污染物的生物降解

1、Microbiology Department.Resource & Environment Science College SWU.LiYong定义定义：（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。l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）。l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？l生长速度快，生长旺盛；生长速度快，生长

2、旺盛；l数量大；数量大；l代谢类型多样化；代谢类型多样化；l适应性强；适应性强；l降解性的质粒降解性的质粒(plasmid)l降解性质粒：在降解性质粒：在假单胞菌属假单胞菌属(Pseudomonas)中发现。中发现。l它们可编码一系列能降解复杂物质的它们可编码一系列能降解复杂物质的酶酶,从而能利用一从而能利用一般细菌所难以分解的物质作般细菌所难以分解的物质作碳源碳源。l这些质粒以其所分解的底物命名这些质粒以其所分解的底物命名,lCAM(樟脑樟脑)质粒质粒,lOCT(辛烷辛烷)质粒质粒,lXYL(二甲苯二甲苯)质粒质粒,lSAL(水杨酸水杨酸)质粒质粒,lMDL(扁桃酸扁桃酸) 质粒质粒,lNA

3、P(萘萘)质粒质粒lTOL(甲苯甲苯)质粒等。质粒等。 环境污染物质分解途径 ：l光分解l化学分解（自然分解）l生物分解生物分解 生物分解作用最大，具有重要地位和作用。l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：可生物降解物质：单糖、蛋白质、淀粉、核酸等；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；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：l对污染物的治理有着指导性；对污染物的治理有着指导性；l可生物降解，处理后排放；可生物降解，处理后排放；l难降解的污染物，控制排放，

4、或改革工业流程、改变难降解的污染物，控制排放，或改革工业流程、改变产品化学结构；产品化学结构；l不可生物降解，停止生产。不可生物降解，停止生产。l基质的可生物氧化率 l常应用瓦氏（Warburg，亦称华氏）呼吸仪进行测定。l呼吸代谢作用释放出的CO2量或消耗了的O2量 %100氧量理论的基质完全氧化所应消耗耗氧量实际微生物作用下的氧化率）（）（BOD5/COD生物分解速度生物分解速度举举 例例0.4较快较快甲醛、乙醛、乙酸、丙酮、丁甲醛、乙醛、乙酸、丙酮、丁酸、甘油、酚等酸、甘油、酚等0.40.3一般一般一般城市污水、醋酸钙、棕榈一般城市污水、醋酸钙、棕榈酸等酸等0.30.2较慢，微生物需经驯

5、较慢，微生物需经驯化化丙烯醛、丁香皂等丙烯醛、丁香皂等0.2很慢，微生物需长期很慢，微生物需长期驯化驯化丁苯、乙戊二乙烯等丁苯、乙戊二乙烯等基质的生化呼吸曲线基质呼吸线内源呼吸线时间/h两种呼吸耗氧曲线比较两种呼吸耗氧曲线比较tBCA耗氧量/(mgo2/g污泥)土壤消毒试验 ：l新开发的农药可生物降解性的评定培养液中降解试验 ：l包括物理外观上的变化，诸如浊度、颜色与色度、嗅味等；l微生物学的变化，诸如菌数、生物量及生物相等；l化学变化，如pH、COD、BOD，特别是该污染物的浓度变化。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

6、降解性。ATPl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标记标记l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 l矿化作用矿化作用（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。l矿化作用是彻底的生物降解，即终极降解；终极降解；l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。l共代谢作用共代谢作用 （

7、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。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； 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；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l物质的化学结构 l共代谢作用 l环境物理化学因素 l降解或转化污后

8、生成的中间体或终产物有机有机C CO2 + C CO2 + 碳酸盐和重碳酸盐碳酸盐和重碳酸盐有机有机N NH3 HNO2 HNO3N NH3 HNO2 HNO3有机有机S H2SO4S H2SO4有机有机P H3PO4P H3PO4 微生物：微生物：厌氧细菌厌氧细菌发酵、厌氧无机盐呼吸发酵、厌氧无机盐呼吸lC C RCOOHRCOOH（有机酸）有机酸）CHCH4 4 + CO + CO2 2lN RCHNHN RCHNH2 2COOH NHCOOH NH3 3（） + + 有机酸（有机酸（）lS HS H2 2S S（）lP POP PO4 43-3-厌氧分解（开始）厌氧分解（开始） 好氧分解

9、（后续）好氧分解（后续）l包括：包括：糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等化合物等。 提问：提问：哪些糖类会成为污染物？哪些糖类会成为污染物？ 难溶的多糖难溶的多糖，且当一些难溶解的多糖数量较大时才会且当一些难溶解的多糖数量较大时才会使自净时间大大增加，从而对环境造成污染。使自净时间大大增加，从而对环境造成污染。这类多这类多糖主要是糖主要是纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉。葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含140010000个葡萄糖基（个葡萄糖基（1-4糖苷键）。糖苷键）。

10、棉纺印染废水、造纸废水、人造纤棉纺印染废水、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。维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。微生物微生物 纤纤维维素素酶酶 纤纤维维二二糖糖酶酶 纤纤维维素素 纤纤维维二二糖糖 葡葡萄萄糖糖 糖糖酵酵解解 ATP 好好氧氧分分解解 H2O CO2 葡葡萄萄糖糖 丙丙酮酮丁丁醇醇发发酵酵 丙丙酮酮 + 丁丁醇醇 + CO2 + H2 厌厌氧氧发发酵酵 丁丁酸酸发发酵酵 丁丁酸酸 + 乙乙酸酸 + CO2 + H2 三三羧羧酸酸 循循 环环 厌厌氧氧发发酵酵 l好氧细菌好氧细菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌l厌氧细菌厌氧

11、细菌产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。及嗜热纤维芽孢梭菌。l放放 线线 菌菌链霉菌属。链霉菌属。l真真 菌菌青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。l需要时可以向有菌种库的研究机构需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选购买或自行筛选l存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中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。含半纤维素。 TCA循环循环 聚糖酶聚糖酶 CO2 + H2Ol 半纤维素半纤维素 单糖单糖 + 糖醛酸糖醛酸 H2O 各种发酵产物各种发酵产物 厌氧分解厌氧分解

12、l分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。l许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中，由松由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。木质素木质素 空腔空腔 纤维素纤维素聚合聚合交联交联确证的只有确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌真菌中的黄孢原毛平革菌;疑似的只有疑似

13、的只有软腐菌软腐菌。(Phanerochaete chrysosprium)是是白腐真菌白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。丝核菌科。白腐白腐树皮上木质素被该菌分树皮上木质素被该菌分解后漏出解后漏出白色白色的纤维素部分。的纤维素部分。* *木质素降解的意义何在呢？如何实现工业化白腐菌降木质素降解的意义何在呢？如何实现工业化白腐菌降解木质素呢？解木质素呢？l来源：来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、肉联厂废水、制革厂废水含有大量油脂肉联厂废水、制革厂废水含有大量油脂l降解油脂较快的微生物：

14、降解油脂较快的微生物：l细细 菌菌 荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌菌l丝状菌丝状菌 放线菌、分支杆菌放线菌、分支杆菌l真真 菌菌 青霉、乳霉、曲霉青霉、乳霉、曲霉l途径：途径：水解水解+氧化氧化l提问：提问：什么是石油？什么是石油？l石油是含有烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物的石油是含有烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物的复杂混合物。复杂混合物。石油污染主要出现在石油污染主要出现在采油区采油区和和石油运输事石油运输事故现场故现场以及以及石化行业的工业废水石化行业的工业废水中。中。l与分子结构有关与分子结构有关 链中等长度（链中等长度（C10C24）链很长的（链很长的（

15、C24以上）以上）短链短链 （*？）？）l 直链直链 ? 支链支链 l 不饱和不饱和 ? 饱和饱和l 烷烃烷烃 ? 芳烃芳烃l降解石油的微生物很多，据报道有降解石油的微生物很多，据报道有200多种多种l细细 菌菌 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌放线菌 诺卡氏菌诺卡氏菌l酵母菌酵母菌 假丝酵母假丝酵母l霉霉 菌菌 青霉属、曲霉属青霉属、曲霉属l藻藻 类类 蓝藻和绿藻蓝藻和绿藻 + O2R-CH2- CH2-CH3 R- CH2-CH2-COOH -氧化氧化 CO2 + H2O CH2-COOH + R-COOHl 以环己烷为例以环己烷为例

16、OH O O +O2 +2H 2H +O2 +2H H2O H2O + H2O -2H HOOC-（CH2）4-COOH HOOC-（CH2）4-CH2OH 氧氧 化化 CO2 + H2O OH通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，两类以上微生物的两类以上微生物的下将污染物下将污染物 彻底降解彻底降解共代谢共代谢。l芳香烃普遍具有生物毒性芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可，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

17、苯类类 酚酚类类萘萘菲菲 蒽蒽微微生生物物名名 称称荧荧光光假假单单胞胞菌菌、铜铜绿绿色色假假单单胞胞菌菌及及苯苯杆杆菌菌铜铜绿绿色色假假单单胞胞菌菌、溶溶条条假假单单胞胞菌菌、诺诺卡卡氏氏菌菌、球球形形小小球球菌菌、无无色色杆杆菌菌及及分分枝枝杆杆菌菌菲菲杆杆菌菌、菲菲芽芽孢孢杆杆菌菌荧荧光光假假单单胞胞菌菌和和铜铜绿绿色色假假单单胞胞菌菌、小小球球菌菌及及大大肠肠埃埃希希氏氏菌菌l苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示苯的降解苯的降解l酚也是酚也是先被氧化为邻苯二酚先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解的后，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示如下半段是

18、相同的，可表示如下 苯苯 酚酚 氧氧化化酶酶 酶酶 萘萘 邻邻苯苯二二酚酚 酮酮基基己己二二酸酸 菲菲 + O2 + O2 +2H 蒽蒽 琥琥珀珀酸酸 三三羧羧酸酸循循环环 CO2 + H2O 乙乙酰酰辅辅酶酶Al难难对于自然生态环境自然生态环境系统,如果一种化合物滞留可可达几个月或几年达几个月或几年之久,或在人工生物处理系统人工生物处理系统, 几小时或几小时或几天之内还未能被分解或消除几天之内还未能被分解或消除 种类种类：稳定剂、表面活性剂、人工合成的聚合物、杀虫剂、稳定剂、表面活性剂、人工合成的聚合物、杀虫剂、除草剂以及各种工艺流程中的废品等除草剂以及各种工艺流程中的废品等。 提问：提问：

19、为什么这些有机物难于生物降解？为什么这些有机物难于生物降解？ 微生物缺乏相应的微生物缺乏相应的水解酶水解酶l用用 途途：稳定剂稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热载体、油墨等都含有）漆、热载体、油墨等都含有）l危危 害害：急性中毒，是一种致癌因子急性中毒，是一种致癌因子（米糠油（米糠油事件）事件）l降降 解解 菌菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽：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孢杆菌以及沙雷氏菌的突变体l*共代谢研究进展及其成果对环保的应用现状共代谢研究进展及其成果对环保的应用现状？l指1968年在日本发生的一种食品污染公害事件。l

20、患病者5000多人，其中死亡16人，实际受害者超过1万。l用米糠油中的黑油作家禽饲料，引起几十万只鸡死亡。症状有眼皮肿、掌出汗、全身起红疙瘩，重者呕吐恶心，肝功能下降，肌肉痛，咳嗽不止，甚至死亡。l主要污染物是多氯联苯。l其发生原因是，生产米糠油时用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，因管理不善，混入米糠油中，食后中毒。 l可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。l我国目前生产的洗涤剂属于我国目前生产的洗涤剂属于。较早开发。较早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（ABSABS）：）： CH3

21、CH3 CH3 | | | NaSO3 C CH2 CHCH2 C CH3 | | CH3 CH3 3甲基分支干扰生物降解甲基分支干扰生物降解，链末端与，链末端与4个碳原子相连的季碳原个碳原子相连的季碳原子抗攻击的能力更强子抗攻击的能力更强。l危害：危害：ABS可以在天然水体中存留可以在天然水体中存留800h以上，使这得接以上，使这得接纳他的水体长时间保持，产生纳他的水体长时间保持，产生大量泡沫大量泡沫，引起水体，引起水体缺氧缺氧。l为使洗涤剂易于生物降解，人们将为使洗涤剂易于生物降解，人们将ABS的结构改变为线的结构改变为线性的性的直链直链 CH3 CH3 CH3 | | | NaSO3 C

22、 CH2 CHCH2 C CH3 | | CH3 CH3 3 N a S O3 C H （C H2）9 C H3 | C H3l由于减少了分支，它的生物分解速度大为提高。由于减少了分支，它的生物分解速度大为提高。l细细 菌菌假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱单假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱单胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌l放线菌放线菌诺卡氏菌诺卡氏菌l由于这些微生物的作用，虽然每年排放入环境中的洗由于这些微生物的作用，虽然每年排放入环境中的洗涤剂数量逐年递增，但环境中并没有发生洗涤剂的明涤剂数量逐年递增，但环境中并没有发生洗涤剂的明显增加。显增加。

23、因而洗涤剂一般不会引起环境的有机因而洗涤剂一般不会引起环境的有机污染。污染。l洗涤剂目前存在的问题主要是洗涤剂中的添加剂聚磷洗涤剂目前存在的问题主要是洗涤剂中的添加剂聚磷酸盐造成的水体富营养化问题酸盐造成的水体富营养化问题 。 COOH C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 末末端端氧氧化化 -氧氧化化、脱脱磺磺基基 苯苯甲甲酸酸 CH2COOH 开开环环分分解解 SO3- 苯苯乙乙酸酸CO2 + H2Ol人工合成的高分子聚合物是各种人工合成的高分子聚合物是各种塑料塑料制制品的原料。品的原料。90%是由聚乙烯、聚氯乙烯是由聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯所构成。和聚苯乙烯所构成。 l高分子聚合

24、物的分子量在数千至高分子聚合物的分子量在数千至15万的万的范围内，一般都能抗生物降解。范围内，一般都能抗生物降解。 对微生物无影响对微生物无影响 土地板结土地板结 被动物误食被动物误食：危害消化系统。：危害消化系统。 影响景观影响景观 生物毒性生物毒性l如何解决塑料的难降解问题？如何解决塑料的难降解问题？l（1）限制使用不可降解塑料）限制使用不可降解塑料l（2）l 光降解、高填充碳酸钙、填充淀粉、淀粉改性塑料、光降解、高填充碳酸钙、填充淀粉、淀粉改性塑料、 化学合成或用化学合成或用微生物、转基因植物直接生产可生物降解的塑料；微生物、转基因植物直接生产可生物降解的塑料；* 如何制造完全生物可降解

25、塑料？有哪些种类？发展前景如何？l如如杀虫剂、除草剂等杀虫剂、除草剂等l化学成分：化学成分：有卤素、磷酸基、氨基、硝基、羟基及其有卤素、磷酸基、氨基、硝基、羟基及其它取代物的简单烃骨架它取代物的简单烃骨架（有机磷、有机锡、有机氯（有机磷、有机锡、有机氯等）。等）。l相比较其它取代基团而言，微生物对卤素取代基往往相比较其它取代基团而言，微生物对卤素取代基往往不适应，因而随着卤素取代基数量的增多，农药的生不适应，因而随着卤素取代基数量的增多，农药的生物可降解性大幅度下降。物可降解性大幅度下降。l我国每年使用的农药达我国每年使用的农药达50 多万吨。多万吨。 l残留在土壤中；残留在土壤中；l被灌溉水

26、或雨水淋洗冲入水域被灌溉水或雨水淋洗冲入水域l被降解或转化成其它物质。被降解或转化成其它物质。危害：危害：生物毒性生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸变）（急性、慢性、致癌、致畸变） 最典型的一个例子就是杀虫剂最典型的一个例子就是杀虫剂DDTDDT（二氯二二氯二苯三氯乙烷），苯三氯乙烷），由于氯代基数量大，在自然界的半由于氯代基数量大，在自然界的半衰期长达衰期长达6 6年以上，由于年以上，由于DDTDDT不溶于水而易溶于脂不溶于水而易溶于脂肪，因而可在动物脂肪组织中堆积，并沿着食物链肪，因而可在动物脂肪组织中堆积，并沿着食物链在逐级向上不断积累，引起生物各种急慢性中毒。在逐级向上不断积累，引起生物

27、各种急慢性中毒。DDT经食物链浓缩107倍l瑞士化学家默勒瑞士化学家默勒(Poul Muller)1939(Poul Muller)1939年发明年发明DDT(DDT(二氯二苯三氯乙烷二氯二苯三氯乙烷) )并用作杀虫剂，从而并用作杀虫剂，从而开创了以开创了以DDTDDT为代表的有机氯农药新时代。为代表的有机氯农药新时代。l在第二次世界大战期间及以后在第二次世界大战期间及以后DDTDDT被广泛用于被广泛用于防治疟疾、脑炎、斑疹伤寒等传染病，挽救了防治疟疾、脑炎、斑疹伤寒等传染病，挽救了数百万人的生命。数百万人的生命。lDDTDDT把人类从传染病的把人类从传染病的“围城围城”中解救出来，中解救出来

28、，由此默勒获得由此默勒获得19481948年度的诺贝尔奖。年度的诺贝尔奖。l此后此后DDTDDT被广泛使用，据估算全世界使用了被广泛使用，据估算全世界使用了500500万吨。万吨。lDDT具有脂溶性、致癌性和难于被降解的特点，具有脂溶性、致癌性和难于被降解的特点，DDT对益虫的杀害以及沿食物链对益虫的杀害以及沿食物链富集富集造成不良造成不良的生态效应，鱼类、蛙类、鸟类及其他高营养的生态效应，鱼类、蛙类、鸟类及其他高营养级生物繁殖能力下降以至灭绝，对人类健康也级生物繁殖能力下降以至灭绝，对人类健康也构成严重威胁。构成严重威胁。l美国从美国从1973年起，我国从年起，我国从1983年起禁用年起禁用

29、DDT，其他有机氯农药也相继退出历史舞台；其他有机氯农药也相继退出历史舞台；l但残存有机氯农药仍像幽灵一样在生态环境中但残存有机氯农药仍像幽灵一样在生态环境中徘徊，而且其他化学农药污染徘徊，而且其他化学农药污染(以有机磷农药以有机磷农药为主为主)的的“围城围城”仍然存在。仍然存在。 降解农药的微生物降解农药的微生物 这些微生物这些微生物往往往往将农药逐级降解将农药逐级降解。l蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。 水中来源：水中来源： 生活污水、屠宰废水、罐头食品加工废水、生活污水、屠宰废水、罐头食品加工废水、制革废水等制革废水等

30、种类很多种类很多好好 氧氧 细细 菌菌 链球菌和葡萄球菌链球菌和葡萄球菌好氧芽孢细菌好氧芽孢细菌枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌及马铃薯枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌及马铃薯芽孢杆菌芽孢杆菌 兼兼 性性 厌厌 氧氧 菌菌变形杆菌、假单胞菌变形杆菌、假单胞菌 厌厌 氧氧 菌菌腐败梭状芽孢杆菌、生孢梭状芽孢杆菌腐败梭状芽孢杆菌、生孢梭状芽孢杆菌此外，还有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及链霉菌此外，还有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及链霉菌(放线菌放线菌)。 （好好氧氧菌菌） O2氧氧化化脱脱氨氨蛋蛋白白质质 胨胨 肽肽 进进入入细细胞胞 羧羧酸酸+NH3+H2S H2还还原原脱脱氨氨 （厌厌

31、氧氧菌菌）| 细细胞胞外外水水解解 | 氨氨化化作作用用 | 氧氧化化羧羧酸酸 CO2 + H2O 作作为为氮氮源源参参与与同同化化代代谢谢NH3 亚亚硝硝化化细细菌菌 硝硝化化细细菌菌NH3 HNO2 HNO3 硝硝酸酸盐盐 + O2 + O2| 硝硝化化作作用用 | 硫硫磺磺细细菌菌 硫硫化化细细菌菌H2S S H2SO4 硫硫酸酸盐盐 + O2 + O2反硝化反硝化N2l氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈类化合物腈类化合物及及硝硝基化合物基化合物 l水中来源：水中来源：化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等。化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等。

32、l危危 害：害：生物毒害生物毒害 、环境积累、环境积累l细细 菌菌紫色杆菌、假单胞菌紫色杆菌、假单胞菌l放线菌放线菌诺卡氏菌诺卡氏菌l真真 菌菌氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌(茄科病镰刀茄科病镰刀霉霉)、木霉及担子菌等、木霉及担子菌等 l5HCN + 5.5O2 5CO2 + H2O + 5NH3担子菌还能利用甲醛、氨水和氢氰酸在腈合成酶的作用下担子菌还能利用甲醛、氨水和氢氰酸在腈合成酶的作用下缩合成为缩合成为氨基乙腈，进而合成为丙氨酸。氨基乙腈，进而合成为丙氨酸。 HCN CH3COH CH3CHNH2CN CH3CHNH2COOH l 主要的无机污染物有主要的无机

33、污染物有 :等等l水中来源及危害：水中来源及危害：l磷酸盐磷酸盐洗涤剂洗涤剂中作为软水剂使用的磷酸盐、中作为软水剂使用的磷酸盐、土土l 富营养化富营养化l氨氮硝酸盐氨氮硝酸盐工业废水和使用硝酸盐化肥的农田冲蚀工业废水和使用硝酸盐化肥的农田冲蚀水水 富营养化富营养化l金属离子金属离子 采矿、冶金、化工等行业的废水采矿、冶金、化工等行业的废水 生物中毒生物中毒l洗涤剂中的磷酸盐为可溶性的磷酸钠洗涤剂中的磷酸盐为可溶性的磷酸钠l土壤中的磷酸盐则主要是土壤中的磷酸盐则主要是难溶难溶的磷酸钙的磷酸钙 微生物产酸微生物产酸l土壤中的难溶磷酸盐土壤中的难溶磷酸盐 可溶性磷酸盐可溶性磷酸盐 洗涤剂中的可溶性磷

34、酸盐洗涤剂中的可溶性磷酸盐 卵磷脂、核酸、卵磷脂、核酸、ATPl厌氧条件下，磷酸盐还可以被梭状芽孢杆菌、大肠杆菌等还厌氧条件下，磷酸盐还可以被梭状芽孢杆菌、大肠杆菌等还原为原为PH3。（。（自燃自燃鬼火）鬼火）l + 8H H3PO4 PH3l 4H2Ol被大多数微生物作为无机氮源营养物，产物为被大多数微生物作为无机氮源营养物，产物为蛋白蛋白质、核酸等质、核酸等l 硝化细菌及反硝化细菌硝化细菌及反硝化细菌 l 硝化作用反硝化作用硝化作用反硝化作用 N2l提问：提问：影响金属离子毒性的因素有哪些？影响金属离子毒性的因素有哪些？l种类、浓度、存在状态种类、浓度、存在状态（包括价态、络合态、共存离子

35、性质）（包括价态、络合态、共存离子性质）l例如，例如，比比三价铬毒得多；三价铬毒得多；的毒性比其他的汞化合物的毒性比其他的汞化合物毒性大得多；毒性大得多；比无机锡毒，有机锡中的比无机锡毒，有机锡中的比芳香基锡比芳香基锡毒，烷基锡中三烷基又比其他烷基锡毒。毒，烷基锡中三烷基又比其他烷基锡毒。l致毒浓度低致毒浓度低；如汞、镉等重金属的致毒浓度范；如汞、镉等重金属的致毒浓度范围在围在110mg/kg以下；以下；l通过食物链积累重金属可在高营养级水平的生通过食物链积累重金属可在高营养级水平的生物体内成千万倍地物体内成千万倍地富集富集，然后通过食物进入人，然后通过食物进入人体，造成慢性中毒体，造成慢性中

36、毒 ；l甲基汞的毒性比无机汞高甲基汞的毒性比无机汞高50100倍，它是亲倍，它是亲脂性的，具有很高的神经毒性。脂性的，具有很高的神经毒性。l主要是主要是和和作用。作用。l无机汞无机汞（多难溶）（多难溶）：l Hg2+2 Hg0 + Hg2+l注：注：Hg2+2=Hg+ Hg+l零价的金属汞与一价汞盐几乎不溶零价的金属汞与一价汞盐几乎不溶l二价汞盐除了硫化汞、碘化汞外几乎均可溶解二价汞盐除了硫化汞、碘化汞外几乎均可溶解l有机汞有机汞（易溶）（易溶） ：l通式通式l其中其中R为有机原子基团，为有机原子基团， 为无机离子为无机离子如卤素原子、硫酸如卤素原子、硫酸根、硝酸根、磷酸根、氰化物、羟基等根、

37、硝酸根、磷酸根、氰化物、羟基等。l难溶的汞难溶的汞生物吸收困难，生物吸收困难，毒性很小毒性很小l易溶的汞易溶的汞容易吸收，容易吸收，毒性很强毒性很强（其中（其中甲基汞甲基汞的毒的毒性最强）性最强）l毒性体现：毒性体现：神经麻痹以致引起死亡。神经麻痹以致引起死亡。l日本的日本的水俣湾甲基汞中毒事件水俣湾甲基汞中毒事件就是典型的汞污染事件。这类汞中毒一般就是典型的汞污染事件。这类汞中毒一般都不是通过直接饮用水被汞污染造成，而是由于甲基汞在食物链积累并都不是通过直接饮用水被汞污染造成，而是由于甲基汞在食物链积累并由水中的鱼类向上传递给人而引起的。由水中的鱼类向上传递给人而引起的。水中的甲基汞到底是怎水中的甲基汞到底是怎么来的？么来的？ l汞的甲基化是由汞的甲基化是由微生物微生物依靠依靠甲基化辅酶甲基化辅酶形成的形成的。l汞甲