1、 凈化本質凈化本質微生物微生物轉化為無機物轉化為無機物 依靠依靠好氧分解與厭氧分解好氧分解與厭氧分解 細菌細菌是其中的主力軍是其中的主力軍：好氧有機物呼吸好氧有機物呼吸 C CO2 + 碳酸鹽和重碳酸鹽碳酸鹽和重碳酸鹽 H H2O N NH3 HNO2 HNO3 S H2SO4 P H3PO4 厭氧細菌厭氧細菌發酵、厭氧無機鹽呼吸發酵、厭氧無機鹽呼吸 礦化鹽礦化鹽 C RCOOH（有機酸）有機酸）CH4 + CO2 N RCHNH2COOH NH3（） + 有機酸（有機酸（） S H2S（） P PO43-厭氧分解（開始厭氧分解（開始） 好氧分解（后續）好氧分解（后續） 包括包括糖類、蛋白質、

2、脂類、石油和人工合成的有機化糖類、蛋白質、脂類、石油和人工合成的有機化合物等合物等。 提問：提問：哪些糖類會成為污染物？哪些糖類會成為污染物？ 難溶的多糖難溶的多糖，且當一些難溶解的多糖數量較大時才會且當一些難溶解的多糖數量較大時才會使自凈時間大大增加，從而對環境造成污染。使自凈時間大大增加，從而對環境造成污染。這類多這類多糖主要是糖主要是纖維素、半纖維素、果膠質、木質素、淀粉纖維素、半纖維素、果膠質、木質素、淀粉。 葡 萄 糖 高 聚 物 ， 每 個 纖 維 素 分 子 含葡 萄 糖 高 聚 物 ， 每 個 纖 維 素 分 子 含140010000個葡萄糖基（個葡萄糖基（1-4糖苷鍵）。糖苷

3、鍵）。棉紡印染廢水、造紙廢水、人造纖維廢棉紡印染廢水、造紙廢水、人造纖維廢水及城市垃圾等水及城市垃圾等，其中均含有大量纖維素。，其中均含有大量纖維素。微生物微生物 纖纖維維素素酶酶 纖纖維維二二糖糖酶酶 纖纖維維素素 纖纖維維二二糖糖 葡葡萄萄糖糖 糖糖酵酵解解 ATP 好好氧氧分分解解 H2O CO2 葡葡萄萄糖糖 丙丙酮酮丁丁醇醇發發酵酵 丙丙酮酮 + 丁丁醇醇 + CO2 + H2 厭厭氧氧發發酵酵 丁丁酸酸發發酵酵 丁丁酸酸 + 乙乙酸酸 + CO2 + H2 三三羧羧酸酸 循循 環環 厭厭氧氧發發酵酵 好氧細菌好氧細菌粘細菌、鐮狀纖維菌和纖維弧菌粘細菌、鐮狀纖維菌和纖維弧菌 厭氧細菌

4、厭氧細菌產纖維二糖產纖維二糖芽孢梭菌芽孢梭菌、無芽孢厭氧分解菌、無芽孢厭氧分解菌及嗜熱纖維芽孢梭菌。及嗜熱纖維芽孢梭菌。 放放 線線 菌菌鏈霉菌屬。鏈霉菌屬。 真真 菌菌青霉菌、曲霉、鐮刀霉、木霉及毛霉。青霉菌、曲霉、鐮刀霉、木霉及毛霉。 需要時可以向需要時可以向有菌種庫的研究機構購買有菌種庫的研究機構購買或或自行篩選自行篩選 存在于植物細胞壁的存在于植物細胞壁的雜多糖雜多糖。造紙廢水和人造纖維廢水。造紙廢水和人造纖維廢水中含半纖維素。中含半纖維素。 TCA循環循環 聚糖酶聚糖酶 CO2 + H2O 半纖維素半纖維素 單糖單糖 + 糖醛酸糖醛酸 H2O 各種發酵產物各種發酵產物 厭氧分解厭氧分

5、解 分解纖維素的微生物大多數能分解半纖維素分解纖維素的微生物大多數能分解半纖維素。許多芽孢桿菌、假單胞菌、節細菌及放線菌能分解半纖維素。霉菌許多芽孢桿菌、假單胞菌、節細菌及放線菌能分解半纖維素。霉菌有根霉、曲霉、小克銀漢霉、青霉及鐮刀霉。有根霉、曲霉、小克銀漢霉、青霉及鐮刀霉。木質素木質素 空腔空腔 纖維素纖維素木質素存在于除苔蘚和藻類外所有植物的細胞壁中，木質素存在于除苔蘚和藻類外所有植物的細胞壁中，由松由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。聚合聚合交聯交聯自然界中哪些微生物能夠進行木質素的降解呢？自然界中哪些微生物能夠進行木質素的降

6、解呢？ 確證的只有確證的只有真菌中的黃孢原毛平革菌真菌中的黃孢原毛平革菌，疑似的，疑似的只有只有軟腐菌。軟腐菌。(Phanerochaete chrysosprium)是是白腐真菌白腐真菌的一種，隸屬于擔子菌綱、的一種，隸屬于擔子菌綱、同擔子菌亞綱、非褶菌目、同擔子菌亞綱、非褶菌目、絲核菌科。絲核菌科。白腐白腐樹皮上木質素被該菌分樹皮上木質素被該菌分解后漏出解后漏出白色白色的纖維素部分。的纖維素部分。 * *木質素降解的意義何在呢？如何實現工業化白腐菌降木質素降解的意義何在呢？如何實現工業化白腐菌降解木質素呢？解木質素呢？ 水中來源：水中來源：毛紡、毛條廠廢水、毛紡、毛條廠廢水、油脂廠廢水、肉

7、聯廠廢水、制革油脂廠廢水、肉聯廠廢水、制革廠廢水含有大量油脂廠廢水含有大量油脂 降解油脂較快的微生物：降解油脂較快的微生物： 細細 菌菌 熒光桿菌、綠膿桿菌、熒光桿菌、綠膿桿菌、靈桿菌靈桿菌 絲狀菌絲狀菌 放線菌、分支桿菌放線菌、分支桿菌 真真 菌菌 青霉、乳霉、曲霉青霉、乳霉、曲霉 途徑：途徑：水解水解+ +氧化氧化 提問：提問：什么是石油？什么是石油？ 石油是含有烷烴、環烷烴、芳香烴及少量非烴化合物的石油是含有烷烴、環烷烴、芳香烴及少量非烴化合物的復雜混合物。復雜混合物。石油污染主要出現在石油污染主要出現在采油區采油區和和石油運輸事石油運輸事故現場故現場以及以及石化行業的工業廢水石化行業的

8、工業廢水中。中。 與分子結構有關與分子結構有關 鏈中等長度（鏈中等長度（C10C24）鏈很長的（鏈很長的（C24以上）以上）短鏈短鏈 （*？）？） 直鏈直鏈 ? 支鏈支鏈 不飽和不飽和 ? 飽和飽和 烷烴烷烴 ? 芳烴芳烴 鏈末端有季碳原子鏈末端有季碳原子（四周都與（四周都與C相連）相連）的烴以及的烴以及多環多環芳烴極難降解芳烴極難降解 降解石油的微生物很多，降解石油的微生物很多，據報道有據報道有200多種多種 細細 菌菌 假單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產堿桿菌屬假單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產堿桿菌屬放線菌放線菌 諾卡氏菌諾卡氏菌 酵母菌酵母菌 假絲酵母假絲酵母 霉霉 菌菌 青霉屬、曲霉屬青

9、霉屬、曲霉屬 藻藻 類類 藍藻和綠藻藍藻和綠藻 + O2R-CH2- CH2-CH3 R- CH2-CH2-COOH -氧化氧化 CO2 + H2O CH2-COOH + R-COOH 以環己烷為例以環己烷為例 OH O O +O2 +2H 2H +O2 +2H H2O H2O + H2O -2H HOOC-（CH2）4-COOH HOOC-（CH2）4-CH2OH 氧氧化化 CO2 + H2O OH通常一些微生物只能將環烷變為環己酮，另一些微生物只能將通常一些微生物只能將環烷變為環己酮，另一些微生物只能將環己酮氧化開鏈而不能氧化環己烷，環己酮氧化開鏈而不能氧化環己烷，兩類以上微生物的兩類以上

10、微生物的下將污染物下將污染物 徹底降解徹底降解共代謝共代謝。 芳香烴普遍具有生物毒性芳香烴普遍具有生物毒性，但在低濃度范圍內它們可，但在低濃度范圍內它們可以不同程度的被微生物分解。以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烴的細菌類別已知降解不同芳香烴的細菌類別 苯苯類類 酚酚類類萘萘菲菲 蒽蒽微微生生物物名名 稱稱熒熒光光假假單單胞胞菌菌、銅銅綠綠色色假假單單胞胞菌菌及及苯苯桿桿菌菌銅銅 綠綠 色色 假假 單單 胞胞菌菌、溶溶條條假假單單胞胞菌菌、諾諾卡卡氏氏菌菌、球球形形小小球球菌菌、無無色色桿桿菌菌及及分分枝枝桿桿菌菌菲菲桿桿菌菌、菲菲芽芽孢孢桿桿菌菌熒熒光光假假單單胞胞菌菌和和銅銅綠綠

11、色色假假單單胞胞菌菌、小小球球菌菌及及大大腸腸埃埃希希氏氏菌菌 苯、萘、菲、蒽的降解為如下圖所示苯、萘、菲、蒽的降解為如下圖所示 酚也是酚也是先被氧化為鄰苯二酚先被氧化為鄰苯二酚，這樣各類芳香烴在降解，這樣各類芳香烴在降解的后半段是相同的，可表示如下的后半段是相同的，可表示如下 苯苯 酚酚 氧氧化化酶酶 酶酶 萘萘 鄰鄰苯苯二二酚酚 酮酮基基己己二二酸酸 菲菲 + O2 + O2 +2H 蒽蒽 琥琥珀珀酸酸 三三羧羧酸酸循循環環 CO2 + H2O 乙乙酰酰輔輔酶酶A 提問：提問：為什么這些有機物難于生物降解？為什么這些有機物難于生物降解？ 微生物缺乏相應的水解酶微生物缺乏相應的水解酶 難難對

12、于自然生態環境自然生態環境系統,如果一種化合物滯留可達幾個月或幾年可達幾個月或幾年之久,或在人工生物處理人工生物處理系統系統, 幾小時或幾天之內還未能被分解或消除幾小時或幾天之內還未能被分解或消除 種類：種類：穩定劑、表面活性劑、人工合成的聚合物、穩定劑、表面活性劑、人工合成的聚合物、殺蟲劑、除草劑以及各種工藝流程中的廢品等殺蟲劑、除草劑以及各種工藝流程中的廢品等。 用用 途途：穩定劑穩定劑（潤滑油、絕緣油、增塑劑、油漆、熱（潤滑油、絕緣油、增塑劑、油漆、熱載體、油墨等都含有）載體、油墨等都含有） 危危 害：害：急性中毒，是急性中毒，是一種致癌因子一種致癌因子（米糠油事件）（米糠油事件） 降降

13、 解解 菌：菌：產堿桿菌、不動桿菌、產堿桿菌、不動桿菌、假單胞菌假單胞菌、芽孢桿菌以、芽孢桿菌以及沙雷氏菌的突變體及沙雷氏菌的突變體 * *共代謝研究進展及其成果對環保的應用現共代謝研究進展及其成果對環保的應用現狀狀？可分為可分為陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性電解質陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性電解質四類。四類。我國目前生產的洗滌劑屬于我國目前生產的洗滌劑屬于。較早。較早開發的是非線性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸鹽（開發的是非線性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸鹽（ABS）：）： CH3 CH3 CH3 | | | NaSO3 C CH2 CHCH2 C CH3 | | CH3 CH3 3甲基分支

14、干擾生物降解甲基分支干擾生物降解，鏈末端與，鏈末端與4個碳原子相連的季碳個碳原子相連的季碳原子抗攻擊的能力更強原子抗攻擊的能力更強。 危害：危害：ABS可以在天然水體中可以在天然水體中存留存留800h以上以上，使這得接，使這得接納他的水體長時間保持，納他的水體長時間保持，產生大量泡沫產生大量泡沫，引起水體缺氧。，引起水體缺氧。 為使洗滌劑易于生物降解，人們將為使洗滌劑易于生物降解，人們將ABS的結構改變為線的結構改變為線性的直鏈性的直鏈 由于減少了分支，它的生物分解速度大為提高。由于減少了分支，它的生物分解速度大為提高。 NaSO3 CH （CH2）9 CH3 | CH3 CH3 CH3 CH

15、3 | | | NaSO3 C CH2 CHCH2 C CH3 | | CH3 CH3 3 細細 菌菌假單胞菌假單胞菌、鄰單胞菌、黃單胞菌、產堿單胞、鄰單胞菌、黃單胞菌、產堿單胞菌、產堿桿菌、微球菌、大多數固氮菌菌、產堿桿菌、微球菌、大多數固氮菌 放線菌放線菌諾卡氏菌諾卡氏菌由于這些微生物的作用，雖然每年排放入環境中的洗滌劑數量逐由于這些微生物的作用，雖然每年排放入環境中的洗滌劑數量逐年遞增，但環境中并沒有發生洗滌劑的明顯增加。年遞增，但環境中并沒有發生洗滌劑的明顯增加。因而洗滌因而洗滌劑一般不會引起環境的有機污染劑一般不會引起環境的有機污染。洗滌劑目前存在。洗滌劑目前存在的問題主要是洗滌劑中

16、的添加劑聚磷酸鹽造成的水體的問題主要是洗滌劑中的添加劑聚磷酸鹽造成的水體富營養化富營養化問問題題 。 COOH C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 末末端端氧氧化化 -氧氧化化、脫脫磺磺基基 苯苯甲甲酸酸 CH2COOH 開開環環分分解解 SO3- 苯苯乙乙酸酸CO2 + H2O對微生物無影響對微生物無影響（1）.土地板結土地板結（2）. 被海鳥及海洋哺乳動物誤食，被海鳥及海洋哺乳動物誤食，致使這些動物消化系統停滯，致使這些動物消化系統停滯，引起死亡引起死亡。具報道每年海洋中死于廢棄塑料的海鳥和海洋哺乳動。具報道每年海洋中死于廢棄塑料的海鳥和海洋哺乳動物，數目之多令人觸目驚心。物，數目

17、之多令人觸目驚心。 （3）.影響景觀影響景觀 目前發現目前發現能降解塑料的微生物，種類很少，而且降解能降解塑料的微生物，種類很少，而且降解速度緩慢速度緩慢。他們主要是他們主要是、。 塑料在環境中積累有哪些危害？塑料在環境中積累有哪些危害？ 危害：危害：白色污染白色污染 提問：提問：如何解決塑料的難降解問題？如何解決塑料的難降解問題？ （1）限制使用不可降解塑料）限制使用不可降解塑料 （2） 光降解、高填充碳酸鈣、填充淀粉、淀粉改性塑光降解、高填充碳酸鈣、填充淀粉、淀粉改性塑料、料、 化學合成或用微生物、轉基因植物直接生產化學合成或用微生物、轉基因植物直接生產可生物降解的塑料；可生物降解的塑料；

18、* 如何制造完全生物可降解塑料？有哪些種類？發展前景如何？ 如如殺蟲劑、除草劑等殺蟲劑、除草劑等 化學成分：化學成分：有鹵素、磷酸基、氨基、硝基、羥基及其有鹵素、磷酸基、氨基、硝基、羥基及其它取代物的簡單烴骨架它取代物的簡單烴骨架（有機磷、有機錫、有機氯（有機磷、有機錫、有機氯等）。等）。相比較其它取代基團而言，微生物對鹵素取代基往往不適應，因相比較其它取代基團而言，微生物對鹵素取代基往往不適應，因而隨著鹵素取代基數量的增多，農藥的生物可降解性大幅度下降。而隨著鹵素取代基數量的增多，農藥的生物可降解性大幅度下降。水中來源：水中來源：農田土壤的灌溉水或雨水農田土壤的灌溉水或雨水 危害：危害：生物

19、毒性生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸變）（急性、慢性、致癌、致畸變）最典型的一個例子就是殺蟲劑最典型的一個例子就是殺蟲劑DDT（二氯二苯三氯乙烷），二氯二苯三氯乙烷），由于氯由于氯代基數量大，在自然界的半衰期長達半年以上，由于代基數量大，在自然界的半衰期長達半年以上，由于DDT不溶于水不溶于水而易溶于脂肪，因而可在動物脂肪組織中堆積，并沿著食物鏈在逐而易溶于脂肪，因而可在動物脂肪組織中堆積，并沿著食物鏈在逐級向上不斷積累，引起生物各種急慢性中毒。級向上不斷積累，引起生物各種急慢性中毒。 降解農藥的微生物：降解農藥的微生物： 這些微生物這些微生物往往往往將農藥逐級降解將農藥逐級降解。 蛋白質、氨

20、基酸、尿素、胺類、腈化物、硝基化合物等。蛋白質、氨基酸、尿素、胺類、腈化物、硝基化合物等。 水中來源：水中來源： 生活污水、屠宰廢水、罐頭食品加工廢水、生活污水、屠宰廢水、罐頭食品加工廢水、制革廢水等制革廢水等 種類很多種類很多好好 氧氧 細細 菌菌 鏈球菌和葡萄球菌鏈球菌和葡萄球菌好氧芽孢細菌好氧芽孢細菌枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌及馬鈴薯枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌及馬鈴薯芽孢桿菌芽孢桿菌 兼兼 性性 厭厭 氧氧 菌菌變形桿菌、假單胞菌變形桿菌、假單胞菌 厭厭 氧氧 菌菌腐敗梭狀芽孢桿菌、生孢梭狀芽孢桿菌腐敗梭狀芽孢桿菌、生孢梭狀芽孢桿菌此外，還有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及鏈霉菌此外，還有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及鏈霉菌(放線菌放線菌)。 （好好氧氧菌菌） O2氧氧化化脫脫氨氨蛋蛋白白質質