微生物在环境物质循环和污染物转化中的作用-重金属的微生物转化

典型重金属的微生物转化原理及应用主要内容1.典型重金属的微生物转化原理2.重金属微生物转化的应用重金属的微生物转化1.1金属离子的毒性当今人们主要关心的是：汞、砷、铅、锡、锑、铜、镉、铬、镍和钒。它们以空气、水和土壤的污染物以及食品残渣之类各种各样的化学形态存在于环境中。金属在一定浓度时对微生物有毒害作用。重金属在很低浓度时，对大多数微生物即有明显毒性。1.2影响金属离子毒性的因素种类、浓度、存在状态（包括价态、络合态、共存离子性质）如：六价铬比三价铬毒得多；甲基汞的毒性比其他的汞化合物毒性大得多；有机锡比无机锡毒，有机锡中的烷基锡比芳香基锡毒，烷基锡中三烷基又比其他烷基锡毒。1.3金属离子微生物转化微生物转化：主要是氧化还原和甲基化作用。（1）汞的微生物转化

1）汞的形态无机汞（大多难溶）：

Hg2+2→

Hg0+Hg2+

（注：Hg2+2

=

Hg+

—Hg+）零价的金属汞与一价汞盐几乎不溶于水二价汞盐除了硫化汞、碘化汞外几乎均可溶解（1）汞的微生物转化

1）汞的形态有机汞（易溶）：Hg和无机离子如卤素原子、硫酸根、硝酸根、磷酸根、氰化物、羟基等形成有机汞。2）汞化合物的毒性

难溶的汞（无机汞）——生物吸收困难，毒性很小易溶的汞（易溶）——容易吸收，毒性很强（其中甲基汞的毒性最强）毒性体现：神经麻痹以致引起死亡。2）汞化合物的毒性

日本的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。水中的甲基汞到底是怎么来的？鱼类体表粘液中有许多含有甲基化辅酶的微生物，他们将无机汞转化为甲基汞，动物和人体肠道中的细菌大部分也具有这种功能，因此甲基汞中毒是由微生物造成的。3）汞的甲基化

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。汞的生物循环厌氧沉积物有氧区域大气层区域汞的转化（2）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。砷的生物循环砷的转化（3）微生物对重金属的转化作用转化类型金属微生物氧化作用还原作用甲基化AsSbAsHgSeAsHgPbCdSeSn假单孢菌属，放线菌属，产碱杆菌属锑细菌属小球藻假单孢菌属，葡萄球菌，曲霉属棒状杆菌，链球菌属曲霉属，毛霉属，镰孢霉，拟青霉属芽孢杆菌属、产甲烷梭菌，曲霉属假单孢菌属，气单孢菌属假单孢菌属假单孢菌属曲霉属，头孢霉属，青霉属假单孢菌属重金属微生物转化的应用

重金属微生物转化的应用微生物转化主要应用在对含重金属的废水处理中。主要是利用微生物在自然条件下或人工诱导下产生的抗重金属毒性的酶，通过酶与重金属结合形成失活晶体或促进重金属排出体外等机制对重金属进行解毒。2.1电镀废水的生物处理（1）基本原理用从电镀污泥中获得的SR系列复合功能菌，高效还原六价铬为三价铬，三价铬、锌、铜、镍和镉等二价金属离子被菌体富集，再经固液分离，废水被净化，污泥中金属再用微生物或化学法回收，固液分离的上清液可以回用。2.1电镀废水的生物处理（2）技术关键本技术的关键是菌体的培养和“菌废比”的合理调控，这是保证处理水质达到排放标准或回用的重要条件。一般采用厌氧技术培养菌体，培养液可以是生活污水，粪便，高浓度有机废水，也可以人工配制。采用中温发酵技术。根据废水中的金属离子的浓度和培养的菌体的浓度决定“菌废比”，具体情况具体决定。2.1电镀废水的生物处理（3）工艺流程2.1电镀废水的生物处理（4）技术关键

本技术对废水成分变化的适应性强，各金属离子浓度的范围为：铬1mg／L～1000mg／L，锌1mg／L～1000mg／L，铜1mg／L～1000mg／L，镍1mg／L～500mg／L，镉1mg／L～500mg／L。本技术不仅能处理单一的金属废水，也可处理混合的金属废水。废水的pH值可在4～8范围内变化。每天处理废水量可达1m3～1000m3以上。2.2硫酸盐生物还原法处理含锌废水（1）基本原理

硫酸盐生物还原法处理含锌废水其原理是利用硫酸盐还原菌SRB在厌氧条件下产生硫化氢，硫化氢和废水中的重金属反应，生成金属硫化物沉淀以去除重金属离子。（2）工艺流程2.2硫酸盐生物还原法处理含锌废水2.2硫酸盐生物还原法处理含锌废水（3）工艺说明生物反应器是一个厌氧反应系统，微生物在厌氧条件下分解有机物，还原硫酸盐生成硫化氢，硫化氢与废水中的锌离子反应生成不溶性的硫化锌。反应生成的硫化锌沉淀同厌氧污泥混在一起，当其浓度达到一定程度以后，为了保证生物反应器的正常运行，就必然排放一部分污泥。由于污泥中锌含量较高，可以回收。2.2硫酸盐生物还原法处理含锌废水（4）技术关键利用微生物方法处理重金属废水时，由于废水中常缺乏微生物生长所需的营养物质，包括有机物、氮、磷等，因此，在废水中需加入所缺的营养物质。在硫酸盐还原菌处理含锌废水的污泥床工艺中，有机物和锌离子的去除率分别达到73.8％和99.63％。2.2硫酸盐生物还原法处理含锌废水（4）技术关键利用微生