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1、第 八 章 微 生 物 在 环 境 物 质 循 环 中 的 作 用 l天然物质、人工合成物质l有机污染物的生物净化机理 净化本质微生物转化为依靠好氧分解与厌氧分解厌氧细菌发 酵 、 厌 氧 无 机 盐 呼 吸细菌是其中的主力军 好氧有机物呼吸 第 一 节 碳 循 环l包 括 : 糖 类 、 蛋 白 质 、 脂 类 、 石 油 和 人 工 合 成 的 有 机 化合 物 等。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。 l葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含140010000个葡萄
2、糖基（1-4糖苷键）。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。微生物 l好氧细菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌l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。l放 线 菌链霉菌属。l真 菌青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。l需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选 l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。 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l分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。l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
3、克银汉霉、青霉及镰刀霉。 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。 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。(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？ l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l降解油脂较快的微生物：l细 菌 荧光杆菌、绿脓杆
4、菌、灵杆菌l丝状菌 放线菌、分支杆菌l真 菌 青霉、乳霉、曲霉l途径：水 解 + 氧 化 l降解石油的微生物很多，据报道有200多种l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l酵母菌 假丝酵母l霉 菌 青霉属、曲霉属l藻 类 蓝藻和绿藻 + O2R-CH2- CH2-CH3 R- CH2-CH2-COOH -氧化 CO2 + H2O CH2-COOH + R-COOH OH O O +O2 +2H 2H +O2 +2H H 2O H 2O + H 2O -2H H OOC-（CH 2）4-COOH H OOC-（CH 2）4-CH 2OH 氧化 CO 2 + H 2O
5、OH 以环己烷为例 l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 苯类 酚类萘菲 蒽 微生物名 称荧光假单胞菌、铜绿色假单胞菌及苯杆菌铜绿色假单胞菌、溶条假单胞菌、诺卡氏菌、球形小球菌、无色杆菌及分枝杆 菌 菲杆菌、菲芽孢杆 菌 荧光假单胞菌和铜绿色假单胞菌、 小球菌及大肠埃希氏菌 l苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示 l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 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l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
6、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。 1. 氯苯类l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）l危 害：急性中毒，是一种致癌因子（米糠油事件）l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l*共 代 谢 研 究 进 展 及 其 成 果 对 环 保 的 应 用 现状？ l可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解
7、质四类。l我国目前生产的洗涤剂属于。较早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（ABS）： CH 3 CH 3 CH 3 | | | NaSO 3 C CH 2 CH CH 2 C CH 3 | | CH 3 CH 3 3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。 l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l放线菌诺卡氏菌l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
8、化问题 。 COOH C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 末端氧化 -氧化、脱磺基 苯甲酸 CH 2COOH 开环分解 SO 3- 苯乙酸 CO2 + H 2O 蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。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 反硝化N2 l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 l水中来源：化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等。l危 害：生物毒害 、环境积累l细 菌紫色杆菌、假单胞菌l放线菌诺卡氏菌l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 l 5HCN + 5.5O2 5CO2 + H2O + 5NH3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。 H CN CH 3COH CH 3CH NH 2CN CH 3CH NH 2COOH
微生物在物质循环中的作用八
