微生物對有機物的降解作用

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1、微生物對有機物的降解作用1主要內(nèi)容有機物污染及處理方法微生物降解有機物的機理及影響因素微生物降解有機物的應用現(xiàn)狀存在問題及發(fā)展方向參考文獻1123452一有機物污染及處理方法有機物的污染有機污染物是指以碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有機物質(zhì)及某些其他可生物降解的人工合成有機物質(zhì)為組成的污染物。其種類主要包括：酚類化合物、芳香族化合物、氯代脂肪族化合物和腈類化合物等。目前，由于大量工業(yè)廢水和生活污水未達標排放，以及廣大農(nóng)村地區(qū)大量使用化肥和農(nóng)藥等農(nóng)用化學物質(zhì)，使我國水體和土壤受到不同程度的污染，嚴重的破壞了地球的生態(tài)平衡。3（1）水的有機物污染現(xiàn)狀目前，

2、七大水系的411個地表水監(jiān)測斷面中，水質(zhì)為Ⅰ～Ⅲ類、Ⅳ～Ⅴ類和劣Ⅴ類的斷面比例分別為41％、32％和27％。其中，珠江、長江水質(zhì)較好，遼河、淮河、黃河、松花江水質(zhì)較差，海河污染嚴重。4（2）土壤的有機物污染現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)土壤中15種多環(huán)芳烴（PAHs）總量的平均值為4.3mg/kg，且主要以4環(huán)以上具有致癌作用的污染物為主，占總含量的約85%，僅有6%的采樣點尚處于安全級。而工業(yè)區(qū)附近的土壤污染遠遠高于農(nóng)業(yè)土壤：多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、塑料增塑劑等，這些高致癌的物質(zhì)可以很容易在重工業(yè)區(qū)周圍的土壤中被檢測到，而且超過國家標準多倍。52.處理方法（1）物理方法如光催化降解，其機理為當半

3、導體光催化劑(如Ti02等)受到能量大于禁帶寬度的光照射時，其價帶上的電子(e-)受到激發(fā)，躍過禁帶進人導帶，在價帶留下帶正電的空穴(h+)。光生空穴具有強氧化性，光生電子具有強還原性，二者可形成氧化還原體系。（2）化學方法如臭氧氧化，其氧化有機物的途徑有兩種：一是臭氧分子的直接氧化反應，包括打開雙鍵發(fā)生加成反應、親電反應和親核反應；另一種是自由基的反應，即臭氧在堿性環(huán)境作用下，產(chǎn)生活潑的自由基，主要是羥基自由基（·OH），與污染物反應。6（3）生物方法包括植物修復，動物修復和微生物修復三類技術(shù)。植物修復技術(shù)是指直接利用各種活體植物，通過提取降解和固定等清除環(huán)境中的污染物

4、，或削減污染物的毒性，可用于受污染的地下水、沉積物和土壤的原為修復。其方式主要有四種：植物提取、植物降解、植物穩(wěn)定和植物揮發(fā)。動物修復技術(shù)是指用小型或大型動物來修復受污染的環(huán)境。如用蚯蚓富集農(nóng)藥六六六，以達到修復的目的。微生物修復技術(shù)是指通過微生物的作用清除土壤和水體中的污染物，或是使污染物無害化的過程。包括自然和人為條件下的污染物降解或無害化過程。其機理在后面做詳細介紹。7（4）聯(lián)用技術(shù)結(jié)合了以上三種方法，可以在很大程度上提高污染修復效率。如物理修復中的電動力學修復可以為微生物提供營養(yǎng)，提高土壤微生物的降解活性；也可以將污染物遷移至植物根部，提高植物修復效率。83.微生

5、物降解有機物的優(yōu)勢（1）微生物可以將有機物徹底分解成CO2和H2O，永久的消除污染物，無二次污染；（2）降解過程迅速，費用低，為傳統(tǒng)物理、化學方法費用的30%～50%；（3）降解過程低碳節(jié)能，符合現(xiàn)在節(jié)能減排的環(huán)保理念。9二微生物降解有機物的機理及影響因素1.降解機理用于降解有機物的微生物主要有細菌和真菌，降解的方式主要包括堆肥法、生物反應處理和厭氧處理等，但每一過程都是利用微生物的代謝活動把有機污染物轉(zhuǎn)化為易降解的物質(zhì)甚至礦化[1]。以多環(huán)芳烴（PAHs）[2]和農(nóng)藥[3]的降解為例來說明。10①微生物對PAHs降解主要有兩種代謝方式a.以PAHs為唯一碳源和能源代謝機

6、理在多環(huán)芳烴的誘導和微生物分泌的單加氧酶或雙加氧酶的催化作用下，把氧加到苯環(huán)上，形成C-0鍵，再經(jīng)過加氫、脫水等作用使C-C鍵斷裂，苯環(huán)數(shù)減少。b.與其它有機質(zhì)共代謝機理PAHs苯環(huán)的斷開主要是靠加氧酶的作用：加氧酶把氧加到C-C鍵上形成C-0鍵，經(jīng)加氫、脫水等作用使C-C鍵斷裂，苯環(huán)數(shù)減少。微生物加氧酶對多環(huán)芳烴的作用見圖1。1112②微生物對農(nóng)藥的降解目前，對于微生物降解農(nóng)藥的研究主要集中于細菌。細菌降解農(nóng)藥的本質(zhì)是酶促反應，即化合物通過一定的方式進入細菌體內(nèi)，然后在各種酶作用下，經(jīng)過一系列的生理生化反應，最終將農(nóng)藥完全降解或分解成分子量較小的無毒或毒性較小化合物的過

7、程。對于各種殺蟲劑的微生物降解途徑已比較清楚，表1列舉了幾種主要的降解途徑。13142.影響因素（1）營養(yǎng)物質(zhì)微生物分解有機物一般利用有機污染物作為碳源，但同時需要其他的營養(yǎng)物質(zhì)，如氮源、能源、無機鹽和水。（2）電子受體有機污染物氧化分解的最終電子受體的種類和濃度極大地影響著污染物降解的速率和程度。微生物氧化還原反應的最終電子受體包括溶解氧、有機物分解的中間產(chǎn)物和無機酸根（如硝酸根、硫酸根和碳酸根等）三大類。15（3）污染物的性質(zhì)有機物的分子量、空問結(jié)構(gòu)、取代基的種類及數(shù)量等都影響到微生物對其降解的難易程度。一般情況下，高分子