高职版环境微生物第六章-微生物对污染物的降解与转化--有机物.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 微生物对污染物的降解与转化,主要内容：,有机污染物生物降解与转化,天然物质：,如纤维素与半纤维素、木质素等多糖类；脂肪、蜡质等脂类；石油,人工合成物质,如：农药、多氯联苯（,PCB,）、塑料、合成洗涤剂等,第一节 有机污染物的生物净化机理,净化本质,微生物,转化有机物为无机物,依靠,微生物,好氧分解与厌氧分解,一、好氧分解,细菌,是其中的主力军,C CO,2,+,碳酸盐和重碳酸盐,H H,2,O,N NH,3,HNO,2,HNO,3,S H,2,SO,4,P H,3,PO,4,无毒无臭！,矿化盐,C,RCOOH（,有机酸）,CH,4,+CO,2,N RCHNH,2,COOH,NH,3,（,臭味,）+有机酸（,臭味,）,S,H,2,S（,臭味,）,P PO,4,3-,水体自净的天然过程中,厌氧分解（开始,）,好氧分解（后续）,二、厌氧分解,厌氧细菌,原理：,发酵、厌氧呼吸,第二节 各类天然有机污染物的降解与转化,（一）糖类,提问：,哪些糖类会成为污染物？,难溶的多糖,，,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。,这类多糖主要是,纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等,。,1纤维素的降解与转化,葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含140010000个葡萄糖基（,1-4,糖苷键）。,来源：,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。,Lignin,木质素,木质素 空腔 纤维素,3木质素的转化,木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中，,由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。,香豆醇,松柏醇,芥子醇,聚合交联,木质素模式图：具有苯丙烷结构单元、降解缓慢,确证的只有,真菌中的黄孢原毛平革菌。,黄孢原毛平革菌,(,Phanerochaete chrysosprium),是,白腐真菌,的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。,白腐,树皮上木质素被该菌分解后漏出,白色,的纤维素部分。,*,3.,木质素的降解,意义何在呢？,（二）油脂的转化,水中来源：,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,降解油脂较快的微生物：,细 菌,荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌,丝状菌,放线菌、分支杆菌,真 菌,青霉、乳霉、曲霉,途径：,水解+,氧化,（三）石油的转化,提问：,什么是石油？,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。,石油污染主要出现在,采油区,和,石油运输事故现场,以及,石化行业的工业废水,中。,1石油成分的生物降解性,与分子结构有关,A,链长度,链中等长度（,C,10,C,24,）,链很长的（,C,24,以上）,短链,B,链结构,直链?支链,不饱和?饱和,烷烃?芳烃,链末端有季碳原子,（四周都与,C,相连）,的烃以及,多环芳烃极难降解,（三）石油的,降解,降解石油的微生物很多，,据报道有200多种,细 菌,假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属,放线菌,诺卡氏菌,酵母菌,假丝酵母,霉 菌,青霉属、曲霉属,藻 类,蓝藻和绿藻,石油的降解机理：,A,链烷烃的降解,+,O,2,R-CH,2,-CH,2,-CH,3,R-CH,2,-CH,2,-COOH,-,氧化,CO,2,+H,2,O,CH,2,-COOH +R-COOH,B,无支链环烷烃的降解,以环己烷为例,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，,两类以上微生物的,协同作用,下将污染物 彻底降解,共代谢,。,C,芳香烃的降解,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。,已知降解不同芳香烃的细菌类别,苯和酚的代谢,苯的降解为如下图所示,苯的代谢,提问：,为什么这些有机物难于生物降解？,微生物缺乏相应的水解酶,第三节 人工合成的难降解有机化合 物的生物降解,难,对于,自然生态环境,系统,如果一种化合物滞留,可达几个月或几年,之久,或在,人工生物处理系统,几小时或几天之内还未能被分解或消除,种类：,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物等,。,1,洗涤剂,可分为,阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质,四类。,我国目前生产的洗涤剂属于,阴离子型烷基苯磺酸钠,。较早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（,ABS,）：,ABS,甲基分支干扰生物降解,，链末端与4个碳原子相连的季碳原子抗分解的能力更强,。,危害：,ABS,可以在天然水体中,存留800,h,以上,，使这得接纳他的水体长时间保持，,产生大量泡沫,，引起水体缺氧。,为使洗涤剂易于生物降解，人们已将,ABS,的结构改变为线性的直链,烷基苯磺酸盐（,LAS）：,由于减少了分支，它的生物分解速度大为提高。,ABS,A,降解洗涤剂的微生物,细 菌,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,放线菌,诺卡氏菌,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，但目前环境中并没有发生洗涤剂的明显增加。,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。,B,洗涤剂的降解机理,对微生物无影响,（1,）,.土地板结,（2）.被海鸟及海洋哺乳动物误食，,致使这些动物消化系统停滞，引起死亡,。具报道每年海洋中死于废弃塑料的海鸟和海洋哺乳动物，数目之多令人触目惊心。,（3,）,.影响景观,目前发现,能降解塑料的微生物，种类很少，而且降解速度缓慢,。,他们主要是,细菌,、,放线菌、曲霉中的某些成员,。,2,.塑料,塑料在环境中积累有哪些危害？,危害：,白色污染,提问：,如何解决塑料的难降解问题？,（1）限制使用不可降解塑料,（2）,开发可降解塑料,如：,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塑料？有哪些种类？发展前景如何？,3,.农药,如,杀虫剂、除草剂等,化学成分：,有卤素、磷酸基、氨基、硝基、羟基及其它取代物的简单烃骨架,（有机磷、有机锡、有机氯等）。,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。,危害：,生物毒性,（急性、慢性、致癌、致畸变）,最典型的例子：杀虫剂,DDT（,二氯二苯三氯乙烷），,由于氯代基数量大，在自然界的半衰期长达半年以上,DDT,不溶于水而易溶于脂肪，因而可在动物脂肪组织中,堆积,，并沿着食物链在逐级向上不断,积累,，引起生物各种急慢性中毒。,降解农药的微生物：,细 菌,假单胞菌、芽孢杆菌、产碱杆菌、黄杆菌,放线菌,诺卡氏菌,真 菌,曲霉,这些微生物,往往,需共代谢,将农药逐级降解,。,了解：氮源有机污染物的降解与转化,蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。,（,一）蛋白质的转化,水中来源：,生活污水、屠宰废水、罐头食品加工废水、制革废水等,1降解蛋白质的微生物,种类很多,好 氧 细 菌,链球菌和葡萄球菌,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芽孢杆菌,兼 性 厌 氧 菌,变形杆菌、假单胞菌,厌 氧 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(放线菌)。,氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等,腈类化合物,及,硝基化合物,水中来源：,化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等,。,危 害：,生物毒害、环境积累,A,降解这些物质的微生物,细 菌,紫色杆菌、假单胞菌,放线菌,诺卡氏菌,真 菌,氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌(茄科病镰刀霉)、木霉及担子菌等,作业：,P115:第4、5、6、7题,