08环境生物技术 第三章 污染物的生物降解与转化.doc

第三章 污染物的生物降解与转化第三章 污染物的生物降解与转化在环境系统中,有机污染物一般可通过物理、化学与生物的途径降解，最终将其转化为二氧化碳和水。通过微生物作用将大分子有机物转变成小分子物质的生物降解是最重要的途径之一。第一节 污染物降解微生物大多数微生物对污染物质具有氧化、还原、转化等作用，利用自然环境中微生物的这一特征来分解土壤、水体中的污染物，修复受污染的环境，具有十分重要的意义。微生物的来源可分为土著微生物、外来微生物和基因工程菌等。1、土著微生物通过对自然界存在的大量微生物菌株筛选并经驯化而获得的对污染物具有高效降解能力的菌株或微生物种群。主要存在于水体和土壤中。对微生物的降解和转化过程比较复杂，通常是分步进行的，整个过程包括了多种微生物和酶的共同作用。在土壤的修复过程中起着重要作用。2、外来微生物人为投加并对污染物具有高效降解能力的菌种称为外来微生物。外来微生物具有生长快，代谢活性高，污染物降解能力强，与土著微生物具有良好的相容性。如用珊瑚色诺卡氏菌来处理含氰废水；热带假丝酵母来处理油脂废水。用于生物修复的复合红螺菌科的光合细菌。3、基因工程菌目前已发现降解性质粒达到30余种。见表。基因工程菌主要问题是安全性。可携带一段“自杀基因”，使该工程菌在非指定底物或非指定环境中不易生存或发生降解作用。理想的基因工程菌应有以下几个特征：对自然界的微生物和高等生物不构成有害的威胁；有一定的寿命；适应期要短；降解能力下降时可重新投放；适应生存，不能被污染物所杀死。4 其它微生物与植物藻类、微型动物、植物对污染物具有作用。藻类的放氧微型动物的吞噬作用；凤尾莲为主的污水处理系统可有效去除水体中的氮磷营养物。芦苇田可有效降污水的BOD(间位对位3、取代基数目的影响对单取代基情况、对脂肪和芳香母体化合物，羟基和羧基的数目越多越容易降解；相反，胺基、卤代基、硝基、磺酸基等的数目越多越难降解。4、甲基分支的影响一般甲基分支越多，降解难度加大。5、其它因素的影响环的数目越多，越难降解，如多氯联苯。蒽、菲、芘在好氧条件易降解。尼龙、农药、烷基苯磺酸等人工合成的高聚合物及表面活性剂等难生物降解。三、环境条件对生物降解的影响影响微生物生长的因素除营养条件外，与pH、环境温度、供氧条件、光照、氧化还原电位、渗透压、水分、盐分、压强等有很大关系。第四节 污染物的生物降解反应及其中间产物一、水解(hydrolysis)在微生物作用下，大部分带有酯键或酰胺键的有机物被水解。二、氧化(oxidation)1、链烃氧化A 单末端氧化；B 双末端氧化；C 次末端氧化；D 直接脱氢2、碳双键环氧化 碳双键在混合功能氧化酶的作用下，能被环氧化。三、碳羟基化(Carbon hydroxylation)四、还原(reduction)1、单环芳烃还原2、氮化物还原五、裂解(cleavage)1、氨基化合物裂解许多杀虫剂、除草剂都是氨基甲酸酯，酰胺在化学工业品中常见。2、环裂解3、醚键裂解4、含磷化物键裂解5、C-S键裂解六、酰化(acylation)七、甲基化(methylation)八、转化(conversion)九、二聚(dimerization)第五节 典型有机污染物的生物降解生物降解是生物修复的一种形式，是指某些化合物通过生物过程时行降解或转化。一、卤代有机物的生