合物中的脱离卤代脂肪烃卤代脂肪烃卤代芳香烃卤代芳香烃有机卤代物有机卤代物微生物没有干脆水解碳微生物没有干脆水解碳-卤素键的酶系卤素键的酶系初期，通过还原、水解或氧化分解机理消退卤素。后期，通过自发脱卤等（1）脱卤优于开环）脱卤优于开环（2）先开环后脱卤）先开环后脱卤好好氧氧条条件件下下微生物

31、对卤代芳香烃的降解微生物对卤代芳香烃的降解脱卤优于开环脱卤优于开环P287碳卤素键的开裂与水有关而与O2无关先开环后脱卤先开环后脱卤P287卤代邻苯二酚卤代邻苯二酚厌氧条件下厌氧条件下 P290厌氧菌能进行一些好氧条件下未发觉的特殊脱毒反应厌氧菌能进行一些好氧条件下未发觉的特殊脱毒反应如高氯代芳烃氯酚类PCB（多氯联苯）（多氯联苯）好氧微生物不对高氯联苯起降解或脱氯作用多氯联苯属于致癌物质，简洁累积在脂肪组织，造成脑部、皮肤及内脏的疾病，并影响神经、生殖及免疫系统。多氯联苯的化学性质特别稳定，很难在自然界分解，属于长久性有机污染物的一类，多用于电力设备，如含有多氯联苯的电容器、电压器等。PCB

32、（多氯联苯）（多氯联苯）被厌氧微生物还原脱氯分步进行，先生成较低氯代的多氯联苯。由于还原电位的增加，还原的难度也增加，因此厌氧条件下还原脱氯速率随氯取代数目的下降而下降。第三章第三章 微生物对污染物的降解与转化微生物对污染物的降解与转化 第一节第一节 微生物降解理论基础微生物降解理论基础其次节其次节 微生物对常见污染物的降解与转化微生物对常见污染物的降解与转化第三节第三节 有机物的结构与生物降解性有机物的结构与生物降解性 可生物降解性物质：如淀粉、蛋白质可生物降解性物质：如淀粉、蛋白质可生物降解性物质：如淀粉、蛋白质可生物降解性物质：如淀粉、蛋白质 难生物降解性物质：如纤维素难生物降解性物质：

33、如纤维素难生物降解性物质：如纤维素难生物降解性物质：如纤维素 不行生物降解性物质：尼龙、塑料不行生物降解性物质：尼龙、塑料不行生物降解性物质：尼龙、塑料不行生物降解性物质：尼龙、塑料第三节第三节 有机物的结构与生物降解性有机物的结构与生物降解性1.1.有机物的可生物降解性分类有机物的可生物降解性分类（1 1）空间阻碍）空间阻碍 胞外酶难以接触到易降解部分胞外酶难以接触到易降解部分（2 2）毒性抑制）毒性抑制 不同取代基团具有不同毒性不同取代基团具有不同毒性（3 3）增加反应步骤增加反应步骤 支链的增加会降低化合物的生物降支链的增加会降低化合物的生物降解解（4 4）有机物吸取有机物吸取,运输到细

34、胞内方式运输到细胞内方式 2.2.有机物结构影响生物降解性的缘由有机物结构影响生物降解性的缘由（2 2）烃类化合物）烃类化合物 （3 3）主链上个别碳原子被其他元素所取代会增加）主链上个别碳原子被其他元素所取代会增加对生物氧化的反抗力对生物氧化的反抗力 越大越难降解越大越难降解3.3.有机物的结构与生物降解性有机物的结构与生物降解性（1 1）分子量大小）分子量大小 a a 稀烃稀烃 烷烃烷烃 芳烃芳烃 多环芳烃多环芳烃 脂环烃脂环烃 b b 正构烷烃正构烷烃 异构烷烃异构烷烃 c c 直链烷烃直链烷烃 支链烷烃支链烷烃 d d 烷基苯烷基苯 多环化合物多环化合物 苯苯当主链上的当主链上的C C

35、被被O O、S S、N N、取代时，难降解，其中氧的、取代时，难降解，其中氧的影响最显著影响最显著 (醚类化合物较难生物降解醚类化合物较难生物降解)。每个每个C C原子上至少原子上至少保持一个氢碳键的保持一个氢碳键的有机化合物有机化合物,对生对生物氧化的阻抗较小物氧化的阻抗较小;而当而当C C原子上的原子上的H H都被烷基或芳基所都被烷基或芳基所取代时取代时,该碳原子该碳原子被称为被称为4 4级碳原子级碳原子,会形成生物氧化的会形成生物氧化的阻抗物质。阻抗物质。n碳氢键碳氢键（4 4）取代基的位置、种类、数量及碳链长短）取代基的位置、种类、数量及碳链长短 n苯环上的氢被羟基苯环上的氢被羟基或氨

36、基取代（苯酚或氨基取代（苯酚或苯胺或苯胺 ）：生物降）：生物降解比苯提高解比苯提高 n卤代卤代：使生物降解：使生物降解性降低，尤其是间性降低，尤其是间位取代的苯环位取代的苯环,抗生抗生物降解更明显物降解更明显.n官能团的性质及数量官能团的性质及数量3.3.可生物降解性探讨的意义可生物降解性探讨的意义n难生物降解性和不行生物降解性物质难生物降解性和不行生物降解性物质（1 1）开发新材料）开发新材料 “环境友好材料环境友好材料”（2 2）污染物处理）污染物处理n可生物降解性物质可生物降解性物质改造改造培育高效微生物菌株培育高效微生物菌株物化方法预处理破坏结构物化方法预处理破坏结构小小 结结微生物降

37、解理论基础微生物降解理论基础 特点（共代谢、混合菌株作用）特点（共代谢、混合菌株作用）微生物群落的代谢机制微生物群落的代谢机制 影响因素影响因素微生物对常见污染物的降解与转化微生物对常见污染物的降解与转化 分解有机物的作用分解有机物的作用 各类污染物（糖类、脂类、蛋白质）各类污染物（糖类、脂类、蛋白质）有机物的结构与生物降解性有机物的结构与生物降解性 可生物降解性可生物降解性 关联缘由关联缘由 一般规律一般规律 意义意义作作 业业1.名词说明：名词说明：驯化、危急性化合物驯化、危急性化合物2.如若微生物不能依靠某种有机污染物生长，如若微生物不能依靠某种有机污染物生长，是不是就确定意味着这种污染物不能被微生是不是就确定意味着这种污染物不能被微生物所降解呢？物所降解呢？3.简述微生物对烃类化合物的一般降解途径。简述微生物对烃类化合物的一般降解途径。