第六章微生物降解

1、環(huán)境生物技術環(huán)境生物技術第一節(jié)第一節(jié) 生物凈化與微生物生物凈化與微生物環(huán)境生物技術環(huán)境污染的生物凈化第一節(jié)環(huán)境生物技術環(huán)境污染的生物凈化第一節(jié)授課提綱授課提綱二二 生物凈化的分類生物凈化的分類 一一 概述概述三三 微生物在生物凈化中的作用微生物在生物凈化中的作用根據(jù)生態(tài)學的觀點：根據(jù)生態(tài)學的觀點：生物圈可以分為生物圈可以分為陸地生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)、淡水生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)和和海海洋生態(tài)系統(tǒng)洋生態(tài)系統(tǒng)。它們之間在。它們之間在物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)和和能量流動能量流動方面方面有緊密的內(nèi)在聯(lián)系。水體、空氣和土壤的污染，只有緊密的內(nèi)在聯(lián)系。水體、空氣和土壤的污染，只要要不超過生態(tài)系統(tǒng)的負載能力不超過生態(tài)系

2、統(tǒng)的負載能力，污染物就可以通過，污染物就可以通過物理的、化學的和生物學的作用得到凈化，其中物理的、化學的和生物學的作用得到凈化，其中生生物學的作用物學的作用占有十分重要的地位。占有十分重要的地位。一一 概述概述環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)概述環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)概述大氣大氣土壤土壤江江,河河,湖湖,海海雨水雨水生產(chǎn)廢氣生產(chǎn)廢氣生產(chǎn)生活生產(chǎn)生活廢水廢水水棲生物水棲生物肥料肥料農(nóng)藥農(nóng)藥農(nóng)作物農(nóng)作物畜產(chǎn)物畜產(chǎn)物生產(chǎn)廢渣生產(chǎn)廢渣生活垃圾生活垃圾人人生物凈化現(xiàn)象在陸地、淡水和海洋生態(tài)系統(tǒng)中是生物凈化現(xiàn)象在陸地、淡水和海洋生態(tài)系統(tǒng)中是普遍存在普遍存在的，的，但凈化能力都有一定限度。如果環(huán)境污染物超過了生態(tài)

3、系統(tǒng)的但凈化能力都有一定限度。如果環(huán)境污染物超過了生態(tài)系統(tǒng)的負載能力，生物凈化作用就會遭到破壞，整個生態(tài)系統(tǒng)就有可負載能力，生物凈化作用就會遭到破壞，整個生態(tài)系統(tǒng)就有可能失去平衡，產(chǎn)生不良的后果。隨著人類社會的進步和生產(chǎn)力能失去平衡，產(chǎn)生不良的后果。隨著人類社會的進步和生產(chǎn)力的發(fā)展，生物凈化的功能在更大的規(guī)模上得到利用，并逐步發(fā)的發(fā)展，生物凈化的功能在更大的規(guī)模上得到利用，并逐步發(fā)展成為環(huán)境生物技術的重要組成部分。展成為環(huán)境生物技術的重要組成部分。 生物凈化生物凈化（biological purification ）：生物類群生物類群通過通過代謝作用代謝作用（異化作用和同化作用）使環(huán)境中的（異

4、化作用和同化作用）使環(huán)境中的污染物污染物的數(shù)量減少，濃度下降，毒性減輕，直至消失的過程的數(shù)量減少，濃度下降，毒性減輕，直至消失的過程 環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)概述環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)概述 幾個世紀來，人們相信有大氣、土壤和水體等組成的自然系幾個世紀來，人們相信有大氣、土壤和水體等組成的自然系統(tǒng)足以吸收人類的生活以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的各種廢物統(tǒng)足以吸收人類的生活以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的各種廢物 這種想法在工業(yè)還不發(fā)達、人口密度不大的時代和地區(qū)還有這種想法在工業(yè)還不發(fā)達、人口密度不大的時代和地區(qū)還有些道理，但在工業(yè)高度發(fā)達、人口密度日益增高的今天，這些道理，但在工業(yè)高度發(fā)達、人口密度日益增高的今

5、天，這種看法就明顯落后了種看法就明顯落后了環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)概述環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)概述二二 生物凈化的分類生物凈化的分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化主要是由植物吸收、轉(zhuǎn)化、降解各種污染主要是由植物吸收、轉(zhuǎn)化、降解各種污染物，其中包括植物對大氣污染的凈化和土物，其中包括植物對大氣污染的凈化和土壤壤植物系統(tǒng)對土壤污染的凈化。植物系統(tǒng)對土壤污染的凈化。淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化起主導作用的是細菌，但許多水生和沼起主導作用的是細菌，但許多水生和沼生植物也有較強的凈化作用。生植物也有較強的凈化作用。海洋生態(tài)系統(tǒng)

6、的生物凈化海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化也是細菌起主要作用。此外還有霉菌、酵也是細菌起主要作用。此外還有霉菌、酵母、放線菌和原生動物等。它們對主要的母、放線菌和原生動物等。它們對主要的海洋污染物石油烴類，以及多環(huán)芳烴類，海洋污染物石油烴類，以及多環(huán)芳烴類，都有較好的凈化作用。都有較好的凈化作用。 陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化植物凈化大氣主要是通過葉片的作用實現(xiàn)的。因此，就同一植物凈化大氣主要是通過葉片的作用實現(xiàn)的。因此，就同一種植物而言，葉的面積愈大，葉片生產(chǎn)量愈高，凈化作用就種植物而言，葉的面積愈大，葉片生產(chǎn)量愈高，凈化作用就愈強。一般可以應用植物生態(tài)學中的愈強。一般可以應用植物生態(tài)

7、學中的“葉面積指數(shù)葉面積指數(shù)”（即植（即植物的總?cè)~面積與該植物所占土地面積之商值）作為衡量植物物的總?cè)~面積與該植物所占土地面積之商值）作為衡量植物凈化功能的一個參數(shù)。在這方面，木本植物比草本植物有明凈化功能的一個參數(shù)。在這方面，木本植物比草本植物有明顯的優(yōu)勢，因而森林凈化大氣的作用日益受到重視。顯的優(yōu)勢，因而森林凈化大氣的作用日益受到重視。環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類植物系統(tǒng)植物系統(tǒng)土壤植物系統(tǒng)的生物凈化功能主要由下列要素組成：土壤植物系統(tǒng)的生物凈化功能主要由下列要素組成：植物根系的吸收、轉(zhuǎn)化、降解和合成作用；植物根系的吸收、轉(zhuǎn)化、降解和合成作用；土

8、壤中真菌、細菌和放線菌微生物區(qū)系的降解、轉(zhuǎn)化和生土壤中真菌、細菌和放線菌微生物區(qū)系的降解、轉(zhuǎn)化和生物固定作用；物固定作用；土壤中動物區(qū)系的代謝作用，對于一般有機物質(zhì)，特別是土壤中動物區(qū)系的代謝作用，對于一般有機物質(zhì)，特別是對含氮、磷、鉀的有機物具有理想的凈化效果。對含氮、磷、鉀的有機物具有理想的凈化效果。 土壤土壤植物系統(tǒng)植物系統(tǒng)環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化2 淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化作用淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化作用 河流、湖泊、水庫等水體中生活著細菌、真菌、藻類、水草、河流、湖泊、水庫等水體中生活著細菌、真菌

9、、藻類、水草、原生動物、貝類、昆蟲幼蟲、魚類等生物，對污染物會產(chǎn)生原生動物、貝類、昆蟲幼蟲、魚類等生物，對污染物會產(chǎn)生生物凈化作用。淡水生態(tài)系統(tǒng)中的生物凈化，生物凈化作用。淡水生態(tài)系統(tǒng)中的生物凈化，細菌細菌起主導作起主導作用。溫度、營養(yǎng)物質(zhì)比例（包括碳氮）和溶解氧是影響水用。溫度、營養(yǎng)物質(zhì)比例（包括碳氮）和溶解氧是影響水體自凈作用的主要環(huán)境條件。不過，若進入水體的某種污染體自凈作用的主要環(huán)境條件。不過，若進入水體的某種污染物的濃度超過生物生存的閾值，整個生態(tài)系統(tǒng)的功能就會受物的濃度超過生物生存的閾值，整個生態(tài)系統(tǒng)的功能就會受到?jīng)_擊，水體的生物自凈作用往往也會遭到破壞。到?jīng)_擊，水體的生物自凈作用

10、往往也會遭到破壞。環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類水體中某些特殊的微生物類群還能吸收并濃縮水中汞、鋅、水體中某些特殊的微生物類群還能吸收并濃縮水中汞、鋅、鎘等重金屬元素或生物難降解的人工合成有機物。這些物質(zhì)鎘等重金屬元素或生物難降解的人工合成有機物。這些物質(zhì)經(jīng)過生物固定沉積在底部沉積物中，使水體逐步得到凈化。經(jīng)過生物固定沉積在底部沉積物中，使水體逐步得到凈化。 水體生物凈化的原理已被廣泛應用于各種類型的氧化塘、水體生物凈化的原理已被廣泛應用于各種類型的氧化塘、土地土地處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)以及生化處理污水的環(huán)境生物工程中（包括各種曝氣以及生化處理污水的環(huán)境生物

11、工程中（包括各種曝氣活性污泥法、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤和酶法等）?；钚晕勰喾?、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤和酶法等）。 環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化許多種水生、沼生植物，例如蘆葦許多種水生、沼生植物，例如蘆葦(Phragmites com-munis)和和大米草大米草(Spartina anglica)， 對水中懸浮物、氯對水中懸浮物、氯化物、化物、 有機氮、有機氮、 硫酸鹽均有一定的凈化能力。水蔥硫酸鹽均有一定的凈化能力。水蔥(Scirpusvalidus)能凈化水中酚類，能凈化水中酚類，鳳眼蓮（水葫蘆）鳳眼蓮（水葫蘆

12、）、綠、綠萍、金魚藻萍、金魚藻(Ceratophllum demersum)、菱角等有吸收、菱角等有吸收水中重金屬元素的作用。這些植物還可提供生物能源（甲醇、水中重金屬元素的作用。這些植物還可提供生物能源（甲醇、乙醇、沼氣）乙醇、沼氣）環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化耐石油、朵酚油的污染，耐石油、朵酚油的污染，能吸收汞及放射性原素能吸收汞及放射性原素銫、鍶、鎘、鋅。此外，銫、鍶、鎘、鋅。此外，大米

13、草還能增加土壤有大米草還能增加土壤有機質(zhì)，改良土壤團粒結(jié)機質(zhì)，改良土壤團粒結(jié)構(gòu)，使軟泥灘堅實，促構(gòu)，使軟泥灘堅實，促淤消浪，保灘護岸，改淤消浪，保灘護岸，改良鹽土良鹽土 大米草大米草大米草造成的生態(tài)問題大米草造成的生態(tài)問題 福建是我國海岸線最長的省份，由于水產(chǎn)業(yè)發(fā)達而福建是我國海岸線最長的省份，由于水產(chǎn)業(yè)發(fā)達而被稱為被稱為“藍色寶庫藍色寶庫”。從上世紀。從上世紀 60年代起，出于年代起，出于防浪護堤、保護灘涂的考慮，福建開始從國外引種防浪護堤、保護灘涂的考慮，福建開始從國外引種大米草，并于大米草，并于80年代推廣?？墒?，恣意生長的大年代推廣?？墒牵б馍L的大米草已米草已“霸占霸占”福建省約福

14、建省約23的海灘，極大地破的海灘，極大地破壞了生態(tài)環(huán)境。水產(chǎn)品和其它植物因此無法立足，壞了生態(tài)環(huán)境。水產(chǎn)品和其它植物因此無法立足，人們的生活也受到威脅。尤其是漁民在灘涂上人們的生活也受到威脅。尤其是漁民在灘涂上“掏掏小海小?！奔磽焓昂．a(chǎn)品時，一旦海潮襲來，陷在茫茫即撿拾海產(chǎn)品時，一旦海潮襲來，陷在茫茫的大米草中很難辨清方向，甚至導致喪生的悲劇。的大米草中很難辨清方向，甚至導致喪生的悲劇。 環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈

15、化淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化鳳眼蓮鳳眼蓮水浮蓮、水浮蓮、水葫蘆水葫蘆多年生宿根浮水草本多年生宿根浮水草本植物。因它浮于水面植物。因它浮于水面生長，又叫水浮蓮。生長，又叫水浮蓮。又因其在根與葉之間又因其在根與葉之間有一像葫蘆狀的大氣有一像葫蘆狀的大氣泡又稱水葫蘆。鳳眼泡又稱水葫蘆。鳳眼蓮還有富集重金屬的蓮還有富集重金屬的能力，鳳眼蓮死后腐能力，鳳眼蓮死后腐爛體沉入水底形成重爛體沉入水底形成重金屬高含量層金屬高含量層鳳眼蓮對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，鳳眼蓮對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導致水下植物得不到足夠光照而死亡，擋住陽光，導致水下植物得不到足夠光照而死亡，破壞水下動物的食

16、物鏈，導致水生動物死亡。同破壞水下動物的食物鏈，導致水生動物死亡。同時，任何大小船只也別想在水葫蘆的領地里來去時，任何大小船只也別想在水葫蘆的領地里來去自由。自由。環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化3 海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化功能海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化功能 海洋占地球上總水量的海洋占地球上總水量的97左右。陸地生態(tài)系統(tǒng)和淡水生左右。陸地生態(tài)系統(tǒng)和淡水生態(tài)系統(tǒng)中的污染物，除了殘留在原處或者分解、或者擴散態(tài)系統(tǒng)中的污染物，除了殘留在原處或者分解、或者擴散到大氣中以外，最終的歸宿是海洋。到大氣中以外，最終的歸宿是海洋。污

17、染海洋的物質(zhì)種類繁多，其中石油是數(shù)量大、危害重的污染海洋的物質(zhì)種類繁多，其中石油是數(shù)量大、危害重的主要污染物。海洋中石油污染物一般通過揮發(fā)、溶解、擴主要污染物。海洋中石油污染物一般通過揮發(fā)、溶解、擴散、氧化、散、氧化、生物降解生物降解、動植物吸收、沉淀等途徑逐步消失，、動植物吸收、沉淀等途徑逐步消失，其中生物凈化作用是很重要的。其中生物凈化作用是很重要的。 環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類海洋中降解石油烴的微生物主要是海洋中降解石油烴的微生物主要是細菌細菌，此外，還有酵母、放，此外，還有酵母、放線菌和絲狀真菌。影響微生物凈化石油烴的環(huán)境因素主要為：線菌和

18、絲狀真菌。影響微生物凈化石油烴的環(huán)境因素主要為：油的組成油的組成營養(yǎng)成分比例營養(yǎng)成分比例溫度溫度，深海有低溫，深海有低溫(4)、高壓、稀營養(yǎng)等特點，微生物對石、高壓、稀營養(yǎng)等特點，微生物對石油污染物的凈化作用甚小；近岸和淺海長期受陸地影響，溫度油污染物的凈化作用甚??；近岸和淺海長期受陸地影響，溫度較高，營養(yǎng)物較豐富，一般生物降解比較旺盛。較高，營養(yǎng)物較豐富，一般生物降解比較旺盛。海洋微生物不僅對石油烴有強大的凈化功能，而且對海洋微生物不僅對石油烴有強大的凈化功能，而且對苯并苯并(a)芘芘等多環(huán)芳烴化合物也有較好的降解能力。等多環(huán)芳烴化合物也有較好的降解能力。 環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分

19、類環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)生物凈化分類海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化三三 微生物在生物凈化中的作用微生物在生物凈化中的作用環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)微生物在生物凈化中的作用環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)微生物在生物凈化中的作用前面我們已經(jīng)談到過，微生物本領很大。形形色色的微生物前面我們已經(jīng)談到過，微生物本領很大。形形色色的微生物構(gòu)成的大軍已經(jīng)形成了環(huán)境保護領域的主體。構(gòu)成的大軍已經(jīng)形成了環(huán)境保護領域的主體。 上面我們講了微生物可以用來土壤和水體中的污染。那么，能上面我們講了微生物可以用來土壤和水體中的污染。那么，能不能利用微生物來凈化空氣呢？能！早在不能利用微生物來凈化空氣呢？能！早在1

20、9571957年，美國人就獲年，美國人就獲得了得了“利用微生物處理廢氣利用微生物處理廢氣”的專利。國外在這方面給予了高的專利。國外在這方面給予了高度重視，做了大量的工作。比如，德國的一家肉類加工廠把微度重視，做了大量的工作。比如，德國的一家肉類加工廠把微生物懸浮液當作吸收劑，制成一個兩級工作的填料塔生物吸收生物懸浮液當作吸收劑，制成一個兩級工作的填料塔生物吸收裝置，來凈化含有氨、胺、硫、醇、脂肪酸、乙醇和酮等臭味裝置，來凈化含有氨、胺、硫、醇、脂肪酸、乙醇和酮等臭味物質(zhì)的廢氣，收到了不錯的效果。物質(zhì)的廢氣，收到了不錯的效果。選用能夠降解污染物的微生物，采用生物技術將它們富集起選用能夠降解污染物

21、的微生物，采用生物技術將它們富集起來，再將這些微生物固定在生物膜上，做成生物反應器，安來，再將這些微生物固定在生物膜上，做成生物反應器，安裝在廢水處理池中，就可能達到凈化污水的作用。裝在廢水處理池中，就可能達到凈化污水的作用。日本的科學家則研制成了新型的日本的科學家則研制成了新型的有機廢棄物處理裝置有機廢棄物處理裝置，它是，它是一種一種高速發(fā)酵處理裝置高速發(fā)酵處理裝置，利用發(fā)酵促進劑在，利用發(fā)酵促進劑在2424小時之內(nèi)就可小時之內(nèi)就可以使廢棄物分解發(fā)酵，然后再采用烘干法進行處理，以達到以使廢棄物分解發(fā)酵，然后再采用烘干法進行處理，以達到清除污染物的目的。清除污染物的目的。環(huán)境生物技術第二章第一

22、節(jié)微生物在生物凈化中的作用環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)微生物在生物凈化中的作用近些年來，能夠消除海面上石油污染的近些年來，能夠消除海面上石油污染的“石油菌石油菌”、能夠分解、能夠分解毒性很強的金屬汞化物的新型毒性很強的金屬汞化物的新型耐汞細菌耐汞細菌，甚至能夠把毒性很強，甚至能夠把毒性很強的有機物，如酚類、氰類等分解利用的的有機物，如酚類、氰類等分解利用的生物工程菌生物工程菌紛紛應運而紛紛應運而生，顯示出了微生物在治環(huán)境污染方面的潛在應用價值生，顯示出了微生物在治環(huán)境污染方面的潛在應用價值比如，科學家們將能降解石油的幾種基因，結(jié)合轉(zhuǎn)移到一株假比如，科學家們將能降解石油的幾種基因，結(jié)合轉(zhuǎn)移到一株假單

23、孢菌中，構(gòu)建成了能夠降解多種原油成分的單孢菌中，構(gòu)建成了能夠降解多種原油成分的“超級微生物超級微生物”。在油田、煉油廠、油輪以及被石油污染了海洋、陸地，它都可在油田、煉油廠、油輪以及被石油污染了海洋、陸地，它都可以發(fā)揮去除石油污染的效力。以發(fā)揮去除石油污染的效力。 環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)微生物在生物凈化中的作用環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)微生物在生物凈化中的作用利用微生物消除環(huán)境污染還可以與工農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用結(jié)利用微生物消除環(huán)境污染還可以與工農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用結(jié)合起來，即合起來，即“變廢為寶變廢為寶”。這的確是一個容易被人接受并可獲。這的確是一個容易被人接受并可獲得一定的經(jīng)濟效益的環(huán)境治理

24、途徑。得一定的經(jīng)濟效益的環(huán)境治理途徑。比如說，我們的城市垃圾中含有許多有機廢物，運到農(nóng)村，經(jīng)比如說，我們的城市垃圾中含有許多有機廢物，運到農(nóng)村，經(jīng)堆肥處理后，可以成為優(yōu)良的土壤改良劑和優(yōu)質(zhì)肥料，因此，堆肥處理后，可以成為優(yōu)良的土壤改良劑和優(yōu)質(zhì)肥料，因此，高效、快速的堆肥技術，一直是國內(nèi)外競相研究的重點之一。高效、快速的堆肥技術，一直是國內(nèi)外競相研究的重點之一。此外，從纖維性的廢棄物中生產(chǎn)酒精、沼氣作為替代燃料，從此外，從纖維性的廢棄物中生產(chǎn)酒精、沼氣作為替代燃料，從木材、紙漿廠排放的亞硫酸鹽廢液中提取有用的木糖，利用糖木材、紙漿廠排放的亞硫酸鹽廢液中提取有用的木糖，利用糖廠廢料生產(chǎn)廠廢料生產(chǎn)單

25、細胞蛋白單細胞蛋白等都是變廢為寶的典型事例等都是變廢為寶的典型事例環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)微生物在生物凈化中的作用環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)微生物在生物凈化中的作用防患于未然防患于未然也同樣需要借助于微生物的幫助。比如，以生物農(nóng)也同樣需要借助于微生物的幫助。比如，以生物農(nóng)藥代替化學農(nóng)藥，以生物肥料代替化學肥料，不僅是農(nóng)學家和藥代替化學農(nóng)藥，以生物肥料代替化學肥料，不僅是農(nóng)學家和生物學家關注的話題，也同樣是環(huán)境保護學家所關注的話題。生物學家關注的話題，也同樣是環(huán)境保護學家所關注的話題?？傊⑸镌谥卫憝h(huán)境污染方面，將發(fā)揮它的神奇的、不可總之，微生物在治理環(huán)境污染方面，將發(fā)揮它的神奇的、不可替代的

26、作用。龐大的微生物家族無疑將成為我們?nèi)祟悓Ω董h(huán)境替代的作用。龐大的微生物家族無疑將成為我們?nèi)祟悓Ω董h(huán)境污染的活的武器庫。污染的活的武器庫。環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)微生物在生物凈化中的作用環(huán)境生物技術第二章第一節(jié)微生物在生物凈化中的作用第二節(jié)第二節(jié) 微生物對天然污染物的降解轉(zhuǎn)化微生物對天然污染物的降解轉(zhuǎn)化天然污染物和以生物為原材料進行生產(chǎn)的各種工業(yè)廢水，往天然污染物和以生物為原材料進行生產(chǎn)的各種工業(yè)廢水，往往含有大量的大分子有機物及其中間代謝物如碳水化合物、往含有大量的大分子有機物及其中間代謝物如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸、脂肪酸等。這些物質(zhì)雖然不具有毒蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸、脂肪酸等。這些

27、物質(zhì)雖然不具有毒性，容易被微生物降解，但是它們在分解過程中耗去水體中性，容易被微生物降解，但是它們在分解過程中耗去水體中的溶解氧，使生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化，給環(huán)境帶來危害。的溶解氧，使生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化，給環(huán)境帶來危害。一一 微生物對糖類物質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化微生物對糖類物質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化三三 微生物對蛋白質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化微生物對蛋白質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化二二 微生物對脂類物質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化微生物對脂類物質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化四四 微生物對石油類物質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化微生物對石油類物質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化授課提綱授課提綱環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解纖維素的轉(zhuǎn)化纖維素的轉(zhuǎn)化半纖

28、維素的轉(zhuǎn)化半纖維素的轉(zhuǎn)化淀粉的轉(zhuǎn)化淀粉的轉(zhuǎn)化木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化纖維素的轉(zhuǎn)化纖維素的轉(zhuǎn)化 纖維素是葡萄糖的高分子聚合物，纖維素是葡萄糖的高分子聚合物，(C(C6 6H H1010O O5 5)n)n，n=1400-10000 n=1400-10000 來源：以樹木、農(nóng)作物為原料的工業(yè)生產(chǎn)，如造來源：以樹木、農(nóng)作物為原料的工業(yè)生產(chǎn)，如造紙、印染等。紙、印染等。 作用的微生物：作用的微生物：細菌細菌、放線菌放線菌和和真菌真菌。 分解過程：首先必須經(jīng)過微生物胞外酶（水解酶）分解過程：首先必須經(jīng)過微生物胞外酶（水解酶）的作用，使之水解成可溶性的較簡單的葡萄糖后，的作用，使之水解成可溶性的較簡單的葡

29、萄糖后，才能被微生物吸收分解。才能被微生物吸收分解。環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二環(huán)境生物技術第二章第二 節(jié)微生物對天然污染物的降解節(jié)微生物對天然污染物的降解纖維素二糖酶能纖維素二糖酶能從纖維素糖鏈的從纖維素糖鏈的非還原端將其水非還原端將其水解為纖維二糖解為纖維二糖纖維素酶一般由纖維素酶一般由1,41,4內(nèi)切葡萄糖酶、內(nèi)切葡萄糖酶、纖維二糖水解酶和纖維二糖水解酶和葡萄糖苷酶構(gòu)成葡萄糖苷酶構(gòu)成分解纖維素的微生物分解纖維素的微生物好氧細菌好氧細菌：粘細菌、鐮狀纖維菌和纖維弧菌：粘細菌、鐮狀纖維菌和纖維弧菌厭氧細

30、菌厭氧細菌：產(chǎn)纖維二糖：產(chǎn)纖維二糖芽孢梭菌芽孢梭菌、無芽孢厭氧分解菌及嗜熱纖、無芽孢厭氧分解菌及嗜熱纖維芽孢梭菌。維芽孢梭菌。放線菌放線菌：鏈霉菌屬。：鏈霉菌屬。真菌真菌：青霉菌、曲霉、鐮刀霉、木霉及毛霉。：青霉菌、曲霉、鐮刀霉、木霉及毛霉。以以真菌真菌的降解能力最強，細菌所產(chǎn)生的纖維素酶大部分是胞內(nèi)的降解能力最強，細菌所產(chǎn)生的纖維素酶大部分是胞內(nèi)酶，活力也較低；而真菌和放線菌的纖維素酶是胞外酶，可以酶，活力也較低；而真菌和放線菌的纖維素酶是胞外酶，可以分泌到培養(yǎng)基中。分泌到培養(yǎng)基中。需要時可以向需要時可以向有菌種庫的研究機構(gòu)購買有菌種庫的研究機構(gòu)購買或或自行篩選自行篩選環(huán)境生物技術第二章第二

31、節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解半纖維素的轉(zhuǎn)化半纖維素的轉(zhuǎn)化存在于植物細胞壁的雜多糖。來自造紙廢水和人造纖維廢水。存在于植物細胞壁的雜多糖。來自造紙廢水和人造纖維廢水。 TCA循環(huán)循環(huán) 聚糖酶聚糖酶 CO2 + H2O 半纖維素半纖維素 單糖單糖 + 糖醛酸糖醛酸 H2O 各種發(fā)酵產(chǎn)物各種發(fā)酵產(chǎn)物 厭氧分解厭氧分解分解纖維素的微生物大多數(shù)能分解半纖維素分解纖維素的微生物大多數(shù)能分解半纖維素。許多芽孢桿菌、假單胞菌、節(jié)細菌及放線菌能分解半纖維素。許多芽孢桿菌、假單胞菌、節(jié)細菌及放線菌能分解半纖維素。霉菌有根霉、曲霉、小克銀漢霉、青霉及鐮刀霉。霉菌有根霉、

32、曲霉、小克銀漢霉、青霉及鐮刀霉。環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解木質(zhì)素木質(zhì)素 空腔空腔 纖維素纖維素木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化木質(zhì)素存在于除苔蘚和藻類外所有植物的細胞壁中，木質(zhì)素存在于除苔蘚和藻類外所有植物的細胞壁中，環(huán)境生物技術第二章第二環(huán)境生物技術第二章第二 節(jié)微生物對天然污染物的降解節(jié)微生物對天然污染物的降解自然界中哪些微生物能夠進行木質(zhì)素的降解呢？自然界中哪些微生物能夠進行木質(zhì)素的降解呢？干朽菌、多孔菌、傘菌等的一些種，厚孢毛霉和松栓菌干朽菌、多孔菌、傘菌等的一些種，厚孢毛霉和松栓菌(Phanerochaete chryso

33、sprium)是是白腐真菌白腐真菌的一種，隸屬于擔子菌綱、的一種，隸屬于擔子菌綱、同擔子菌亞綱、非褶菌目、同擔子菌亞綱、非褶菌目、絲核菌科。絲核菌科。白腐白腐樹皮上木質(zhì)素被該菌分樹皮上木質(zhì)素被該菌分解后漏出解后漏出白色白色的纖維素部分。的纖維素部分。 環(huán)境生物技術第二章第二環(huán)境生物技術第二章第二 節(jié)微生物對天然污染物的降解節(jié)微生物對天然污染物的降解淀粉的轉(zhuǎn)化淀粉的轉(zhuǎn)化淀粉的種類：淀粉分為直鏈淀粉淀粉的種類：淀粉分為直鏈淀粉-1,4-1,4和和支鏈淀粉支鏈淀粉-1,6-1,6四種淀粉酶共同作用，將淀粉水解成葡萄糖：四種淀粉酶共同作用，將淀粉水解成葡萄糖：淀粉酶淀粉酶：專門切割：專門切割-1,4-

34、1,4糖苷鍵，生成糊精和麥芽糖糖苷鍵，生成糊精和麥芽糖淀粉酶淀粉酶：從鏈的一端每次切割下一個麥芽糖從鏈的一端每次切割下一個麥芽糖異淀粉酶異淀粉酶：作用于：作用于-1,6-1,6糖苷鍵，生成糊精糖苷鍵，生成糊精葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶：每次切下一個葡萄糖分子：每次切下一個葡萄糖分子支鏈淀粉支鏈淀粉糊精糊精麥芽糖麥芽糖葡萄糖葡萄糖淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶異淀粉酶異淀粉酶葡萄糖葡萄糖淀粉酶淀粉酶直鏈淀粉直鏈淀粉環(huán)境生物技術第二章第二環(huán)境生物技術第二章第二 節(jié)微生物對天然污染物的降解節(jié)微生物對天然污染物的降解脂類的轉(zhuǎn)化脂類的轉(zhuǎn)化由飽和脂肪酸和甘油組成的，常溫下呈固態(tài)的稱為脂；由不飽由飽和脂肪酸和甘油組

35、成的，常溫下呈固態(tài)的稱為脂；由不飽和脂肪酸和甘油組成，在常溫下呈液態(tài)的稱為油。和脂肪酸和甘油組成，在常溫下呈液態(tài)的稱為油。水中來源：水中來源：毛紡、毛條廠廢水、油脂廠廢水、肉聯(lián)廠廢水、制毛紡、毛條廠廢水、油脂廠廢水、肉聯(lián)廠廢水、制革廠廢水含有大量油脂革廠廢水含有大量油脂降解油脂較快的微生物：降解油脂較快的微生物：細細 菌菌 熒光桿菌、綠膿桿菌、靈桿菌熒光桿菌、綠膿桿菌、靈桿菌絲狀菌絲狀菌 放線菌、分支桿菌放線菌、分支桿菌真真 菌菌 青霉、乳霉、曲霉青霉、乳霉、曲霉途徑：途徑：水解水解+氧化氧化環(huán)境生物技術第二章第二環(huán)境生物技術第二章第二 節(jié)微生物對天然污染物的降解節(jié)微生物對天然污染物的降解脂肪

36、酸的氧化氧化1.1.脂肪酸先被脂酰硫激酶激活脂肪酸先被脂酰硫激酶激活2.2.在在、碳原子上脫氫、加水、脫氫、再加水碳原子上脫氫、加水、脫氫、再加水3.3.在在、碳位之間的碳鏈斷裂，生成碳位之間的碳鏈斷裂，生成1mol1mol乙酰輔酶乙酰輔酶A A和碳鏈和碳鏈較原來少兩個碳原子的脂肪酸。較原來少兩個碳原子的脂肪酸。4.4.乙酰輔酶乙酰輔酶A A進入三羧酸循環(huán)完全氧化成二氧化碳和水。進入三羧酸循環(huán)完全氧化成二氧化碳和水。5.5.剩下的碳鏈較原來少兩個碳原子的脂肪酸可重復一次剩下的碳鏈較原來少兩個碳原子的脂肪酸可重復一次氧化，以至完全形成乙酰輔酶氧化，以至完全形成乙酰輔酶A A。環(huán)境生物技術第二章第

37、二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解從脂肪酸羧基端的從脂肪酸羧基端的位碳原子開始，打開碳鍵，每次分解出一位碳原子開始，打開碳鍵，每次分解出一個二碳片斷個二碳片斷18碳硬脂酸碳硬脂酸 8FADH2+8NADH2+9CH3COSCoA TCA ATP H2O CO2以硬脂酸為例以硬脂酸為例n1mol1mol硬脂酸含硬脂酸含1818個碳原子，需要經(jīng)過個碳原子，需要經(jīng)過8 8次次氧化氧化作用，全部降解為作用，全部降解為9mol9mol乙酰輔酶乙酰輔酶A A。18碳硬脂酸碳硬脂酸 8FADH2+8NADH2+9CH3COSCoA TCA ATP H2O CO2來源

38、：來源： 生活污水、屠宰廢水、罐頭食品加工廢水、制革廢水等生活污水、屠宰廢水、罐頭食品加工廢水、制革廢水等種類很多種類很多好氧細菌好氧細菌： 鏈球菌和葡萄球菌鏈球菌和葡萄球菌好氧芽孢細菌好氧芽孢細菌：枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿：枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌及馬鈴薯芽孢桿菌菌及馬鈴薯芽孢桿菌 兼性厭氧菌兼性厭氧菌：變形桿菌、假單胞菌：變形桿菌、假單胞菌 厭氧菌厭氧菌：腐敗梭狀芽孢桿菌、生孢梭狀芽孢桿菌：腐敗梭狀芽孢桿菌、生孢梭狀芽孢桿菌此外，還有曲霉、毛霉和木霉等此外，還有曲霉、毛霉和木霉等真菌真菌以及以及鏈霉菌鏈霉菌(放線菌放線菌)。降解機理降解機理N2環(huán)境生物技術第二

39、章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解石油的轉(zhuǎn)化石油的轉(zhuǎn)化什么是石油？什么是石油？石油是含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及少量非烴化合物的復石油是含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及少量非烴化合物的復雜混合物。一個典型的石油樣品，含有不同的烴類化合物雜混合物。一個典型的石油樣品，含有不同的烴類化合物達達200多種。多種。石油污染主要出現(xiàn)在采油區(qū)和石油運輸事故現(xiàn)場以及石化石油污染主要出現(xiàn)在采油區(qū)和石油運輸事故現(xiàn)場以及石化行業(yè)的工業(yè)廢水中。行業(yè)的工業(yè)廢水中。環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解鏈末端有季碳原子鏈末端

40、有季碳原子（四周都與（四周都與C相連）相連）的烴以及的烴以及多環(huán)芳多環(huán)芳烴極難降解烴極難降解 ：鏈中等長度（：鏈中等長度（C10C24）鏈很長的（）鏈很長的（C24以以上）短鏈烴；上）短鏈烴；短鏈烴對微生物有毒，但很快揮發(fā)；長鏈短鏈烴對微生物有毒，但很快揮發(fā)；長鏈烴對微生物的抗性增強烴對微生物的抗性增強鏈烴環(huán)烴鏈烴環(huán)烴直鏈直鏈 支鏈，支鏈，支鏈烷基越多，微生物愈難降解支鏈烷基越多，微生物愈難降解不飽和不飽和 飽和飽和 環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解降解石油的微生物降解石油的微生物降解石油的微生物很多，降解石油的微生物很多，據(jù)報道

41、有據(jù)報道有200多種多種細細 菌菌 假單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬假單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬放線菌放線菌 諾卡氏菌諾卡氏菌酵母菌酵母菌 假絲酵母假絲酵母霉霉 菌菌 青霉屬、曲霉屬青霉屬、曲霉屬藻藻 類類 藍藻和綠藻藍藻和綠藻環(huán)境生物技術第二章第二環(huán)境生物技術第二章第二 節(jié)微生物對天然污染物的降解節(jié)微生物對天然污染物的降解石油的降解機理石油的降解機理 + O+ O2 2R-CHR-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH3 3 R- CH R- CH2 2-CH-CH2 2-OH + H-OH + H2 2O O R-CH R-CH2 2-COOH R-CH-COOH R

42、-CH2 2-CHO-CHO-氧化氧化混合功能氧化酶混合功能氧化酶環(huán)境生物技術第二章第二環(huán)境生物技術第二章第二 節(jié)微生物對天然污染物的降解節(jié)微生物對天然污染物的降解微生物攻擊鏈烷烴的末端甲基，由混合微生物攻擊鏈烷烴的末端甲基，由混合功能氧化酶催化，生成伯醇，再進一步功能氧化酶催化，生成伯醇，再進一步氧化為醛和脂肪酸氧化為醛和脂肪酸脂肪酸通過脂肪酸通過氧化進一步代謝氧化進一步代謝通常一些微生物只能將環(huán)烷變?yōu)榄h(huán)己酮，另一些微生物只能將通常一些微生物只能將環(huán)烷變?yōu)榄h(huán)己酮，另一些微生物只能將環(huán)己酮氧化開鏈而不能氧化環(huán)己烷，環(huán)己酮氧化開鏈而不能氧化環(huán)己烷，兩類以上微生物的兩類以上微生物的下將污染物下將污

43、染物 徹底降解徹底降解共代謝共代謝。環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解由混合功能氧化酶的由混合功能氧化酶的烴化作用生成環(huán)己醇烴化作用生成環(huán)己醇脫氫生成酮脫氫生成酮脫氫生成酮，再進一步氧化，脫氫生成酮，再進一步氧化，一個氧插入環(huán)而生成內(nèi)酯一個氧插入環(huán)而生成內(nèi)酯內(nèi)酯開環(huán)，一端的羥基內(nèi)酯開環(huán)，一端的羥基被氧化成醛基和羧基被氧化成醛基和羧基C芳香烴芳香烴芳香烴普遍具有生物毒性芳香烴普遍具有生物毒性，但在，但在低濃度范圍內(nèi)低濃度范圍內(nèi)它們可以不它們可以不同程度的被微生物分解。同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烴的細菌類別已知降解不同芳香烴

44、的細菌類別環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解苯、萘、菲、蒽的代謝途徑苯、萘、菲、蒽的代謝途徑苯苯鄰苯二酚鄰苯二酚己二烯二酸己二烯二酸酮基己二酸酮基己二酸琥珀酸乙酰輔酶琥珀酸乙酰輔酶ACO2H2O萘萘菲菲蒽蒽環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解 苯和酚的代謝苯和酚的代謝苯、萘、菲、蒽的降解為如下圖所示苯、萘、菲、蒽的降解為如下圖所示 環(huán)境生物技術第二章第二環(huán)境生物技術第二章第二 節(jié)微生物對天然污染物的降解節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降

45、解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解n酚也是酚也是先被氧化為鄰苯二酚先被氧化為鄰苯二酚，這樣各類芳香烴在降解，這樣各類芳香烴在降解的后半段是相同的，可表示如下的后半段是相同的，可表示如下 苯苯 酚酚 氧氧化化酶酶 酶酶 萘萘 鄰鄰苯苯二二酚酚 酮酮基基己己二二酸酸 菲菲 + O2 + O2 +2H 蒽蒽 琥琥珀珀酸酸 三三羧羧酸酸循循環(huán)環(huán) CO2 + H2O 乙乙酰酰輔輔酶酶A環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解環(huán)境生物技術第二章第二節(jié)微生物對天然污染物的降解第三節(jié)第三節(jié)

46、微生物對人工合成有微生物對人工合成有機化合物的降解機化合物的降解人工合成化合物人工合成化合物微生物具有降解自然界產(chǎn)生的有機化合物的代謝機制，從而微生物具有降解自然界產(chǎn)生的有機化合物的代謝機制，從而促使地球有機碳平衡，而在自然界具有促使地球有機碳平衡，而在自然界具有新穎結(jié)構(gòu)新穎結(jié)構(gòu)的合成化合的合成化合物（異型生物質(zhì)，又稱非生物性物質(zhì)，物（異型生物質(zhì)，又稱非生物性物質(zhì)，xenobioticsxenobiotics）往往）往往對微生物的降解表現(xiàn)出抗逆性對微生物的降解表現(xiàn)出抗逆性，其原因可能是這些化合物進，其原因可能是這些化合物進入自然界的時間比較短，微生物界還未進化出降解此類難降入自然界的時間比較短

47、，微生物界還未進化出降解此類難降解化合物的代謝機制。這些化合物大多數(shù)對環(huán)境具有毒害作解化合物的代謝機制。這些化合物大多數(shù)對環(huán)境具有毒害作用，故稱之用，故稱之危險性化合物危險性化合物。危險性化合物來源危險性化合物來源: :人工合成的農(nóng)藥、殺蟲劑、除草劑、防人工合成的農(nóng)藥、殺蟲劑、除草劑、防腐劑、溶劑、增塑劑等腐劑、溶劑、增塑劑等環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解盡管微生物有可能通過多種途徑來改變自身的結(jié)構(gòu)信息以獲得對盡管微生物有可能通過多種途徑來改變自身的結(jié)構(gòu)信息以獲得對這類化合物的降解能力，但這需要一個漫長的過程來實現(xiàn)，依靠

48、這類化合物的降解能力，但這需要一個漫長的過程來實現(xiàn)，依靠微生物的自然進化過程遠不能滿足要求，而且長此以往將會造成微生物的自然進化過程遠不能滿足要求，而且長此以往將會造成生態(tài)系統(tǒng)的失衡。生態(tài)系統(tǒng)的失衡。危險性化合物的降解特點和研究危險性化合物的降解特點和研究在對危險性化合物的降解研究中發(fā)現(xiàn)，在對危險性化合物的降解研究中發(fā)現(xiàn)，混合培養(yǎng)混合培養(yǎng)比純培養(yǎng)具有潛比純培養(yǎng)具有潛在的優(yōu)勢，徹底礦化往往需要一個或一個以上的營養(yǎng)菌群（如在的優(yōu)勢，徹底礦化往往需要一個或一個以上的營養(yǎng)菌群（如發(fā)發(fā)酵水解菌群酵水解菌群、產(chǎn)硫菌群產(chǎn)硫菌群、產(chǎn)乙酸菌群產(chǎn)乙酸菌群、產(chǎn)甲烷菌群等產(chǎn)甲烷菌群等）通過多）通過多步反應將有毒化合物

49、轉(zhuǎn)化為礦化最終產(chǎn)物。微生物群落中至少分步反應將有毒化合物轉(zhuǎn)化為礦化最終產(chǎn)物。微生物群落中至少分為為7 7種類型：種類型：提供特殊營養(yǎng)物提供特殊營養(yǎng)物；去除生長抑制產(chǎn)物去除生長抑制產(chǎn)物；改善單改善單個微生物的基本生長參數(shù)個微生物的基本生長參數(shù)；對底物協(xié)調(diào)攻擊對底物協(xié)調(diào)攻擊；共代謝共代謝；氫氫（電子）轉(zhuǎn)移（電子）轉(zhuǎn)移；提供一種以上初級底物利用者提供一種以上初級底物利用者。環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解一一 農(nóng)藥的降解農(nóng)藥的降解二二 多氯聯(lián)苯的降解多氯聯(lián)苯的降解三三 去垢劑的降解去垢劑的降解環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工

50、合成有機物的降解環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解農(nóng)藥農(nóng)藥 降解農(nóng)藥的微生物中，細菌：假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、產(chǎn)降解農(nóng)藥的微生物中，細菌：假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、產(chǎn)堿菌屬等；放線菌：卡諾氏菌；霉菌：曲霉屬堿菌屬等；放線菌：卡諾氏菌；霉菌：曲霉屬殺蟲劑、除草劑等；大多數(shù)合成農(nóng)藥是帶有殺蟲劑、除草劑等；大多數(shù)合成農(nóng)藥是帶有鹵素鹵素、磷酸基磷酸基、氨氨基基、硝基硝基、羥基羥基及其它取代物的及其它取代物的簡單烴骨架簡單烴骨架；取代基的數(shù)量和；取代基的數(shù)量和類型均可影響微生物對農(nóng)藥的降解速度。以類型均可影響微生物對農(nóng)藥的降解速度。以2,4-D2,4-D（二氯苯氧（二氯苯氧乙酸，一種選擇

51、性除草劑，闊葉雜草）和乙酸，一種選擇性除草劑，闊葉雜草）和2,4,5-T2,4,5-T為例，后者為例，后者比前者多了一個氯取代基，就變得非常難以降解比前者多了一個氯取代基，就變得非常難以降解微生物對農(nóng)藥的適應、降解性質(zhì)和共代謝是主要的降解機制微生物對農(nóng)藥的適應、降解性質(zhì)和共代謝是主要的降解機制環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解2 2，4 4D D2 2，4 4DCPDCP順順2 2，4 4二氯二氯式黏康酸式黏康酸2,-烯烯-4-酮己二酸酮己二酸順式順式-2-氯己二烯半醛酸氯己二烯半醛酸反式反式-2-氯己二烯半醛酸氯己二烯半醛

52、酸3,5-二氯鄰苯二酚二氯鄰苯二酚環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyl，PCB)類類PCBPCB分子式為（分子式為（C C1212H H1010）n nClCln n，因其含氯原子的多少，可呈液因其含氯原子的多少，可呈液態(tài)、黏液狀或樹脂狀，耐酸、耐堿、耐腐蝕，具有良好的態(tài)、黏液狀或樹脂狀，耐酸、耐堿、耐腐蝕，具有良好的化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性、絕緣行絕緣行、不燃性不燃性及及高的電解常數(shù)高的電解常數(shù)等特點，在等特點，在工業(yè)上應用廣泛。例如，用作變壓器等電器設備的絕緣油

53、，工業(yè)上應用廣泛。例如，用作變壓器等電器設備的絕緣油，用作化學工業(yè)的載熱體，用作塑料及橡膠等的軟化劑，以用作化學工業(yè)的載熱體，用作塑料及橡膠等的軟化劑，以及作為油漆、油墨等的添加劑。及作為油漆、油墨等的添加劑。PCBPCB有毒，對皮膚、肝臟、神經(jīng)、骨骼等都有不良影響，且有毒，對皮膚、肝臟、神經(jīng)、骨骼等都有不良影響，且是一種潛在致癌因子是一種潛在致癌因子環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解降解菌：產(chǎn)堿桿菌、不動桿菌、假單胞菌、芽孢桿菌以及降解菌：產(chǎn)堿桿菌、不動桿菌、假單胞菌、芽孢桿菌以及沙雷氏菌的突變體；通過共代謝完成氯苯的完全降解。沙雷氏菌的突變體；通過共代謝完成氯苯的完全降解。 環(huán)境生物技術第二章第三節(jié)微生物對人工合成有機物的降解環(huán)境生物技術第二章第