有機(jī)物的微生物降解原理

1、烯燒的水解反應(yīng)可表示如下:蛋白質(zhì)在水中的降解分兩步進(jìn)行；第一步蛋白質(zhì)先在肽鍵上斷裂、脫竣、脫氨并逐步氧化,有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮；第二步是氮的亞硝化、硝化等使無機(jī)氮逐漸轉(zhuǎn)化?？墒疽馊缦拢浩渲邪被岬乃饷摪狈磻?yīng)如下:許多酰胺類農(nóng)藥和無機(jī)酸酯農(nóng)藥如對(duì)硫磷、馬拉硫磷等，在微生物的作用下，其分子中的 酰胺和酯鍵也容易發(fā)生水解。生化氧化反應(yīng)在微生物作用下，發(fā)生有機(jī)物的氧化反應(yīng)稱為生化氧化反應(yīng)。有機(jī)物在水環(huán)境中的生物氧 化降解，一部分是被生物同化，給生物提供碳源和能量，轉(zhuǎn)化成生物代謝物質(zhì)；另一部分則被生物活動(dòng)所 產(chǎn)生的酶催化分解。自然水體中能分解有機(jī)物的微生物菌種很多。對(duì)特定的有機(jī)物有特定的優(yōu)勢(shì)菌種，這 類

2、微生物可分為兩組，一組是能在缺氧條件下分解有機(jī)物的，稱為厭氧微生物；另一組是能在氧氣存在下 分解有機(jī)物的，稱為好氧微生物。受有機(jī)物嚴(yán)重污染的水體往往缺氧，在這種情況下有機(jī)物的分解主要靠 厭氧微生物進(jìn)行。有機(jī)物生物降解過程研究得較多，許多研究成果已用于廢水處理技術(shù)的開發(fā)。有機(jī)物的 生化氧化大多數(shù)是脫氫氧化。脫氫氧化時(shí)可從-CHOH或-CH-CH-基團(tuán)上脫氫：脫去的氫轉(zhuǎn)給受氫體，若氧分子作為受氫體，則該脫氫氧化稱有氧氧化過程； 若以化合氧（如CO> SO-、NO等）作為受氫體，即為無氧氧化過程。在微生物作用下脫氫氧化時(shí)，從有機(jī)物分子上脫落下來的氫原子往往不是直接把氫交給受氫體，而是首先將氫原

3、子傳遞給氫載體NAD有機(jī)物+NAD f 有機(jī)氧化物+NADH然后在有氧氧化時(shí)，氫原子經(jīng)過一系列載氫體的傳遞，最后與受氫體氧分子結(jié)合形成水分子。無氧氧化的大多數(shù)情況是，NADK接把氫傳遞給含氧的有機(jī)物或其他受氫體。如在甲烷細(xì)菌作用下，CO作為受氫體接受氫原子形成甲烷。CO + 4NADH2- CH4 + 2H 2O + 4NAD硫酸鹽還原菌對(duì)有機(jī)物實(shí)行無氧氧化時(shí)，可以把SO2-作為受氫體，接受氫原子最終形成硫化氫：SO2- +10 H- H2S+4HO水體中各類有機(jī)物氧化時(shí)按照一定的程序演變，形成某種固定的格式。下面以飽和燒、苯、有機(jī)酸的氧化為例，作一簡(jiǎn)單的介紹。飽和燒的氧化按醇、醛、酸的程序進(jìn)

4、行：苯環(huán)的分裂，芳香族化合物的氧化按酚、二酚、酶、環(huán)分裂的程序進(jìn)行:有機(jī)酸的0 -氧化：有機(jī)酸在含有疏基（-SH）的輔酶A（以HSCo展示）作用下發(fā)生0 -氧化:RCOSCoAT進(jìn)一步發(fā)生0 -氧化使碳鏈不斷縮短。若有機(jī)酸的碳原子總數(shù)為偶數(shù)，則最終產(chǎn) 物為醋酸，若碳原子總數(shù)為奇數(shù)，則最終脫去醋酸后，同時(shí)生成甲酰輔酶A（HCOSCoA）甲酰輔酶A立即水解成甲酸，并進(jìn)一步脫氫氧化生成二氧化碳： HCOSCoA + HO = HCOOH + HSCoA HCOOH CO 酶催化劑HSCoA1續(xù)起催化作用。同樣，反應(yīng)中生成的乙酰輔酶A也可水解生成醋酸，最后氧化為二氧化碳和水。 脫氯反應(yīng)脫氯反應(yīng)是指有機(jī)

5、氯農(nóng)藥脫去氯原子的反應(yīng)。六六六、DDT 2, 4-D、多氯聯(lián)苯等在微生物的作用下均能發(fā)生脫氯反應(yīng)。 脫烷基反應(yīng)脫烷基反應(yīng)指有機(jī)物分子中脫去烷基的反應(yīng)。例如，氟樂靈等農(nóng)藥在微生物作用下均能發(fā) 生脫烷基反應(yīng)。二烷基胺三氮苯在微生物作用下脫去烷基的過程如下：連接在氮、氧或硫原了上的烷基，在微生物作用下能發(fā)生脫烷基反應(yīng)，連在碳原子上的烷 基一般容易被降解。生化還原反應(yīng)生化還原反應(yīng)是在厭氧條件下，由于微生物的作用發(fā)生脫氧加氫的反應(yīng)。如氟樂靈在厭氧條件下可發(fā)生生化還原反應(yīng)。有機(jī)物的生化降解對(duì)水體自凈是最為重要的。而不同有機(jī)物的生化降解情況 也有較大的差別。總的來說，直鏈燒易被生物降解，有支鏈的燒降解較難，

6、芳香煌降解更難，環(huán)烷燒降解 最為困難。不利于微生物對(duì)有機(jī)物生化降解的因素有以下幾個(gè)方面：（a）有機(jī)物沉積在一微小環(huán)境中，接觸不到微生物。（b）微生物缺乏生長(zhǎng)的基本條件（碳源及其必需營養(yǎng)物），不能存在。（c）微生物受到環(huán)境 毒害（不合適的pH值等因素），不能生長(zhǎng)。（d）在生化反應(yīng)中起催化作用的酶被抑制或失去活性。（e）分子本身具有阻礙酶作用的化學(xué)結(jié)構(gòu)，致使有機(jī)物難以被生化降解，甚至幾乎不能進(jìn)行生化反應(yīng)。目前，關(guān)于金屬離子對(duì)生物降解過程的影響已經(jīng)引起人們的重視。 有機(jī)物的生化降解不僅與其特征有關(guān)，而且還受最低濃度的限制，即可能存在一個(gè) "極限濃度"。綜上所述，水體中有機(jī)物的降解

7、過程主要有化學(xué)降解、生物降解和光化學(xué)降解，其中生物降解最為重要。在某些情況下，這三個(gè)降解過程之間也存在互相依賴關(guān)系。一部分有機(jī)物只有先經(jīng)過生物 氧化分解，才能進(jìn)行化學(xué)氧化分解，反之亦然。有機(jī)物降解，若通過氧化路線，最終降解為二氧化碳、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽等；若通 過還原路線，最終降解為甲烷、硫化氫、氨、磷化氫等；但在變成最終產(chǎn)物之前，還會(huì)出現(xiàn)一系列中間產(chǎn) 物或生物代謝產(chǎn)物。有機(jī)物降解的難易取決于其組成和結(jié)構(gòu)；降解程度則取決于水體條件和降解路線。地 下水體中基本上沒有微生物活動(dòng)，也不能發(fā)生光化學(xué)降解，一旦受到有機(jī)物污染，將難以凈化。自然水體 中有機(jī)物的化學(xué)降解過程一般較為緩慢，除依賴于水中溶解氧水平外，還受到懸浮顆粒物或膠體物質(zhì)表面 上的吸附/解吸過程