微生物在物质循环中的作用专家讲座.pptx

,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,第八章 微生物在环境 物质循环中作用,微生物在物质循环中的作用,第1页,有机污染物生物净化,天然物质、人工合成物质,无机污染物生物净化,有机污染物生物净化机理,净化本质微生物转化为,无机物,依靠好氧分解与厌氧分解,厌氧分解,厌氧细菌,原理：,发酵、厌氧无机盐呼吸,好氧分解,细菌是其中主力军,原理：,好氧有机物呼吸,微生物在物质循环中的作用,第2页,第一节 碳循环,一、碳源污染物转化,包含,:,糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成有机化合物等,。,（一）糖类污染物,提问：,哪些糖类会成为污染物？,难溶多糖,，且当一些难溶解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、淀粉,。,微生物在物质循环中的作用,第3页,1纤维素转化,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）。,起源,：,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。,A,微生物,分解路径,微生物在物质循环中的作用,第4页,微生物在物质循环中的作用,第5页,B,分解纤维素微生物,好氧细菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌,厌氧细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。,放 线 菌链霉菌属。,真 菌青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。,需要时能够向有菌种库研究机构购置或自行筛选,。,微生物在物质循环中的作用,第6页,2半纤维素转化,存在于植物细胞壁,杂多糖,。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。,分解过程,TCA,循环,聚糖酶,CO,2,+H,2,O,半纤维素 单糖+糖醛酸,H,2,O,各种发酵产物,厌氧分解,分解纤维素微生物大多数能分解半纤维素,。,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。,微生物在物质循环中的作用,第7页,Lignin,木质素,木质素 空腔 纤维素,木质素存在于除苔藓和藻类外全部植物细胞壁中，,由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成高度分枝多聚物。,3木质素转化,微生物在物质循环中的作用,第8页,自然界中哪些微生物能够进行木质素降解呢？,确证只有,真菌中黄孢原毛平革菌,，疑似只有,软腐菌。,黄孢原平毛革菌,(,Phanerochaete chrysosprium),是,白腐真菌,一个，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,纤维素部分。,*,木质素降解意义何在呢？怎样实现工业化白腐菌降解木质素呢？,微生物在物质循环中的作用,第9页,（二）油脂转化,水中起源：,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,路径：,水解+,氧化,微生物在物质循环中的作用,第10页,1,降解石油微生物,降解石油微生物很多，据报道有200各种,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,（三）石油转化,微生物在物质循环中的作用,第11页,2,石油降解机理,A,链烷烃降解,+,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,无支链环烷烃降解：,以环己烷为例,微生物在物质循环中的作用,第12页,C,芳香烃,芳香烃普遍含有生物毒性，但在低浓度范围内它们能够不一样程度被微生物分解。,已知降解不一样芳香烃细菌类别,微生物在物质循环中的作用,第13页,苯和酚代谢,苯、萘、菲、蒽降解为以下列图所表示,苯代谢,微生物在物质循环中的作用,第14页,萘代谢,微生物在物质循环中的作用,第15页,菲代谢,微生物在物质循环中的作用,第16页,蒽代谢,微生物在物质循环中的作用,第17页,酚也是,先被氧化为邻苯二酚,，这么各类芳香烃在降解后半段是相同，可表示以下,微生物在物质循环中的作用,第18页,提问：,为何这些有机物难于生物降解？,微生物缺乏对应水解酶,二、人工合成难降解碳源污染物转化,难,对于,自然生态环境,系统,假如一个化合物滞留,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、人工合成聚合物、杀虫剂、除草剂以及各种工艺流程中废品等,。,微生物在物质循环中的作用,第19页,1.氯苯类,用 途,：,稳定剂,（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热载体、油墨等都含有）,危 害：,急性中毒，是,一个致癌因子,（米糠油事件）,降 解 菌：,产碱杆菌、不动杆菌、,假单胞菌,、芽孢杆菌以及沙雷氏菌突变体,经过,共代谢,完成氯苯完全降解,。,*,共代谢研究进展及其结果对环境保护应用现实状况,？,微生物在物质循环中的作用,第20页,2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。,我国当前生产洗涤剂属于,阴离子型烷基苯磺酸钠,。较早开发是非线性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个碳原子相连季碳原子抗攻击能力更强,。,微生物在物质循环中的作用,第21页,A,降解洗涤剂微生物,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,因为这些微生物作用，即使每年排放入环境中洗涤剂数量逐年递增，但环境中并没有发生洗涤剂显著增加。,因而洗涤剂普通不会引发环境有机污染,。,洗涤剂当前存在问题主要是洗涤剂中添加剂聚磷酸盐造成水体,富营养化,问题。,微生物在物质循环中的作用,第22页,B,洗涤剂降解机理,微生物在物质循环中的作用,第23页,蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。,（,一）蛋白质转化,水中起源：,生活污水、屠宰废水、罐头食品加工废水、制革废水等,1降解蛋白质微生物,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,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,另外，还有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及链霉菌(放线菌)。,第二节 氮循环,微生物在物质循环中的作用,第24页,2降解机理,反硝化,N,2,微生物在物质循环中的作用,第25页,3.经典含氮有机物转化,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,水中起源,：,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,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赤霉菌(茄科病镰刀霉)、木霉及担子菌等,A,降解这些物质微生物,微生物在物质循环中的作用,第26页,B,降解机理,a.,氰化物,5,HCN+5.5O,2,5CO,2,+H,2,O+5NH,3,b.,有机腈,担子菌还能利用甲醛、氨水和氢氰酸在腈合成酶作用下缩合成为,氨基乙腈，进而合成为丙氨酸。,HCN,CH,3,COH CH,3,CHNH,2,CN CH,3,CHNH,2,COOH,甲醛,氨基乙腈 丙氨酸,微生物在物质循环中的作用,第27页,