生物修复-第四章

1、第四章第四章 影响生物修复的污染物特性影响生物修复的污染物特性优先污染物与目标污染物优先污染物与目标污染物1污染物化学结构对生物修复的影响污染物化学结构对生物修复的影响2污染物的降解方式对生物修复的影响污染物的降解方式对生物修复的影响3污染物的生物可利用性对生物修复的影响污染物的生物可利用性对生物修复的影响4第一节第一节 优先污染物与目标污染物优先污染物与目标污染物v 污染物的概念与内涵污染物的概念与内涵 任何物质或能量以不适当的浓度、数量、速率、形态和途径任何物质或能量以不适当的浓度、数量、速率、形态和途径进入并作用于环境系统，对环境系统产生伤害或损坏，就是进入并作用于环境系统，对环境系统产

2、生伤害或损坏，就是环境污染物环境污染物（pollutants） 任何物质，既包括通常认为的有害物质，也包括了一些无害任何物质，既包括通常认为的有害物质，也包括了一些无害甚至有益的物质甚至有益的物质 进入环境的污染物一般按其性质分为物理性污染物、化学性进入环境的污染物一般按其性质分为物理性污染物、化学性污染物和生物性污染物污染物和生物性污染物v 优先污染物优先污染物 从众多污染物中挑选出的一些重要的污染物优先进行控制从众多污染物中挑选出的一些重要的污染物优先进行控制，这就是，这就是优先污染物优先污染物（priority pollutants） 确定优先污染物的原则：确定优先污染物的原则： 环境赋

3、存量大、分布广泛、检出率高，或者毒性强、残留时环境赋存量大、分布广泛、检出率高，或者毒性强、残留时间长、易积累的污染物质间长、易积累的污染物质 一般的，优先污染物包括难降解有机污染物、重金属污染一般的，优先污染物包括难降解有机污染物、重金属污染物、氮磷等富营养化物质等物、氮磷等富营养化物质等v 目标污染物目标污染物 在生物修复工程中，拟从环境中去除或减低危害的污在生物修复工程中，拟从环境中去除或减低危害的污染物，又称靶污染物（染物，又称靶污染物（target pollutants）今后今后2020年内受关注的化学污染物年内受关注的化学污染物类型化学污染物有机污染物PAHs、PCBs、CFCs、

4、PCDDs、PCDFs、石油烃、酚、氯酚、有机磷杀虫剂、有机氯杀虫剂、氯化有机物、除草剂、有机染料、洗涤剂、需氧有机物等无机与有机其他 CO2、CO、NOx、H2S、SO2、CH4金属污染物Al、As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Se、Ti、Zn等、有机金属（Hg、Pb、Sn）、放射性核素营养类污染物N(NO3-、NO2-、NH4+)、P、S第二节污染物化学结构对生物修复的影响第二节污染物化学结构对生物修复的影响v 污染物化学结构特性污染物化学结构特性生物可利用性生物可利用性是否可生物降解是否可生物降解v 有机物化学结构对生物降解的影响有机物化学结构对生物降解的影响 结构简单的有机物先

5、降解，结构复杂的后降解结构简单的有机物先降解，结构复杂的后降解 分子量小的有机物比分子量大的有机物易降解分子量小的有机物比分子量大的有机物易降解 聚合物和高分子化合物抗微生物降解聚合物和高分子化合物抗微生物降解 难以通过微生物细胞膜进入微生物细胞内，微生物的胞内酶难以通过微生物细胞膜进入微生物细胞内，微生物的胞内酶不能对其发生作用不能对其发生作用 因其分子较大，微生物的胞外酶也不能靠近并破坏化合物分因其分子较大，微生物的胞外酶也不能靠近并破坏化合物分子内部敏感的反应键子内部敏感的反应键 各类有机化合物的生物降解各类有机化合物的生物降解 烃类化合物的生物降解烃类化合物的生物降解链烃比环烃易生物降

6、解链烃比环烃易生物降解单环烃比多环芳烃易生物降解单环烃比多环芳烃易生物降解长链比短链易降解长链比短链易降解不饱和烃比饱和烃易分解不饱和烃比饱和烃易分解支链化合物一般支链越多，愈难降解支链化合物一般支链越多，愈难降解 醇、酚、醛、酸、酯、醚、酮、胺、腈的生物降解醇、酚、醛、酸、酯、醚、酮、胺、腈的生物降解酸、酯醇、酚、醛酮、醚胺、腈酸、酯醇、酚、醛酮、醚胺、腈 农药的降解农药的降解氯代烃类（氯代烃类（DDT） 表面活性剂的降解表面活性剂的降解与基团位置、链的形态有关与基团位置、链的形态有关 其他其他有机化合物主链上的其他原子常比碳原子的生物可利用度有机化合物主链上的其他原子常比碳原子的生物可利用

7、度低，其中氧的影响最显著，其次是硫和氮低，其中氧的影响最显著，其次是硫和氮碳原子上的氢都被烷基或芳香基取代，就会形成对生物氧碳原子上的氢都被烷基或芳香基取代，就会形成对生物氧化和降解的阻抗化和降解的阻抗较高级的卤代化合物难于在好氧条件下降解，但厌氧条件较高级的卤代化合物难于在好氧条件下降解，但厌氧条件下易与生物降解下易与生物降解有机化合物极性越强越易生物降解有机化合物极性越强越易生物降解 化学基团对生物降解的影响化学基团对生物降解的影响 功能团对生物降解的影响功能团对生物降解的影响羧基、羟基或氨基取代至苯环上，新形成的化合物（苯酚羧基、羟基或氨基取代至苯环上，新形成的化合物（苯酚和苯胺）比原来

8、的化合物（苯）易降解，和苯胺）比原来的化合物（苯）易降解，甲基、硝基和氯取代基取代至芳香环上，使化合物的生物甲基、硝基和氯取代基取代至芳香环上，使化合物的生物降解性能较苯环降低降解性能较苯环降低卤代作用能降低化合物的可生物降解性，尤其是间位取代卤代作用能降低化合物的可生物降解性，尤其是间位取代的苯环，抗生物降解更明显（五氯硝基苯）的苯环，抗生物降解更明显（五氯硝基苯） 取代基对生物降解的影响取代基对生物降解的影响取代基位置的影响取代基位置的影响 不同化合物，邻、间、对位置不同，其生物降解也不同不同化合物，邻、间、对位置不同，其生物降解也不同 甲酚系列物中，对位取代较易生物降解甲酚系列物中，对位

9、取代较易生物降解 氯取代的苯酚，邻位取代的氯酚较易生物降解氯取代的苯酚，邻位取代的氯酚较易生物降解 氯原子取代基在同一苯环上要比在两个苯环上容易生物氯原子取代基在同一苯环上要比在两个苯环上容易生物降解降解取代基数量的影响取代基数量的影响 取代基的种类和数量越多，生物降解难度越大取代基的种类和数量越多，生物降解难度越大取代基碳链的影响取代基碳链的影响 取代基链越长，生物降解越困难取代基链越长，生物降解越困难 有机物结构影响生物降解性能的原因有机物结构影响生物降解性能的原因 空间阻碍空间阻碍有些化合物的分子太大以至于微生物胞内酶难以接触到其有些化合物的分子太大以至于微生物胞内酶难以接触到其分子中心

10、易降解的部分，从而不易起到降解作用分子中心易降解的部分，从而不易起到降解作用 毒性抑制毒性抑制有些硝基苯类化合物，有些硝基苯类化合物，不同不同Ph值呈现不同状态，值呈现不同状态，pH值较值较低时以化合态存在，较高时以游离态存在，一般游离态硝低时以化合态存在，较高时以游离态存在，一般游离态硝基苯类化合物的毒性比化合态更大，可生物降解性能降低基苯类化合物的毒性比化合态更大，可生物降解性能降低 增加反应步数增加反应步数支链的增加会降低化合物的生物降解支链的增加会降低化合物的生物降解 有机物的生物可得性下降有机物的生物可得性下降有机化合物由于其结构的变化造成其理化特性（包有机化合物由于其结构的变化造成

11、其理化特性（包括溶解性、吸附性和跨膜运输能力）也发生改变，括溶解性、吸附性和跨膜运输能力）也发生改变，使其生物可得性下降使其生物可得性下降第三节第三节 污染物的降解方式对生物修复的影响污染物的降解方式对生物修复的影响v 共代谢的含义共代谢的含义 微生物不能利用基质作为能源和组分元素的有机物转化方式微生物不能利用基质作为能源和组分元素的有机物转化方式称为共代谢（称为共代谢（co-metabolism） 一般认为，共代谢微生物不能从辅助底物（非生长基质）的一般认为，共代谢微生物不能从辅助底物（非生长基质）的氧化过程中获得有用的能量，因此，共代谢微生物群体的细氧化过程中获得有用的能量，因此，共代谢微

12、生物群体的细胞数目不会随时间增加很快增加，生物降解速度也不会像使胞数目不会随时间增加很快增加，生物降解速度也不会像使用生长底物时那样随时间增加很快提高用生长底物时那样随时间增加很快提高 许多微生物都有共代谢的能力，各种各样的底物都可以被利许多微生物都有共代谢的能力，各种各样的底物都可以被利用用共代谢共代谢 微生物的微生物的“生长基质生长基质”和和“非生长基质非生长基质”共酶共酶 指有些污染物（非生长基质）不能作为微生物的惟一碳源和能指有些污染物（非生长基质）不能作为微生物的惟一碳源和能源，其降解并不导致微生物的生长和能量的产生，它们只是在源，其降解并不导致微生物的生长和能量的产生，它们只是在微

13、生物利用生长基质时，被微生物产生的酶降解或转化成为不微生物利用生长基质时，被微生物产生的酶降解或转化成为不完全的氧化产物，这种不完全的氧化产物进而可以被别的微生完全的氧化产物，这种不完全的氧化产物进而可以被别的微生物利用并彻底降解物利用并彻底降解 截止式转化截止式转化（纯培养）（纯培养） 以共代谢的方式，难降解污染物经过一系列微生物的协同作以共代谢的方式，难降解污染物经过一系列微生物的协同作用得到彻底分解（烃类和农药）用得到彻底分解（烃类和农药）共代谢共代谢v共代谢的机制共代谢的机制 缺少进一步降解的酶系缺少进一步降解的酶系 微生物第一个酶或酶系可以将基质转化为产物，但该产物微生物第一个酶或酶

14、系可以将基质转化为产物，但该产物不能被这个微生物的其他酶系进一步转化，故代谢中间产不能被这个微生物的其他酶系进一步转化，故代谢中间产物不能供生物合成和能量代谢用物不能供生物合成和能量代谢用 即由于最初的酶系作用的底物较宽，后面酶系作用的底物即由于最初的酶系作用的底物较宽，后面酶系作用的底物较窄而不能识别前面酶系形成的产物较窄而不能识别前面酶系形成的产物共代谢共代谢 中间产物的抑制作用中间产物的抑制作用 最初基质的转化产物抑制了在以后矿化作用酶系的最初基质的转化产物抑制了在以后矿化作用酶系的活性或抑制该微生物的生长活性或抑制该微生物的生长 需要另外的基质需要另外的基质 有些微生物需要第二种基质进

15、行特定的反应有些微生物需要第二种基质进行特定的反应 第二种基质可以提供当前细胞反应中不能充分供应第二种基质可以提供当前细胞反应中不能充分供应的物质（如电子供体），或者是一种诱导物的物质（如电子供体），或者是一种诱导物共代谢共代谢v 共代谢的环境意义共代谢的环境意义 对于环境污染物来说，它会造成不良的环境影响对于环境污染物来说，它会造成不良的环境影响 进行共代谢的微生物数量在环境中不会增加，物质转化速率进行共代谢的微生物数量在环境中不会增加，物质转化速率很低很低 共代谢使有机产物积累，产物是持久性的，如果母体化合物共代谢使有机产物积累，产物是持久性的，如果母体化合物有毒，共代谢产物一般也是有害的

16、有毒，共代谢产物一般也是有害的 通过共代谢等各种生物技术的应用，在搞清微生物降解环通过共代谢等各种生物技术的应用，在搞清微生物降解环境污染物的能力和途径的基础上，应用现代基因工程技术境污染物的能力和途径的基础上，应用现代基因工程技术，扩展微生物酶对基质的专一性和代谢途径，更有效地处，扩展微生物酶对基质的专一性和代谢途径，更有效地处理和降解各种污染物，更好地保护环境理和降解各种污染物，更好地保护环境第四节第四节 污染物的生物可利用性对生物修复的影响污染物的生物可利用性对生物修复的影响v 污染物能够被生物除去的一个重要原因是生物有效性污染物能够被生物除去的一个重要原因是生物有效性（bioavail

17、ability）v 基质以不容易被生物利用的形式存在，会限制对污染地基质以不容易被生物利用的形式存在，会限制对污染地点的生物修复点的生物修复v 污染物的生物有效性与其某些固有的物理化学特性有关，污染物的生物有效性与其某些固有的物理化学特性有关，也与周围的环境条件有关也与周围的环境条件有关v污染物的溶解度污染物的溶解度 污染物在水中的溶解度（污染物在水中的溶解度（solubilitysolubility）是其环境转归的）是其环境转归的一个重要参数一个重要参数 具有较高溶解度的物质迅速被水分散，水生生物对这些具有较高溶解度的物质迅速被水分散，水生生物对这些物质的生物积累也相对较小，土壤和沉积物对这

18、些物质物质的生物积累也相对较小，土壤和沉积物对这些物质的吸附系数也较低，同时也比较容易被微生物所降解的吸附系数也较低，同时也比较容易被微生物所降解 其他的降解途径（光解、水解、氧化）和特殊的迁移途其他的降解途径（光解、水解、氧化）和特殊的迁移途径（挥发、吸附）也受溶解度的影响径（挥发、吸附）也受溶解度的影响溶解度溶解度 影响溶解度的因素影响溶解度的因素 温度：温度：水中的溶解度是温度的函数；多数情况下，随温度水中的溶解度是温度的函数；多数情况下，随温度升高而溶解度增加，有的相反；还有些物质，温度升高溶升高而溶解度增加，有的相反；还有些物质，温度升高溶解度既可增加也可减少解度既可增加也可减少 盐

19、分：盐分：水中的盐类和矿物质导致溶解度的下降水中的盐类和矿物质导致溶解度的下降 溶解的有机质：溶解的有机质：如果存在溶解的有机质可导致许多有机质如果存在溶解的有机质可导致许多有机质溶解度升高；表面活性剂也可增加有机物的溶解度溶解度升高；表面活性剂也可增加有机物的溶解度 pH值：值：pH增大，有机酸的溶解度增高，有机碱则相反；增大，有机酸的溶解度增高，有机碱则相反；中性有机物的溶解度也会受中性有机物的溶解度也会受pH值的影响值的影响v 污染物的辛醇污染物的辛醇-水分配系数水分配系数 有些有机物在水中的溶解度不高，但在有机溶剂中的溶解度有些有机物在水中的溶解度不高，但在有机溶剂中的溶解度很高很高

20、有机物从水相（极性）进入有机相（非极性）的分配取决于有机物从水相（极性）进入有机相（非极性）的分配取决于有机物及分配体系的特性，这种分配特性用有机物及分配体系的特性，这种分配特性用辛醇辛醇-水分配系水分配系数数（Kow，octanol-water partition coefficient）表示）表示 辛醇辛醇-水分配系数定义为平衡条件下某一有机物在辛醇相与水分配系数定义为平衡条件下某一有机物在辛醇相与水相中浓度之比水相中浓度之比 Kow=污染物在辛醇相中的浓度污染物在辛醇相中的浓度/污染物在水相中的浓度污染物在水相中的浓度辛醇辛醇-水分配系数水分配系数 目前已发现有机化合物的目前已发现有机化

21、合物的Kow值最低为值最低为10-3，最高可达，最高可达107，一，一般用般用lgKow表示，故范围为表示，故范围为-3 7 Kow值低（小于值低（小于10），表示在水中存在的浓度高，具有亲水），表示在水中存在的浓度高，具有亲水性，容易被生物利用性，容易被生物利用 Kow值高（大于值高（大于104），表示在水中存在的浓度低，具有憎水），表示在水中存在的浓度低，具有憎水性，不容易被生物利用，容易与环境中的有机质部分相结合性，不容易被生物利用，容易与环境中的有机质部分相结合 因此，污染物的水溶性、土壤和沉积物吸附系数、生物积累因此，污染物的水溶性、土壤和沉积物吸附系数、生物积累因子以及毒性均与因子

22、以及毒性均与Kow值有相关性值有相关性v 非水溶相液体的利用非水溶相液体的利用 在污染地点有许多污染物是以与水不混溶的液体形式存在污染地点有许多污染物是以与水不混溶的液体形式存在，称为在，称为非水溶相液体非水溶相液体（non-aqueous phase liquids，），） NAPLs以环境污染物的形态存在于含水层、土壤、沉积以环境污染物的形态存在于含水层、土壤、沉积物以及海洋、河口和淡水的表层，生物有效性较低物以及海洋、河口和淡水的表层，生物有效性较低 NAPLs污染最为广泛的是油船的泄露，原油污染地表水污染最为广泛的是油船的泄露，原油污染地表水、海洋底泥和海滩、海洋底泥和海滩 粘稠的粘稠

23、的NAPLs会向下流动，沉积于含水层的底部会向下流动，沉积于含水层的底部NAPLs NAPLs通常是由多种有机分子组成，也有些含有单一化学品通常是由多种有机分子组成，也有些含有单一化学品 典型的典型的NAPLs在水中溶解性很低，在有机溶剂中溶解性很高在水中溶解性很低，在有机溶剂中溶解性很高，尽管，尽管NAPLs在水相中含量很低，但是它们可以不断的有在水相中含量很低，但是它们可以不断的有NAPLs向水相补充，所以它们是向水相补充，所以它们是长期的水污染源长期的水污染源 如果如果NAPLs是纯的溶剂（单一化学物质），其溶解度很重要是纯的溶剂（单一化学物质），其溶解度很重要 如果如果NAPLs不是纯

24、的溶剂，而是由两种或多种增水化合物组不是纯的溶剂，而是由两种或多种增水化合物组成，那么关键因素是化合物在水相与成，那么关键因素是化合物在水相与NAPLs相处于平衡时存相处于平衡时存在的量在的量 微生物利用微生物利用NAPLs有特殊的机制有特殊的机制NAPLs 微生物利用非水溶相液体的机制微生物利用非水溶相液体的机制 仅利用在水相的化合物，化合物分子通过自发分配进入水仅利用在水相的化合物，化合物分子通过自发分配进入水相，化合物的降解取决于自发分配进入水相的速率相，化合物的降解取决于自发分配进入水相的速率 微生物分泌的产物能将基质转变为直径小于微生物分泌的产物能将基质转变为直径小于1m的液滴，的液

25、滴，然后再被微生物同化，由于颗粒或液滴很小，有时这个过然后再被微生物同化，由于颗粒或液滴很小，有时这个过程称为程称为“假增溶假增溶”（pseudo-solubilization） 细胞直接和细胞直接和NAPLs接触，群体在接触，群体在NAPLs表面发展，靠近细表面发展，靠近细胞的化合物穿过细胞表面进入细胞质胞的化合物穿过细胞表面进入细胞质v 污染物的吸着性污染物的吸着性 吸着是化学物质在自然环境中的一种普遍现象，它是指在固吸着是化学物质在自然环境中的一种普遍现象，它是指在固液两相中某些化学物质在液相中浓度降低，而在固相中浓度液两相中某些化学物质在液相中浓度降低，而在固相中浓度升高的现象升高的现

26、象 吸着、吸收和吸附在概念上没有明确的界限吸着、吸收和吸附在概念上没有明确的界限 固体表面经常具有吸收作用，即对固体表面溶液中溶质的持固体表面经常具有吸收作用，即对固体表面溶液中溶质的持留，而吸附作用指在固体内而不是在固体表面的持留留，而吸附作用指在固体内而不是在固体表面的持留 吸着带处于紧靠近固体材料的微环境，这个微环境不同于周吸着带处于紧靠近固体材料的微环境，这个微环境不同于周围溶液围溶液 广义上，吸附和吸收统称吸着广义上，吸附和吸收统称吸着污染物的吸着性污染物的吸着性 有机化合物的吸着有机化合物的吸着 影响有机化合物吸着的因素有介质溶液的溶质类型和浓度、黏影响有机化合物吸着的因素有介质溶

27、液的溶质类型和浓度、黏土矿物的类型和数量、土壤或沉积物中的有机物的含量、土矿物的类型和数量、土壤或沉积物中的有机物的含量、pH值、温度以及化合物的种类值、温度以及化合物的种类 另外黏土被铁、钙和氢离子的饱和程度，黏土的交换量和黏土另外黏土被铁、钙和氢离子的饱和程度，黏土的交换量和黏土的比表面积也有影响的比表面积也有影响 吸着作用的机制可以是范德瓦耳斯力、氢键、离子交换或疏水吸着作用的机制可以是范德瓦耳斯力、氢键、离子交换或疏水结合。主要是离子交换作用和疏水结合。结合。主要是离子交换作用和疏水结合。 大分子的有机化合物通过氢键保持在黏土表面，小分子的有机大分子的有机化合物通过氢键保持在黏土表面，

28、小分子的有机化合物和污染物主要是离子交换作用化合物和污染物主要是离子交换作用污染物的吸着性污染物的吸着性 一般来说，黏土的吸着作用在蒙脱石很明显，在高岭石和一般来说，黏土的吸着作用在蒙脱石很明显，在高岭石和伊利石中不明显伊利石中不明显 土壤中的有机组分对许多化合物的吸着起重要作用，特别土壤中的有机组分对许多化合物的吸着起重要作用，特别是许多憎水物质。是许多憎水物质。 许多多环芳烃化合物和其他非极性化合物主要被天然有机许多多环芳烃化合物和其他非极性化合物主要被天然有机质吸着而不容易被黏土吸着质吸着而不容易被黏土吸着 而不容易被而不容易被 黏土组分吸着，黏土组分吸着，固相中的有机质含量越高，憎水性

29、分子越容易被吸附固相中的有机质含量越高，憎水性分子越容易被吸附污染物的吸着性污染物的吸着性 吸着化合物的利用吸着化合物的利用 尽管吸着经常会降低生物降解的速率和程度，但它并不一定会尽管吸着经常会降低生物降解的速率和程度，但它并不一定会阻止生物降解的发生阻止生物降解的发生 许多吸着的分子仍可以被微生物作为碳源、能源、氮源以及其许多吸着的分子仍可以被微生物作为碳源、能源、氮源以及其他营养元素利用他营养元素利用 目前有三种解释利用机制目前有三种解释利用机制自发解吸：自发解吸：促进解吸：微生物分泌促进解析作用的代谢产物促进解吸：微生物分泌促进解析作用的代谢产物直接利用：一些吸着的有机化合物直接被附着在

30、表面的微生直接利用：一些吸着的有机化合物直接被附着在表面的微生物所利用物所利用v 重金属的生物有效性重金属的生物有效性 根据浸提剂的不同，将土壤环境中重金属赋存形态分为水溶根据浸提剂的不同，将土壤环境中重金属赋存形态分为水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态，其中以水溶态、交换态的生物活性最大，残留态和残留态，其中以水溶态、交换态的生物活性最大，残留态最小态最小 不同的土壤环境条件下，包括土壤类型、土地利用方式以及不同的土壤环境条件下，包括土壤类型、土地利用方式以及土壤的土壤的pH值、值、Eh、土壤无机和有机胶体的

31、含量等因素的差、土壤无机和有机胶体的含量等因素的差异，都可以引起土壤中重金属元素赋存形态的变化，从而影异，都可以引起土壤中重金属元素赋存形态的变化，从而影响到植物对重金属的吸收，使受害程度产生差别响到植物对重金属的吸收，使受害程度产生差别 重金属在土壤中的赋存形态随着土壤环境条件变化而相互之重金属在土壤中的赋存形态随着土壤环境条件变化而相互之间发生转化间发生转化第五章第五章 影响生物修复的环境条件影响生物修复的环境条件影响微生物修复的非生物因子影响微生物修复的非生物因子1影响微生物修复的生物因子影响微生物修复的生物因子2影响植物修复的环境因子影响植物修复的环境因子3第一节第一节 影响微生物修复

32、的非生物因子影响微生物修复的非生物因子v 每个微生物菌株对影响生长和代谢的生物因子都有一定每个微生物菌株对影响生长和代谢的生物因子都有一定的耐受范围的耐受范围v 如果某一环境中有几种参与修复的微生物，就比在同一如果某一环境中有几种参与修复的微生物，就比在同一环境中只有一种修复微生物的耐受范围要宽环境中只有一种修复微生物的耐受范围要宽v 如果环境条件超出了所有定居微生物的耐受范围，微生如果环境条件超出了所有定居微生物的耐受范围，微生物的修复作用就会停止物的修复作用就会停止v 非生物因子包括温度、湿度、非生物因子包括温度、湿度、pH值、溶解氧、营养物质、值、溶解氧、营养物质、共存物质（盐分、毒物、

33、其他基质等）共存物质（盐分、毒物、其他基质等）非生物因子非生物因子v 温度温度 微生物生长的温度范围为微生物生长的温度范围为-12100，大多数微生物生活在，大多数微生物生活在3040 任何一种微生物都有一个最适生长温度，在一定温度范围任何一种微生物都有一个最适生长温度，在一定温度范围内，随着温度的上升，该微生物生长速率加快内，随着温度的上升，该微生物生长速率加快 生物反应速率在微生物所能容忍的温度范围内随温度的升生物反应速率在微生物所能容忍的温度范围内随温度的升高而增大高而增大 温度还影响有机污染物的物理状态，使得一部分污染物在温度还影响有机污染物的物理状态，使得一部分污染物在自然生态系统温

34、度变化的范围内发生固自然生态系统温度变化的范围内发生固-液相的转换液相的转换 另外温度也能影响污染物的溶解度另外温度也能影响污染物的溶解度非生物因子非生物因子v 酸碱度酸碱度 pH值对硝基苯类化合物的毒性有明显影响值对硝基苯类化合物的毒性有明显影响 不同土壤的酸碱度变化较大，且大部分稍偏酸性，而大不同土壤的酸碱度变化较大，且大部分稍偏酸性，而大部分细菌对酸性条件的耐性很有限部分细菌对酸性条件的耐性很有限 因此，土壤的因此，土壤的pH值往往决定何种微生物能参与烃类生值往往决定何种微生物能参与烃类生物降解过程物降解过程非生物因子非生物因子v 氧气供应氧气供应 大量基质的降解需要有电子受体充分供应，

35、有些化合物氧气大量基质的降解需要有电子受体充分供应，有些化合物氧气是仅有的或优先的电子受体是仅有的或优先的电子受体 当氧气扩散受到限制时，原油和其他烃类的降解速率都受到当氧气扩散受到限制时，原油和其他烃类的降解速率都受到影响影响 在深水、土壤和沉积物中氧气的供应受到影响时，常常导致在深水、土壤和沉积物中氧气的供应受到影响时，常常导致烃类化合物的降解十分缓慢，或者不能进行烃类化合物的降解十分缓慢，或者不能进行 在海面和湖面上漂浮的油膜也会限制氧气向水体内部的扩散在海面和湖面上漂浮的油膜也会限制氧气向水体内部的扩散 有时有机物的生物降解不需要分子氧的供应，在厌氧条件可有时有机物的生物降解不需要分子

36、氧的供应，在厌氧条件可由有机物、硝酸盐、硫酸盐或由有机物、硝酸盐、硫酸盐或CO2作为电子受体作为电子受体非生物因子非生物因子v 营养物质营养物质 碳源碳源 碳源对细菌和真菌的生长很重要碳源对细菌和真菌的生长很重要 在土壤、沉积物或水体中通常含碳量很高，但许多碳以在土壤、沉积物或水体中通常含碳量很高，但许多碳以微生物不可利用的或缓慢利用的络合形式存在，碳源就微生物不可利用的或缓慢利用的络合形式存在，碳源就成了微生物生长限制因子成了微生物生长限制因子 由于共代谢有机化合物的细菌和真菌需要生长基质，所由于共代谢有机化合物的细菌和真菌需要生长基质，所以向环境中添加有机物或单一化学品经常可以促进降解以向

37、环境中添加有机物或单一化学品经常可以促进降解营养物质营养物质 氧和磷氧和磷 研究发现，加入研究发现，加入N、P原油在海洋中降解加速，但是单独加入原油在海洋中降解加速，但是单独加入N或或P却没有发现降解速率有增加的趋势却没有发现降解速率有增加的趋势 最适的营养盐浓度与石油的种类和水体的种类有关最适的营养盐浓度与石油的种类和水体的种类有关 尽管环境中氮、磷的含量很低时生物降解速率也很低，但降解尽管环境中氮、磷的含量很低时生物降解速率也很低，但降解仍然可以继续，这可能与营养物的再生有关（即无机营养物仍然可以继续，这可能与营养物的再生有关（即无机营养物微生物同化微生物同化细胞溶解或原生动物消化细胞溶解

38、或原生动物消化无机物）无机物） 钙、镁等阳离子会改变磷的有效性，导致生物降解的变化钙、镁等阳离子会改变磷的有效性，导致生物降解的变化 除了氮、磷外，铁有时会限制微生物分解海上石油的速率除了氮、磷外，铁有时会限制微生物分解海上石油的速率营养物质营养物质 生长因子生长因子 在环境中可能有降解同一种化合物的几种菌，当营养缺在环境中可能有降解同一种化合物的几种菌，当营养缺陷型和原养型菌种共同存在时，缺乏生长因子可能会影陷型和原养型菌种共同存在时，缺乏生长因子可能会影响到降解响到降解 当都为营养缺陷型菌株时，生长因子的供应就会成为当都为营养缺陷型菌株时，生长因子的供应就会成为限限制因子制因子，影响到降解

39、速率，影响到降解速率 海水与土壤中约有海水与土壤中约有90%90%细菌为营养缺陷型，需要氨基酸、细菌为营养缺陷型，需要氨基酸、B B族维生素或其他生长因子族维生素或其他生长因子 生长因子还会影响到提供生长和生物降解碳源的阈值浓生长因子还会影响到提供生长和生物降解碳源的阈值浓度度非生物因子非生物因子v 共存物质共存物质 多种基质多种基质 自然环境或污染环境下经常是多种基质在一起，其自然环境或污染环境下经常是多种基质在一起，其浓度可以高到使微生物中毒，也可以低到不能支持浓度可以高到使微生物中毒，也可以低到不能支持微生物生长微生物生长 多种微生物和多种化合物共同存在下的生物降解与多种微生物和多种化合物共同存在下的生物降解与一种微生物对一种化合物的生物降解有很大不同一种微生物对一种化合物的生物降解有很大不同 多种基质作用的现象多种基质作用的现象 多种有机质可以同时被利用，如石油污染的沉积物和海水多种有机质可以同时被利用，如石油污染的沉积物和海水中海洋细菌可以同时降解直链烷烃中海洋细菌可以同时降解直链烷烃C16C30 一种基质可以一种基质可以促进促进第二种基质的降解速率，如甲苯可以促第二种基质的降解速率，如甲苯可以促进假单胞菌对苯和二甲苯的降解进假单胞菌对苯和二甲苯的降解 一种基质也可以一种基质