第九章污染物的微生物降解和轉(zhuǎn)化

1、污染物的微生物污染物的微生物降解和轉(zhuǎn)化降解和轉(zhuǎn)化講授內(nèi)容1 有機(jī)物的微生物降解1.1 微生物降解的一般規(guī)律1.2 石油類物質(zhì)的降解1.3 農(nóng)藥的微生物降解u 重金屬污染的微生物轉(zhuǎn)化2論文舉例1.1 微生物降解的一般規(guī)律1.1.1 基于微生物降解難度的有機(jī)污染物分類（1）可生物降解的有機(jī)）可生物降解的有機(jī)物：單糖、蛋白質(zhì)、淀粉、物：單糖、蛋白質(zhì)、淀粉、核糖、核糖、1 有機(jī)物的微生物降解有機(jī)物的微生物降解細(xì)菌培養(yǎng)基細(xì)菌培養(yǎng)基葡萄糖、牛肉膏、蛋白凍、瓊脂、各種礦物質(zhì)（2）難生物降解物質(zhì)：纖維素、）難生物降解物質(zhì)：纖維素、農(nóng)藥、烴類、農(nóng)藥、烴類、1.1 微生物降解的一般規(guī)律1.1.1 基于微生物降解難

2、度的有機(jī)污染物分類1 有機(jī)物的微生物降解有機(jī)物的微生物降解木耳的培養(yǎng)基主要材料是纖維素木耳的培養(yǎng)基主要材料是纖維素棉籽皮棉籽皮（3）不可生物降解性物質(zhì)：）不可生物降解性物質(zhì)：塑料、尼龍、塑料、尼龍、1.1 微生物降解的一般規(guī)律1.1.1 基于微生物降解難度的有機(jī)污染物分類1 有機(jī)物的微生物降解有機(jī)物的微生物降解1.1.2 影響微生物降解的因素影響微生物降解的因素（1）污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)）污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)易分解性：鏈烴易分解性：鏈烴 環(huán)烴；直鏈烴環(huán)烴；直鏈烴 支鏈烴；不飽和烴支鏈烴；不飽和烴 飽飽和烴；和烴；碳?xì)滏I碳?xì)滏I 碳氧鍵、碳碳鍵或碳與其它元素原子結(jié)合的鍵碳氧鍵、碳碳鍵或碳與其它元素原子結(jié)合

3、的鍵（苯環(huán)例外）；（苯環(huán)例外）；小分子小分子 高分子高分子1.1 微生物降解的一般規(guī)律1 有機(jī)物的微生物降解有機(jī)物的微生物降解（2）微生物代謝活性）微生物代謝活性不同生育階段（對(duì)數(shù)期活性最不同生育階段（對(duì)數(shù)期活性最強(qiáng)）；微生物群落結(jié)構(gòu)強(qiáng)）；微生物群落結(jié)構(gòu)（3）環(huán)境理化因子）環(huán)境理化因子有機(jī)碳、通氣性、溫度、濕度、有機(jī)碳、通氣性、溫度、濕度、pH值、光照、值、光照、時(shí)間微生物數(shù)量1.2 石油類物質(zhì)的降解組成組成：芳香族和脂肪族碳?xì)浠衔锝M成的混合物降解石油的微生物降解石油的微生物：細(xì)菌和酵母（水體）、真菌（土壤）細(xì)菌細(xì)菌：假單胞菌屬、無色桿菌屬、節(jié)桿菌屬、微球菌屬、酵母酵母：假絲酵母菌屬、紅酵母

4、菌屬、擲胞酵母菌屬、真菌真菌：青霉屬、輪枝孢屬、白僵菌屬、被孢霉屬、生物降解規(guī)律：生物降解規(guī)律：RCHHCHHH OHOOH鏈烴的降解鏈烴的降解HCCHCHCCHCHCCHCHCCHC加氧酶作用OHOH苯兒茶酚O2CCHCHCCHCOHOHCOAOOOH已二烯二酸-酮已二酸COOHCH2CH2COOH琥珀酸+CH3C=OCOA乙酰輔酶A間位O2HCCHCHCCOHCHOHOO2-羥基二烯半酫酸H2OHCHHCHCHCOCOOH+HCOOHCOOHC=OCH3丙酮+CH3CHO乙酫芳香烴的降解芳香烴的降解鄰位HHHHH1.3 農(nóng)藥的微生物降解 農(nóng)藥種類農(nóng)藥種類： 降解農(nóng)藥的微生物降解農(nóng)藥的微生物

5、細(xì)菌細(xì)菌：放線菌放線菌：真菌真菌： 微生物降解農(nóng)藥的生化機(jī)制微生物降解農(nóng)藥的生化機(jī)制： DDTDDM還原脫氯還原脫氯有機(jī)氯、有機(jī)磷、有機(jī)氮、有機(jī)硫農(nóng)藥假單胞菌屬、芽胞桿菌屬、氣桿菌屬、黃桿菌屬、節(jié)桿菌屬諾卡菌屬曲霉屬、木霉屬烷基化作用、脫烴作用、酰胺或脂的水解作用、脫鹵作用、脫氫作用、脫鹵化氫作用、氧化作用、還原作用、羥基化作用、環(huán)裂解作用、有機(jī)磷農(nóng)藥的水解反應(yīng)有機(jī)磷農(nóng)藥的水解反應(yīng)偶氮染料的降解偶氮染料的降解堿性橙染料堿性橙染料2 重金屬污染的微生物轉(zhuǎn)化2.1 微生物活動(dòng)導(dǎo)致的金屬價(jià)態(tài)變化2.2 吸附沉淀2.3 鰲合作用Hg2+微生物連續(xù)培養(yǎng)Hg0作用機(jī)理作用機(jī)理綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、惡臭

6、假單胞菌、氧化亞鐵硫桿菌Cr6+微生物氧化Cr3+假單胞菌屬2.1 微生物活動(dòng)導(dǎo)致的金屬價(jià)態(tài)變化微生物活動(dòng)導(dǎo)致的金屬價(jià)態(tài)變化HgZnCdCuNi土壤中枯草桿菌對(duì)土壤中枯草桿菌對(duì)重金屬的吸附沉淀重金屬的吸附沉淀金屬巰蛋白廢水中生枝膠團(tuán)桿菌廢水中生枝膠團(tuán)桿菌對(duì)重金屬的吸附沉淀對(duì)重金屬的吸附沉淀ZnUAg聚合糖2.2 吸附沉淀吸附沉淀藻類、藍(lán)細(xì)菌、酵母菌對(duì)重金屬的鰲合吸附CuZnHgPb肽鏈2.3 鰲合作用鰲合作用3 論文舉例 題目：土著微生物原位修復(fù)鉻渣堆場污染土壤的條件優(yōu)化 目的：尋找激活土著微生物的活性來進(jìn)行鉻渣堆場污染土壤的原位微生物修復(fù)新方法 研究方法：利用鉻渣堆場土壤中生活的有還原Cr(

7、)功能的土著微生物，通過直接添加營養(yǎng)物質(zhì)，激發(fā)鉻還原菌的活性，進(jìn)行鉻渣堆場鉻污染土壤修復(fù)。試驗(yàn)處理項(xiàng)目內(nèi)容碳源加不同量的有機(jī)碳（葡萄糖、乳酸鈉）氮源加不同量的有機(jī)氮（A）無機(jī)鹽加NaCl(2g/L)(理想碳源和氮源）pH6，7，8，9，10，11溫度/10，20，30，40濕度60%，土水比11微生物鉻渣堆場土壤結(jié)論 1) 在溫度為30 、每千克土壤中碳源葡萄糖投加量為5 g、氮源化合物A 投加量5 g、水量充足(土與液的質(zhì)量比1:1)的條件下，土著微生物在第4 天時(shí)，基本可去除鉻渣堆場土壤中水溶性Cr()。 2) 培養(yǎng)基的不同初始pH 不影響土著微生物還原功能的發(fā)揮，且在整個(gè)還原過程中，土壤pH 變化較?。煌饧訜o機(jī)鹽2 g 沒有促進(jìn)土著微生物還原Cr()，在原位修復(fù)鉻渣污染土