课件：微生物在环境物质循环中的作用.ppt

8 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,-,2,8.1 碳循环,含碳物质包括：二氧化碳、碳水化合物（糖、淀粉、纤维素等）、脂肪、蛋白质等 碳源污染物包括: 糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。,8.1.1 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,-,3,1. 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,-,4,2019,-,5,2019,-,6,B分解纤维素的微生物,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。 需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。,2019,-,7,2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,2019,-,8,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,-,9,3.微生物对果胶(pectin)类物质的分解,果胶酸 聚戊糖 半乳糖醛酸 甲醇,好氧条件,厌氧条件,CO2 + H2O,各种发酵产物,2019,-,10,降解果胶类物质的微生物： 好氧细菌：芽孢杆菌、软腐欧氏菌等，厌氧细菌：费氏浸麻菌等 真菌：青霉、曲霉、毛霉、根霉等 放线菌,2019,-,11,4.微生物对淀粉(starch)的分解,2019,-,12,淀粉分解菌：分解淀粉的微生物有细菌、放线菌、真菌。 其中以细菌和真菌的分解能力较强。,2019,-,13,8.1.2 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,脂肪的分解代谢,2019,-,15,脂肪酸活化 脂酰CoA,2019,-,16,氧化的生化历程,乙酰CoA,RCH2CH2CO-SCoA,脂酰CoA 脱氢酶,脂酰CoA,-烯脂酰CoA 水化酶,-羟脂酰CoA 脱氢酶,-酮酯酰CoA 硫解酶,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,2019,-,17,1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,8.1.3 石油的转化,2019,-,18,2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 CH3-COOH + R-COOH,2019,-,19,B无支链环烷烃的降解：以环己烷为例,2019,-,20, -碳原子发生氧化作用,2019,-,21,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,-,22,苯和酚的代谢,苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示,苯的代谢,2019,-,23,萘的代谢,2019,-,24,菲的代谢,2019,-,25,蒽的代谢,2019,-,26,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,-,27,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,8.1.4 人工合成的难降解碳源污染物的转化,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,-,28,1. 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。,2019,-,29,2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,2019,-,30,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 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,-,31,B洗涤剂的降解机理,2019,-,32,植物 蛋白,动物 蛋白,蛋白质 氨基酸,尿素,NH3,NO2-,NO3-,N2,固氮,死 亡,排泄,硝化,硝化,反硝化,反硝化,吸收,氨化,反硝化,8.2 氮循环,2019,-,33,1）固氮作用：固氮微生物 2）氨化作用：异养菌分解作用 3）硝化作用：化能自养菌 4）同化作用：异养菌吸收 5）反硝化作用：化能异养菌无氧呼吸,2019,-,34,蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。,8.2.1 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)。,2019,-,35,2降解机理,N2,2019,-,36,3.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,-,37,B降解机理,a.氰化物 5HCN + 5.5O2 5CO2 + H2O + 5NH3 b.有机腈,担子菌还能利用甲醛、氨水和氢氰酸在腈合成酶的作用下缩合成为氨基乙腈，进而合成为丙氨酸。 HCN CH3COH CH3CHNH2CN CH3CHNH2COOH 甲醛 氨基乙腈 丙氨酸,2019,-,38,8.3 硫循环,硫的三种状态：元素硫、无机硫化物和有机硫化物,2019,-,39,有机硫化物,SO42-,H2S,S,同化作用,还原作用,氧化作用,氧化作用,矿化作用,腐败作用,2019,-,40,2019,-,41,8.3.1 含硫有机物的转化,COOH+ 2H2O CH3COOH +HCOOH + NH3+H2S,CHNH2,CH2SH,变形杆菌,半胱氨酸,2019,-,42,8.3.2 无机硫的转化,1.硫化作用：在有氧条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为元素硫，再进而氧化为硫酸的过程。 参与微生物：硫化细菌 硫磺细菌,2019,-,43,硫化细菌,属于硫杆菌属，G； 硫化氢、元素硫、硫代硫酸盐、亚硫酸盐及多硫磺酸盐； 产生硫酸，同化二氧化碳合成有机物； 多半在细胞外积累硫，有些菌株也在细胞内积累硫。,2019,-,44,（1）氧化硫硫杆菌,2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 +能量 Na2S2O3 + 2O2 + H2O Na2SO4 +H2SO4 +能量 2H2S + O2 2H2O + 2S +能量,2019,-,45,（2）氧化亚铁硫杆菌,4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 2Fe2 ( SO4 ) 3+ 2H2O,2019,-,46,硫磺细菌,氧化硫化氢为元素硫，贮积在细菌体内，当环境中缺少H2S，细胞内贮积的硫磺颗粒能继续氧化成SO42- （1）丝状硫磺细菌包括贝日阿托氏菌属、发硫菌属、辫硫菌属、亮发菌属和透明颤菌属； （2）光能自养硫细菌,2H2S + O2 2H2O + 2S +能量,2019,-,47,2.反硫化作用,缺氧 脱硫脱硫弧菌,C6H12O6 + 3H2SO4 6CO2 + 6H2O + 2H2S+能量,CH3CHOHCOOH+ H2SO4 CH3COOH+ 2CO2 + 2H2O + H2S,2019,-,48,8.4 微生物与磷素循环,2019,-,49,磷酸盐的转化 微生物产酸 同化作用合成自身 土壤中的难溶磷酸盐可溶性磷酸盐卵磷脂、核酸、ATP 洗涤剂中的可溶性磷酸盐 卵磷脂、核酸、ATP 厌氧条件下，磷酸盐还可以被梭状芽孢杆菌、大肠杆菌等还原为PH3,2019,-,50,2019,-,51,铁、锰的循环（自学）,2019,-,52,作业题,铸铁管道被腐蚀和阻塞的原理？,2019,-,53,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 de