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第六章 微生物在环境 物质循环中的作用,2019,-,1,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,有机污染物的生物净化机理 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 细菌是其中的主力军 原理：好氧有机物呼吸,2019,-,2,第一节 碳素生物循环,一、微生物分解有机物的一般途径 （一）复杂有机物分解为简单有机物 （二）简单有机物的有氧分解 1、完全氧化 2、不完全氧化 （三）简单有机物的无氧分解机甲烷的生产,2019,-,3,1、简单有机物的无氧分解 糖类和其它的简单有机物在厌氧条件下通过发酵和无氧呼吸产生不完全氧化和还原态度产物如有机酸类、醇类、醛类等 2、甲烷的生产,2019,-,4,（1）甲烷产生菌 （2）甲烷生产的基质：以CO2为电子受体，H2为电子供体，将CO2还原为CH4 还可以利用CO,CH3OH,CHOOH,CH3CHOOH,甲胺、二甲胺,2019,-,5,一、碳源污染物的转化 包括: 糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。,（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、淀粉。,2019,-,6,1纤维素的转化 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。 A微生物分解途径,2019,-,7,纤维素分解酶 1、C1酶 水解未降解的天然纤维素 2、-1,4-葡萄糖酶 不能水解天然的纤维素，只能切割部分降解的多糖。 3、-葡萄糖苷酶,2019,-,8,2019,-,9,B分解纤维素的微生物,好氧细菌粘细菌、噬纤维菌属、生孢噬纤维菌属和 纤维弧菌、纤维单胞菌属 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 菌诺卡氏菌、小单胞菌、链霉菌属。 真 菌青霉菌、曲霉、根霉、镰刀霉、木霉及毛 霉、葡萄穗霉和嗜热霉等。 需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。,2019,-,10,2半纤维素的转化,存在于植物细胞壁的杂多糖。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 CO2 + H2O 半纤维素 单糖 + 糖醛酸 H2O 各种发酵产物 厌氧分解 分解纤维素的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。,2019,-,11,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。,3木质素的转化,2019,-,12,自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？,确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的只有软腐菌。,黄孢原平毛革菌(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。,*木质素降解的意义何在呢？如何实现工业化白腐菌降解木质素呢？,2019,-,13,（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,2019,-,14,1降解石油的微生物,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,（三）石油的转化,2019,-,15,2石油的降解机理,A链烷烃的降解 + O2 R-CH2- CH2-CH3 R- CH2-CH2-COOH -氧化 CO2 + H2O CH2-COOH + R-COOH,B无支链环烷烃的降解：以环己烷为例,2019,-,16,C芳香烃,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,2019,-,17,苯和酚的代谢,苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示,苯的代谢,2019,-,18,萘的代谢,2019,-,19,菲的代谢,2019,-,20,蒽的代谢,2019,-,21,酚也是先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示如下,2019,-,22,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,二、人工合成的难降解碳源污染物的转化,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品等。,2019,-,23,1. 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，是一种致癌因子（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的突变体 通过共代谢完成氯苯的完全降解。 *共代谢研究进展及其成果对环保的应用现状？,2019,-,24,2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攻击的能力更强。,2019,-,25,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，但环境中并没有发生洗涤剂的明显增加。因而洗涤剂一般不会引起环境的有机污染。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 。,2019,-,26,B洗涤剂的降解机理,2019,-,27,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 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 此外，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,2019,-,28,2降解机理,N2,2019,-,29,3.典型含氮有机物的转化,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 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,A降解这些物质的微生物,2019,-,30,后面内容直接删除就行 资料可以编辑修改使用 资料可以编辑修改使用 资料仅供参考，实际情况实际分析,感谢您的观看和下载,The user can demonstrate on a projector or computer, or print the presentation and make it into a film to be used i