影响微生物降解因素

影响污染物降解生物因素

影响污染物降解的生物因素我认为可以大体从三方面分析下：

一、有机物结构与生物可降解性

生物降解有机物的难易程度与有机物的结构特征有很大的关系。

首先，有机物生物降解的机理是：1、水中溶解的有机物能否扩散穿过细胞壁，是由分子的大小和溶解度决定的。目前认为低于12个碳原子的分子一般可以进入细胞。至于有机物分子的溶解度则由亲水基和疏水基决定的，当亲水基比疏水基占优势时，其溶解度就大。2、不溶于水的有机质,其疏水基比亲水基占优势,代谢反应只限于生物能接触的水和烃的界面处。尾端的疏水基溶进细胞的脂肪部分并进行β－氧化。有机物以这种形式从水和烃的界面处被逐步拉入细胞中并被代谢。微生物和不溶的有机物之间的有限接触面，妨碍了不溶解化合物的代谢速度。3、有机物分子中碳支链对代谢作用有一定影响。一般情况下，碳支链能够阻碍微生物代谢的速度,如正碳化合物比仲碳化合物容易被微生物代谢,叔碳化合物则不易被微生物代谢。这是因为微生物自身的酶须适应链的结构，在其分子支链处裂解，其中最简单的分子先被代谢。叔碳化合物有一对支链，这就要把分子作多次的裂解。具体来说，结构简单的有机物一般先降解，结构复杂的一般后降解。

二、共代谢作用

共代谢的概念：有一类物质称为外生物质或异生物质，是指一些天然条件下并不存在的由人工合成的化学物质，例如杀虫剂，杀菌剂和除草剂等，其中许多有易被各种细菌或真菌降解，有些则需添加一些有机物作为初级能源后才能降解，这一现象称为共代谢。

共代谢过程不但提出了一种新的代谢现象 ,而且已被作为一种生化技术在芳香族化合物生物解研究中得到应用。G ihon等以共代谢为手段 ,分离和确定了卤代苯和对氯甲苯的假单胞菌的氧化产物 ,这有助于研究氧进入芳香环的机制。F ocht和Alexander等应用共代谢技术建立了 DDT的环断裂机制。Horvath 利用共代谢反应步骤少的优点 ,分别确定了 2 ,3 ,6 —三氯苯甲酸降解过程中所含的氧化、脱经和脱卤反应 ,从而发现了无色杆菌代谢 2 ,3 ,6 —三氯苯甲酸的途径。Hanne、 Jaakko、 Woods、 Mary 等利用厌氧反应器中存在共代谢

的原理 ,通过添加初级基质来处理含氯酚的废水 ,使氯酚这种有毒的“难降解物质”得到生物净化。

现代的环境污染迫切需要人们更充分地利用微生物的降解活性 ,不幸的是有些化合物含有高度抗酶分解的结构元素或取代基。尽管环境微生物具有逐渐进化、适应的功能 ,但酶催化途径的自然进化需要多种基因成分的改变 ,速度很慢 ,不能适应现代环境保护的要求。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 ,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。

三、影响微生物降解的环境因素

生物降解是微生物对物质特别是环境污染物的分解作用。它和传统的分解在本质上是一样的，但又有分解作用所没有的新的特征（如代谢，降解等），因此可视为分解作用的扩展和延伸。

从生物降解的定义我们可以明白，微生物的生长对生物降解有着至关重要的作用。所以，我将从影响微生物生长的因素来讨论影响生物降解的因素。影响微生物生长的因素最重要的是营养条件、温度、PH值、需氧量、有毒物质，土壤湿度、盐度及吸附作用和沉积物污染物被其他物质所吸附形成络和物。

1．营养条件

营养物对微生物的作用是：提供合成细胞物质时所需要的物质；作为产能反应的反应物，为细胞增长的生物合成反应提供能源；充当产能反应所释放电子的受氢体。所以微生物所需要的营养物质必须包括组成细胞的各种元素和产生能量的物质。微生物种类繁多，各种微生物要求的营养物质亦不尽相同，根据对营养要求的不同，可将微生物分为特定的种类。

根据所需碳的化学形式，微生物可分为：自养型和异养型;根据所需的能源，微生物可分为：光营养型和化能营养型。

2．温度对生物降解的影响

温度对微生物具有广泛的影响，不同的反应温度，就有不同的微生物和不同的生长规律。从微生物总体来说，生长温度范围是0～80℃。根据各类微生物所适应的温度范围，微生物可分为高温性（嗜热菌）、中温性、常温性和低温性（嗜

冷菌）四类。

微生物的全部生长过程都取决于化学反应，而这些反应速率都受温度的影响。在最低生长温度和最适温度范围内，若反应温度升高，则反应速率增快，微生物增长速率也随之增加，处理效果相应提高。

3．PH值

微生物的生化反应是在酶的催化作用下进行的，酶的基本成分是蛋白质，是具有离解基团的两性电解质．PH值对微生物生张繁殖的影响体现在酶的离解过程中，电离形式不同，催化性质也就不同；此外，酶的催化作用还决定了基质的电离状况，PH值对基质电离状况的影响也进而影响到酶的催化作用。一般认为PH值是影响酶的活性的最重要因素之一。

在生物降解过程中，一般细菌、真菌、藻类和原生动物的PH值适应范围在4～10之间。在生物降解中，保持微生物的最适pH范围是十分重要的。否则，将对微生物的生长繁殖产生不良影响，甚至会造成微生物死亡，破坏生物降解的正常进行。

4．溶解氧

根据微生物对氧的要求，可分为好氧微生物、厌氧微生物及兼性微生物。

好氧微生物在降解有机物的代谢过程中以分子氧作为受氢体，如果分子氧不足，降解过程就会因为没有受氢体而不能进行，微生物的正常生长规律就会受到影响，甚至被破坏。

而厌氧微生物对氧气很敏感，当有氧存在时，它们就无法生长。这是因为在有氧存在的环境中，厌氧微生物在代谢过程中由脱氢酶所活化的氢将与氧结合形成H2O2，而厌氧微生物缺乏分解H2O2的酸，从而形成H2O2积累，对微生物细胞产生毒害作用。所以使用厌氧微生物降解时要注意隔绝空气。

5.有毒物质

在被降解物质中有时存在着对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质。有毒物质对微生物的毒害作用，主要表现在使细菌细胞的正常结构遭到破坏以及使菌体内的酶变质，并失去活性。有毒物质可分为：①重金属离子（铅、铜、铬、砷、铜、铁、锌等）；②有机物类（酚、甲醛甲醇、苯、氯苯等）；③无机物类（硫化物、氰化钾、氯化钠、硫酸根、硝酸根等）。有毒物质对微生物产生毒害作用有