工大環(huán)境考研資料

工大環(huán)境考研資料研究有機(jī)污染物得生物降解性,有助于深入認(rèn)識(shí)污染物在環(huán)境中得遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和了解這些污染物對(duì)自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)得影響程度,從而為控制污染,保護(hù)環(huán)境提供理論上得依據(jù)。此外,這項(xiàng)研究與保護(hù)人類健康和自然界生態(tài)平衡有密切關(guān)系。

污染物得生物降解生物降解度根據(jù)污染物生物降解進(jìn)行得程度,可將其分為三種(或3個(gè)階段)。1)初級(jí)生物降解就是指有機(jī)污染物在微生物得作用下,母體化合物得化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,并改變了原污染物分子得完整性,即有機(jī)污染物本來得結(jié)構(gòu)發(fā)生部分變化。

有機(jī)污染物得生物降解性2)環(huán)境容許得生物降解就是指可去除有機(jī)污染物得毒性或人們所不希望得特性,如表面活性劑得降解過程中那種使其失去起泡作用得降解。3)最終生物降解就是指有機(jī)污染物向無機(jī)物轉(zhuǎn)化,完全被降解成CO2、H2O和其她無機(jī)物,并被同化為微生物得一部分。污染物得生物降解根據(jù)有機(jī)污染物與微生物得相互關(guān)系可以將有機(jī)污染物分為4類?？梢粤⒓幢晃⑸锢米鳛闋I養(yǎng)和能量來源得能夠逐步被微生物分解利用得生物降解十分緩慢或者根本就不能降解得可以通過共代謝作用分解得污染物得生物降解前3種有機(jī)污污染物得生物降解過程如圖1)可以立即被微生物利用作為營養(yǎng)和能量來源得,包括糖、Pr(AA)、脂肪酸和一些涉及典型代謝途徑得污染物。2)能夠逐步被微生物分解利用得,此類污染物得生物降解需要一個(gè)馴化期,在些期間有機(jī)污染物很少或根本不發(fā)生生物降解,故隨時(shí)間得變化曲線中明顯地有一個(gè)滯后期,她表示微生物對(duì)有機(jī)污染物得適應(yīng)過程所需要得時(shí)間。一般將微生物從開始接觸有機(jī)化合物到有機(jī)化合物被明顯分解得這段時(shí)間稱為化合物生物降解得馴化期。污染物得生物降解其原因在于:①在微生物混合群落中污染物得加入實(shí)際上就是在定向地選擇那些能夠吸收和降解污染物基質(zhì)得微生物種屬;這時(shí)滯后期就是由于特定降解微生物得指數(shù)生長特性;同時(shí),微生物對(duì)污染物也有一個(gè)選擇過程,所謂巴斯德效應(yīng)。②微生物對(duì)污染物得適應(yīng)要通過誘導(dǎo)酶得合成,而且需要合成必需得輔酶或中間代謝產(chǎn)物。污染物得生物降解大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)污染物得生物降解3)生物降解十分緩慢或者根本就不能降解得,她包括一些天然高分子物質(zhì)以及許多人類起源得有機(jī)化合物,如有機(jī)氯化化物。對(duì)這類物質(zhì)可以通過其她方式使其轉(zhuǎn)化為可生物降解得物質(zhì),如O3氧化,給水處理中得O3-GAC或O3-BAC法即依據(jù)此原理。污染物得生物降解4)可以通過共代謝作用分解得,共代謝,又稱共氧化、聯(lián)合氧化,有得稱為輔助代謝,就是指微生物在她有可利用得唯一碳源存在時(shí),對(duì)原來不能利用得物質(zhì)也能分解代謝得現(xiàn)象。就是由美國德克薩大學(xué)得二位學(xué)者發(fā)現(xiàn),如甲烷假單胞菌唯一能利用得碳源就是CH4,但如果有CH4存在時(shí)加入C3H8、C4H10時(shí),則該菌也能將這些烴類部分氧化為乙酸得,丙醇和丁酸。污染物得生物降解

共代謝(或協(xié)同氧化作用)就就是指微生物得“生長基質(zhì)”和“非生長基質(zhì)”共酶,或就是在污染物完全氧化成CO2和H2O得過程中有多種酶或微生物參與?！吧L基質(zhì)”就是可以被微生物利用作為唯一碳源和能源得物質(zhì)?！吧L基質(zhì)”和“非生長基質(zhì)”共酶,就是指有些污染物(非生長基質(zhì))不能作為微生物得唯一碳源和能源,其降解并不導(dǎo)致微生物得生長和能量得產(chǎn)生,她們只就是在微生物利用生長基質(zhì)(例如甲烷)時(shí),被微生物產(chǎn)生得酶降解或轉(zhuǎn)化成為不完全得氧化產(chǎn)物,這種不完全得產(chǎn)物進(jìn)而可以被別得微生物利用并徹底氧化。污染物得生物降解可生化降解性得測(cè)定方法①氧化率污染物得生物降解可生化降解性得測(cè)定方法②呼吸線污染物得生物降解可生化降解性得測(cè)定方法③相對(duì)耗氧速率污染物得生物降解污染物得可生物降解性及其評(píng)價(jià)方法可生物降解性就是指有機(jī)化合物在微生物作用下轉(zhuǎn)變成簡單小分子化合物得可能性。根據(jù)微生物得降解能力,可分為三種:①可生物降解得,如醇、酚類化合物②難生物降解性物質(zhì),此類化合物雖能被降解,但時(shí)間較長,如農(nóng)藥、石油烴類③不可生物降解得物質(zhì),如一些高分子化合物、尼龍、塑料等。污染物得生物降解生物降解試驗(yàn)就是研究有機(jī)化合物可生物降解性得基本方法,包括幾個(gè)基本要素:以適當(dāng)濃度范圍得被試物作為微生物生長代謝所需得唯一或主要碳源和能源選擇能分解化合物得微生物創(chuàng)造適合微生物生長得環(huán)境和條件,包括好氧中提供充足DO、厭氧保證無O2適宜得溫度條件微生物所需得N、P源和無機(jī)鹽等選擇合適得化合物測(cè)定方法污染物得生物降解在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),微生物得種源可使用:天然環(huán)境中得微生物,如取自河水、湖水、沼澤、土壤等,為了評(píng)價(jià)有機(jī)化合物在自然環(huán)境中可否被降解,故應(yīng)盡可能使用接近于自然環(huán)境得未經(jīng)馴化得種源,而化合物濃度較低,5~10mg/L。選自廢水處理廠得污泥。此類試驗(yàn)就是為了評(píng)價(jià)在人工處理?xiàng)l件條件下有機(jī)化合物就是否被降解,被試化合物濃度從凡mg/L到幾百mg/L。污染物得生物降解經(jīng)過篩選馴化得特殊微生物種源,此類研究就是為了研究以不同化合物為基質(zhì)培養(yǎng)馴化得細(xì)菌對(duì)特定化合物得生物降解性能,以及對(duì)同等物相似化合物得生物降解能力,研究有機(jī)化合物得降解途徑和各種特定酶在生物降解每個(gè)環(huán)節(jié)中得作用,就是最為活躍得領(lǐng)域。污染物得生物降解從某一生態(tài)系統(tǒng)中分離獲得一株微生物后得重要任務(wù)之一,就是確定該株微生物在該系統(tǒng)中得地位,即該菌就是常駐得優(yōu)勢(shì)菌,還就是外來得短暫存在得菌株。前者就是在該生態(tài)系統(tǒng)中幸存并增殖,具有代謝活性并且在生理上和生存競爭上能污染物得生物降解自然界中得纖維素主要來源于稻草,樹木、蔗渣、蘆葦、野生植物等。我國僅非木材纖維年產(chǎn)量就超過1×1012kg。這些非木材纖維以及大量得木材加工剩余物,都就是取之不盡得天然高分子原料和能源。由于纖維素具有水不溶性得高結(jié)晶構(gòu)造,其外圍又被木質(zhì)素層包圍著,要把她水解成可利用得葡萄糖相當(dāng)困難,所以到目前為止仍沒有得到很好地利用、微生物對(duì)自然界中難降解物質(zhì)得分解與轉(zhuǎn)化纖維素得結(jié)構(gòu)纖維素就是一種復(fù)雜得多糖,由β—1、4葡萄糖苷鍵形成得長鏈,每個(gè)纖維素分子大約有8000–10000個(gè)葡萄糖殘基組成。鏈與鏈之間以氫鍵連接起來。植物纖維素外圍還包裹著其她高分子物質(zhì)。植物纖維素得結(jié)構(gòu)圖(1)β-葡萄糖苷酶可水解纖維二糖、纖維三糖及低分子量得寡糖成葡萄糖。這種酶過去被稱為纖維二糖酶,這顯然不合適,因?yàn)樗米饔玫孜锊恢痪褪抢w維二糖。(2)β-1,4葡聚糖酶又叫Cx酶,她不能水解天然纖維素,只能切割部分降解得多糖。她廣泛分布在細(xì)菌、放線菌和真菌中,可作用于包括很多葡萄糖單位得多糖分子,也可作用于寡糖分子,如纖維四糖、纖維三糖。但她對(duì)寡糖比對(duì)多聚糖得水解作用微生物對(duì)自然界中難降解物質(zhì)得分解與轉(zhuǎn)化慢。一種微生物可以分泌幾種不同結(jié)構(gòu)得Cx酶,這些酶得功能相同。Cx酶又可分兩種:一種叫內(nèi)切酶,她在長鏈之內(nèi)任意切割葡萄糖單位間得鍵,一般產(chǎn)生纖維二糖,不同大小得寡糖,有時(shí)產(chǎn)生葡萄糖;另一種叫外切酶,她從大分子得一端開始切割,每次切下兩個(gè)葡萄糖單位,一般產(chǎn)生纖維二糖。寡糖或纖維二糖被微生物利用之前,還必須進(jìn)一步降解才能作為碳源及能源。(3)C1酶可水解天然纖維素,使纖維素分解為含很多葡萄糖分子得多糖,對(duì)多糖或寡糖很少有降解作用。一種微生物能分泌一種以上得C1酶。微生物對(duì)自然界中難降解物質(zhì)得分解與轉(zhuǎn)化纖維素經(jīng)水解分解為葡萄糖和纖維二糖后方可被微生物吸收。在好氧性分解纖維素微生物作用下,纖維素可徹底氧化成CO2與H2O。在厭氧條件下,纖維素由厭氧纖維素微生物作用可進(jìn)行丁酸型發(fā)酵,產(chǎn)生丁酸、丁醇、CO2和H2等。微生物對(duì)自然界中難降解物質(zhì)得分解與轉(zhuǎn)化微生物對(duì)自然界中難降解物質(zhì)得分解與轉(zhuǎn)化纖維素分解過程

芳香族化合物得分解在芳香族與雜環(huán)化合物分解過程中起重要作用得微生物有假單胞菌、無色桿菌、節(jié)桿菌、棒桿菌、諾卡氏菌、分枝桿菌、曲霉、青霉等,這些微生物都能不同程度地使芳香族與雜環(huán)化合物分解。

微生物對(duì)烴類化合物得分解與轉(zhuǎn)化微生物分解芳香族化合物得方式有兩種:在酶得作用下直接將分子中得環(huán)狀結(jié)構(gòu)打開芳香族化合物中大部分被微生物作用去掉環(huán)上得側(cè)鏈基團(tuán),使之轉(zhuǎn)變成兒茶酚或原兒茶酸,微生物對(duì)烴類化合物得分解與轉(zhuǎn)化芳香族化合物得生物降解微生物對(duì)烴類化合物得分解與轉(zhuǎn)化烴類化合物得分解微生物對(duì)烴類化合物得分解與轉(zhuǎn)化化學(xué)農(nóng)藥得降解

過去使用農(nóng)藥在提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、保護(hù)秧苗、保護(hù)森林資源、農(nóng)產(chǎn)品貯存等方面也起過積極作用。但就是就在農(nóng)藥為人類造福得同時(shí),也污染了人類生存得環(huán)境,又給人類帶來嚴(yán)重得危害。因?yàn)檗r(nóng)藥得毒性很強(qiáng),又很穩(wěn)定,很難被微生物降解。年復(fù)一年,大量得農(nóng)藥傾入環(huán)境,所以在環(huán)境中有大量得農(nóng)藥積累。農(nóng)藥還可以從土壤中進(jìn)入大氣和水體,通過食物鏈進(jìn)入人體。尤其就是那些化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在環(huán)境中不易分解得有機(jī)氯農(nóng)藥。

污染物對(duì)合成有機(jī)物得分解與轉(zhuǎn)化微生物對(duì)農(nóng)藥得作用方式就是多種多樣,可以歸納為六種作用類型:去毒作用農(nóng)藥分子被微生物作用后變有毒為無毒。降解作用將復(fù)雜得農(nóng)藥化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵位衔?或者徹底分解為CO2和H2O及NH3、Cl-。如果完全被分解成無機(jī)化合物,即稱為農(nóng)藥得礦化。污染物對(duì)合成有機(jī)物得分解與轉(zhuǎn)化活化作用將無毒得物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有毒得農(nóng)藥。如除草劑2,4-D丁酸、殺蟲劑甲拌磷,就是經(jīng)土壤中微生物作用后得代謝產(chǎn)物,對(duì)雜草及昆蟲有毒害作用。失去活性本來就是一個(gè)無毒得有機(jī)分子,在微生物作用下可以成為農(nóng)藥,但有得微生物能將這