微生物的有机物降解
微生物对环境污染物的降解
微生物对环境污染物的降解一、引言环境污染是当前全球面临的一大挑战，许多污染物对生态系统和人类健康产生了极大的威胁。
然而，幸运的是，自然界中存在着许多微生物，它们具备特殊的降解能力，可以有效地分解和降解环境中的污染物，为环境的修复和恢复提供了有力支持。
二、微生物对有机污染物的降解1. 微生物的分类和功能微生物包括细菌、真菌、古菌和病毒等，它们对不同类型的有机污染物具备不同的降解能力。
其中，细菌是目前最为常见的污染物降解微生物，具有分解有机化合物的能力；真菌则擅长降解木质素和多环芳烃等有机物；而古菌则对极端环境下的有机废物降解具备独特的适应能力。
2. 微生物降解机制微生物在降解有机污染物时，主要通过产生特定的酶来分解化合物的化学键，将其转化为无毒或较低毒的物质。
这些酶可以在特定环境条件下诱导合成，因此可针对具体的污染物进行调控。
此外，微生物还能通过多种途径将有害物质转化为有益物质，如转化为能量、气体或更稳定的形式。
三、微生物对重金属污染的降解1. 微生物的选择途径重金属是一类有害而难以处理的污染物，但微生物却能通过吸附、还原、沉淀和转化等方式对其进行有效降解。
此外，通过改变土壤或水体的酸碱度、氧化还原条件等环境因素，也可以促进微生物的降解作用。
2. 微生物的降解机制微生物对重金属的降解主要通过酶的催化作用实现，它们可以使重金属形成难溶性或稳定的沉淀物，从而减少其对环境的毒性。
例如，某些细菌可以产生硫酸盐还原酶，将含有重金属的化合物还原成相对稳定的硫化物，从而将有毒的重金属转化为较为安全的形式。
四、微生物对农药污染的降解1. 微生物的降解机制农药是农作物生产中广泛使用的化学物质，但其残留会对土壤和水体产生严重的污染。
微生物通过产生特定的酶类分解农药分子的连接键，降低其残留浓度。
此外，微生物的活性代谢产物也能进一步分解和转化农药残留物，从而减少环境中的农药污染。
2. 微生物的应用前景利用微生物进行农药污染治理是一种环保、经济、高效的方法。
微生物对土壤中的有机污染物的降解
微生物对土壤中的有机污染物的降解过去几十年来，工业化和人类活动的快速发展导致了土壤中有机污染物的不断增多。
有机污染物对土壤生态系统和人类健康造成了严重威胁，因此寻找有效的降解方法成为亟待解决的问题之一。
在这方面，微生物被广泛研究和应用，因为它们具有降解有机污染物的能力，且对环境影响较小。
首先，微生物降解有机污染物的能力取决于它们的多样性和代谢途径。
微生物界是自然界中最为丰富的生物界之一，包含了细菌、真菌、古菌等多种微生物。
每种微生物都具有特定的代谢途径，可以降解特定结构的有机物。
例如，许多细菌和真菌能够利用类似芳香族化合物、多环芳烃等有机污染物作为碳源和能源。
这些微生物通过代谢途径中的酶系统将有机污染物降解为无害的物质，如水、二氧化碳和无机盐等。
因此，通过研究并应用不同类型的微生物来降解不同种类的有机污染物，是一种潜在的治理方法。
其次，微生物降解有机污染物的速率受到多种因素的影响。
温度、酸碱度、氧气含量和水分等环境因素会直接影响微生物降解的速率。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行环境的调控，以促进微生物的生长和代谢活动。
此外，有机污染物的化学性质也会影响降解速率。
某些有机化合物具有复杂的结构和稳定性，微生物对其的降解速率较慢。
因此，需要选择具有高效降解能力的微生物株系，或者通过基因工程手段改造微生物，增强其降解有机污染物的能力。
此外，微生物降解有机污染物的过程还受到土壤中微生物的相互作用和竞争的影响。
土壤是微生物活动的生物基质，其中包含了大量的微生物群落。
这些微生物在降解有机污染物的过程中可能会相互作用，对降解速率产生影响。
竞争消耗了限缺的营养物质和生长空间，可能导致降解速率降低。
因此，在实际应用中，需要综合考虑土壤微生物群落的特点，选择适合的微生物菌种以及调节土壤环境因子，以提高降解效率。
此外，微生物降解有机污染物还可以与其他技术相结合，提高治理效果。
例如，生物堆肥技术可将含有有机污染物的废弃物与适宜的微生物混合，通过微生物的降解作用将有机污染物转化为无害物质，并还原土壤的肥力。
微生物对环境污染物降解的作用与机制
微生物对环境污染物降解的作用与机制近年来，随着环境污染问题日益严重，寻找有效的污染物降解方法成为了一项紧迫的任务。
在这些寻找过程中，微生物降解技术得到了广泛的关注。
微生物具有独特的降解能力和机制，能够有效地降解各种有机和无机污染物。
本文将重点探讨微生物在环境污染物降解中的作用与机制。
一、微生物在有机污染物降解中的作用与机制有机污染物是目前环境中的主要污染源之一，如石油烃类、农药、有机溶剂等。
微生物在有机污染物降解中发挥着不可替代的作用。
首先，微生物能够利用有机污染物作为能源和碳源，通过代谢途径将其分解为无害物质。
其次，微生物具有多样的降解酶系统，如氧化酶、脱氢酶等，能够有效地催化有机污染物的降解反应。
此外，微生物还能够通过生物合成新的酶和代谢产物，进一步促进有机污染物的降解过程。
以石油烃类为例，微生物降解是其最主要的自然去除方式之一。
石油烃类污染物可以被微生物降解为二氧化碳和水，并释放出能量以供微生物生长。
这一过程主要依赖于微生物产生的酶系统，如脱氢酶和氧化酶等，能够将石油烃类分解为更小的分子，并最终降解为无害物质。
同时，微生物还能够通过生物膜等特殊结构的形成，在抑制外界影响下，提高降解效率。
二、微生物在无机污染物降解中的作用与机制除了有机污染物，无机污染物（如重金属离子、氮、磷等）也给环境带来了严重的污染。
微生物在无机污染物的降解中同样发挥着重要作用。
首先，部分微生物能够利用无机污染物为能源，并将其还原为无害的形态。
其次，微生物能够通过螯合、沉淀等作用，将无机污染物从环境中去除。
此外，微生物还能够通过菌体表面的吸附作用，将无机污染物固定在细胞表面，从而达到去除的目的。
以重金属离子为例，微生物降解是目前重金属污染修复技术中的重要手段之一。
一些特殊的微生物具有对重金属离子高度选择性的吸附能力，在根际微生物和土壤微生物的共生作用下，可以有效地抑制重金属离子的固溶转化并减少其毒性。
此外，一些微生物还具有还原重金属离子的能力，通过还原反应将重金属离子转化为不溶于水的沉淀物。
微生物的分解作用
微生物的分解作用
微生物的分解作用是指生物体组成以及其他有机物在微生物的作用下，通过一系列化学反应而分解成简单的化合物和元素，最终形成能够被生物系统重新利用的有机物。
它是土壤中重要的生命活动之一，也是土壤生态系统中重要的生物过程。
微生物的分解作用是微生物对有机物的分解过程，其中微生物利用有机物的有机碳，氮，磷，硫等元素，并将它们转化为可以再次被生物系统利用的单元，如小分子有机酸，氨基酸，核酸，糖，等。
通常情况下，微生物的分解作用是一个复杂的系统，它受到环境因素的影响，而且涉及到多种微生物的参与。
微生物分解作用可以分为三个主要步骤：
1）降解作用：微生物将复杂的有机物质分解成较小的物质，如蛋白质分解为氨基酸，淀粉分解为单糖，脂肪分解为脂肪酸等。
2）细菌的代谢作用：微生物将较小的有机物质进一步代谢，如氨基酸分解为二氧化碳和水，脂肪酸分解为短链醇等。
3）矿化作用：微生物将有机物质中的碳、氮、磷、硫等元素分解为无机物，如硝酸盐等，使这些元素可以被生物系统再次利用。
微生物分解作用可以改善土壤的物理性质和化学性质，从而促进土壤的生物活性、肥力和营养状况的改善。
它不仅提供了大量的有机物质可供植物生长，而且还可以提供大量的无机养分，如氮、磷和硫等元素，从而改善土壤的生态环境。
微生物分解作用可以促进水土保持，减少水土流失，保护土壤表层，维护土壤的生态系统，减少污染物的污染，减少农药的使用，促进和改善土壤的肥力，使用土壤的有效性更高，提高作物的产量和品质，改善农业生态环境，改善人们的生活环境等。
微生物的分解作用是土壤生态系统中重要的生物过程，对植物生长，土壤性质，水土保持，环境保护，农业生产等方面都具有重要意义。
有机物的微生物降解原理
有机物的生物化学降解有机物在微生物的催化作用下发生降解的反应称有机物的生化降解反应。
水体中的生物,特别就是微生物能使许多物质进行生化反应,绝大多数有机物因此而降解成为更简单的化合物。
如石油中烷烃,一般经过醇、醛、酮、脂肪酸等生化氧化阶段,最后降解为二氧化碳与水。
其中甲烷降解的主要途径为:CH4→ CH3OH → HCHO → HCOOH → CO2 + H2O较高级烷烃降解的主要途径有三种,通过单端氧化,或双端氧化,或次末端氧化变成脂肪酸;脂肪酸再经过其她有关生化反应,最后分解为二氧化碳与水。
能引起烷烃降解的微生物有解油极毛杆菌(pseudomonas oleovorans)、脉状菌状杆菌(mycobacterium phlei)、奇异菌状杆菌(mycobacterium rhodochrous)。
解皂菌状杆菌(mycobacterium smegmatis)、不透明诺卡氏菌(nocardia opaca)、红色诺卡氏菌(ncadia rubra)等。
有机物生化降解的基本反应可分为两大类,即水解反应与氧化反应。
对于有机农药等,在降解过程中除了上述两种基本反应外,还可以发生脱氯、脱烷基等反应。
● 生化水解反应生化水解反应就是指有机物在水解酶的作用下与水发生的反应。
例如,多糖在水解酶的作用下逐渐水解成二糖、单糖、丙酮酸。
在有氧条件下,丙酮酸能被乙酰辅酶A进一步氧化为CO2与H2O;在无氧条件下,丙酮酸往往不能氧化到底,只氧化成各种酸、醇、酮等,这一过程称为发酵。
烯烃的水解反应可表示如下:蛋白质在水中的降解分两步进行;第一步蛋白质先在肽键上断裂、脱羧、脱氨并逐步氧化,有机氮转化为无机氮;第二步就是氮的亚硝化、硝化等使无机氮逐渐转化。
可示意如下:其中氨基酸的水解脱氨反应如下:许多酰胺类农药与无机酸酯农药如对硫磷、马拉硫磷等,在微生物的作用下,其分子中的酰胺与酯键也容易发生水解。
● 生化氧化反应在微生物作用下,发生有机物的氧化反应称为生化氧化反应。
微生物在环境中有机污染物的降解与去除机制研究
微生物在环境中有机污染物的降解与去除机制研究随着工业化和城市化的迅速发展，环境污染问题日益突出，尤其是有机污染物的排放给环境和人类健康带来了严重的威胁。
有机污染物包括石油类、农药、化肥、有机化合物等，它们的存在会对土壤、水体和大气造成严重污染。
为此，急需寻找高效的有机污染物降解与去除方法，其中微生物的作用尤为重要。
微生物降解有机污染物的原理是利用微生物的代谢能力来分解和转化有机物。
微生物通常通过生物氧化、脱氯酶、酚类物质降解等途径来处理有机污染物。
首先，微生物会通过分泌酶类将有机物降解为小分子化合物，然后进一步将这些小分子化合物通过细胞内代谢途径转化为无害的物质。
微生物降解有机污染物的过程通常分为三个主要阶段：酶的诱导期、兴盛期和稳定期。
在酶的诱导期，微生物首先感知到有机污染物的存在，并合成相应的酶类来降解这些物质。
这个阶段通常需要一定的时间，因为微生物需要适应有机物的特性并合成相应的酶类。
在兴盛期，微生物会迅速繁殖，并大量分泌酶类来降解有机污染物。
在这个阶段，有机物的降解速率会显著增加。
最后，在稳定期，微生物的数量和有机物的降解速率会趋于平衡，形成一个相对稳定的状态。
微生物降解有机污染物的机制主要包括生物氧化和共代谢两种方式。
生物氧化是指微生物通过分泌氧化酶类来降解有机物，将它们转化为水和二氧化碳等无害物质。
共代谢是指微生物在代谢过程中产生的酶对有机物进行降解，但这个过程并非微生物的能量来源。
微生物的共代谢能力使其能够降解一些难降解的有机物，这对于环境治理具有重要意义。
值得注意的是，微生物降解有机污染物的效率受到多种因素的影响。
首先是环境条件，包括温度、pH值、营养物质的浓度等。
不同的微生物对环境条件有不同的适应性，因此在选择适用的微生物时需要考虑实际环境的特点。
其次是有机污染物的性质，包括化学结构、溶解度、稳定性等。
不同的有机物对微生物的降解速率也会产生不同的影响。
此外，微生物本身的种类和数量也会影响有机污染物的降解效果，因此需要选择适合的菌种来处理有机污染物。
微生物对有机物的降解作用
四 存在问题及发展方向
1.存在问题
（1）微生物对有机物的降解有一定的选择性； （2）微生物不能将有机物彻底降解； （3）某些有机物经生物降解后，毒性增加。如三氯乙 烯 （TCE）降解的产物之一氯乙烯（VC）是致癌物。
2.发展方向
（1）通过基因工程，培养“超级菌”和“混合菌”，使其可
同时
分解多种有机污染物；
（3）污染物的性质
有机物的分子量、空问结构、取代基的种类及数量 等都影响到微生物对其降解的难易程度。一般情况下， 高分子化合物比低分子量化合物难降解，聚合物、复合 物更能抗生物降解；空间结构简单的比结构复杂的容易 降胞解 菌W；B苯C环-3上所有降-解0H。或-NH2 的化合物都比较容易被假单
（4）环境条件
对于各种杀虫剂的微生物降解途径已比较清楚，表1 列举了几种主要的降解途径。
2.影响因素
（1）营养物质
微生物分解有机物一般利用有机污染物作为碳源， 但同时需要其他的营养物质，如氮源、能源、无机盐和 水。
（2）电子受体
有机污染物氧化分解的最终电子受体的种类和浓度 极大地影响着污染物降解的速率和程度。微生物氧化还 原反应的最终电子受体包括溶解氧、有机物分解的中间 产物和无机酸根（如硝酸根、硫酸根和碳酸根等）三大 类。
有机质
CO2
以多环芳烃（PAHs）和农药的降解为例来说明。
①微生物对PAHs降解主要有两种代谢方式
a.以PAHs为唯一碳源和能源代谢机理 在多环芳烃的诱导和微生物分泌的单加氧酶或双加氧酶
的催化作用下，把氧加到苯环上，形成C-0键，再经过加氢、 脱水等作用使C-C键断裂，苯环数减少。
b.与其它有机质共代谢机理 PAHs苯环的断开主要是靠加氧酶的作用：加氧酶把氧加
微生物降解有机物的原理
微生物降解有机物的原理
嘿，咱来讲讲微生物降解有机物的原理哈。
我记得有一次去一个堆肥场参观，那里面有好多微生物在忙碌地工作呢。
你看哈，有机物就像一堆堆的“食物”，而微生物就像一群小小的“吃货”。
这些微生物可厉害啦，它们有各种“技能”。
在堆肥场里，我看到那些有机物，比如说烂掉的蔬菜叶子、一些树枝啥的。
它们就那样堆在那里，等着微生物来处理。
微生物里有细菌，它们就像一群小小的“清洁工”。
它们分泌出一些酶，这些酶就像一把把小剪刀。
我想象着这些小剪刀在有机物里“咔嚓咔嚓”地剪着。
把那些大分子的有机物，像纤维素之类的，剪成一个个小小的碎片。
就像把一大块面包切成了好多小块。
还有真菌呢，它们像一根根小小的“触角”。
这些真菌
会缠绕在有机物上，然后慢慢地把有机物分解。
我仿佛看到它们像小蜘蛛在自己的网上把缠住的东西一点点吃掉。
我看到堆肥堆里有些地方在冒热气，就像这些微生物在工作的时候产生的“热情”。
这些微生物在分解有机物的时候，把有机物里的碳、氢、氧等元素重新组合。
就像把一堆旧玩具零件重新组装成新的玩具。
从那次在堆肥场的参观，我就知道了微生物降解有机物的原理。
它就像这些小小的微生物在有机物的“大餐桌”上大快朵颐，然后把有机物转化成它们自身的营养和能量，同时也让环境变得更干净，就像一群小小的环保卫士在默默地工作着。
微生物与微生物降解
微生物与微生物降解微生物是一类极小而广泛存在于自然界中的生物体，包括细菌、真菌、古菌和病毒等。
它们在自然界的生态系统中起着重要的作用，其中的一个重要功能就是参与微生物降解的过程。
微生物降解是指微生物利用有机物质进行代谢和转化的过程，能够将有机废物转化为无机物质，起到清理环境和循环利用的作用。
一、微生物降解的原理微生物降解的过程是通过微生物体内的酶的作用进行的。
微生物体内存在各种各样的酶，这些酶能够特异性地催化废物中的各种化合物，将其分解为较小的分子，最终产生无害的物质。
微生物降解涉及多种酶的协同作用，其中一些酶负责废物的分解，另一些酶负责产生能量和合成细胞物质。
二、微生物降解的应用微生物降解技术在环境治理、污水处理、固体废弃物处理等领域有着广泛的应用。
1. 环境治理微生物降解技术可以应用于油污染、土壤污染、氨氮等环境问题的治理。
例如，当发生石油泄漏时，可以利用微生物降解的方法将石油降解为无害的物质，从而减少对环境的危害。
2. 污水处理微生物降解技术也被广泛应用于污水处理中。
通过在处理系统中引入适当种类的微生物，能够降解废水中的有机物质和氮、磷等营养物质，达到净化水质的效果。
3. 固体废弃物处理在固体废弃物处理领域，微生物降解技术可以用于处理有机废物，如厨余垃圾、畜禽粪便等。
微生物在降解有机废物的过程中，不仅可以减少废物的体积，还可以产生沼气等能源。
三、微生物降解的优势和挑战微生物降解技术具有一定的优势，但也面临一些挑战。
1. 优势微生物降解技术相对于化学方法来说，具有成本低、无二次污染、操作简单等优点。
尤其是在对复杂有机物的降解方面，微生物降解技术更具优势。
2. 挑战微生物降解技术也存在着一些挑战。
例如，在实际应用中，微生物的选择、降解速率和降解效果等问题都需要进一步研究和改进。
此外，微生物降解过程中的温度、pH值等环境因素也会对降解效果产生影响。
四、展望微生物降解技术在环境保护和资源回收利用方面具有巨大的潜力。
微生物的有机物降解
有机物浓度的影响
有机物浓度对微生物的生长和有机物 降解速率具有重要影响。在一定范围 内，有机物浓度的增加会促进微生物 的生长和有机物降解速率的提高。
但当有机物浓度过高时，可能会对微 生物的生长和有机物降解产生抑制作 用，甚至导致微生物死亡。
06
微生物有机物降解的前 景与挑战
微生物有机物降解的前景
1 2 3
环境保护
微生物有机物降解能够将有机废弃物转化为无害 物质，减少环境污染，降低生态破坏。
资源化利用
通过微生物有机物降解，可以将废弃物转化为有 价值的产品，如生物燃料、生物塑料等，实现资 源循环利用。
生物技术应用
微生物有机物降解技术可以应用于工业废水处理、 农业废弃物处理等领域，为生物技术的发展提供 有力支持。
微生物有机物降解的挑战
降解效率低
有些有机物难以被微生物分解，降解效率低下，需要寻找高效的降 解菌种或优化降解条件。
产物毒性
在某些情况下，微生物有机物降解的产物可能具有毒性或生物活性， 对环境和人类健康造成潜在威胁。
技术成本高
微生物有机物降解技术需要投入大量的人力、物力和财力，成本较高， 需要进一步降低成本才能广泛应用。
分解氮气
有些古菌能够将氮气还原 成氨，对氮循环具有重要 意义。
藻类的降解能力
转化光能
藻类能够吸收光能，将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。
合成蛋白质和脂肪
藻类能够利用葡萄糖合成蛋白质和脂肪等有机物，为生物提 供营养物质。
03
微生物有机物降解的机 理
微生物对有机物的吸附
微生物降解有机污染物的机制研究
微生物降解有机污染物的机制研究有机污染物污染水体、土壤、空气等环境，对人类健康和自然生态环境造成了严重威胁。
因此，降解有机污染物成为了当前环境保护和生态修复的热点问题之一。
微生物降解是一种重要的环境友好型污染物处理技术，广泛研究和应用的生化反应机理是微生物利用有机物为能源和有机质的方式，并把它们分解转化为无机物、水和二氧化碳的过程。
微生物降解有机污染物的机制受到了广泛关注，具有重要的环境意义。
一、微生物降解有机污染物的分类有机污染物是包括多种毒性化合物的广泛的组合，通常分为以下四大类：1. 酚类。
苯酚、溴酚、氯酚、甲基酚等。
2. 烃类。
石油类、芳香族化合物、环芳烃类、多环芳烃类等。
3. 醛类与酮类。
戊酮、甲醛、乙醛等。
4. 氯化物类。
氯甲烷、氯乙烷、氯丙烷等。
二、微生物降解有机污染物的机理微生物降解有机污染物的机理主要有以下几个环节。
1. 吸附阶段。
微生物细胞壁可吸附并浓缩有机污染物。
2. 分解阶段。
由微生物细胞外产生的酶在有机物表面上逐渐分解。
3. 吸收阶段。
分解后的产物继续在细胞膜上吸收和分解，来满足细胞生长的能量需求。
4. 呼吸阶段。
微生物将分解后的产物与氧气共同通过细胞质膜上的电子传递链，产生生物能量，完成有机物的分解。
与此同时，微生物降解有机污染物的机理还与环境因素有密切关系，包括温度、pH、营养物质等。
有机污染物的种类和浓度也会对微生物降解产生重要影响。
三、微生物降解有机污染物的微生物种类在微生物降解有机污染物的过程中，有机物所需要的能力迥不相同。
这导致了有机物需求的微生物种类也存在差异。
1. 烃类有机污染物的降解可由细菌、真菌、蓝藻、浮游植物、原生动物等微生物完成。
2. 酚类有机污染物的降解主要依赖于大肠杆菌、绿藻、硫酸盐还原类细菌和多种细菌的联合降解。
3. 醛类与酮类的降解普遍由细菌进行，其中属于可产丙酮酸轮回途径的酸性菌和产乙酸菌是醛类溶解的具有良好的基础菌群。
4. 氯化物有机污染物的消除主要依靠具有脱氯功能的细菌和还原键代谢菌，包括铁还原菌，硫酸盐还原菌等。
有机物的微生物降解原理
有机物的微生物降解原理微生物降解的原理主要包括分解、氧化、还原三个过程，具体可以分为以下几个方面进行讨论。
1.分解：微生物通过分泌酶类物质，将有机物分解为更小的有机物分子，如蛋白质被分解为氨基酸，淀粉被分解为糖类等。
这些酶主要有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等，它们能够针对不同类型的有机物进行特异性降解。
2.氧化：在分解的过程中，微生物需要吸收氧气进行有机物的氧化。
氧化反应将有机物中的碳、氢等元素与氧结合，生成二氧化碳、水等无机物。
这些反应在氧的存在下进行，同时产生能量供微生物生长代谢所需。
3.还原：在特定条件下，一些微生物可以将有机物还原成较低氧化态的物质，如硫酸盐还原菌可以将硫酸盐还原为硫化物。
这些微生物能够利用有机物作为电子给体，同时生成能量。
4.协同作用：微生物降解通常是多种微生物共同作用的结果，它们之间相互协作，形成复杂的食物链和降解网络。
比如一些厌氧菌可以将有机物降解到中间产物，然后由好气菌进一步降解。
多种微生物的共同作用，提高了有机物降解的效率和速率。
除了以上几个主要的原理，微生物降解还受到一些环境因素的影响。
1.温度：微生物活性与温度密切相关。
适宜的温度可以促进微生物降解过程。
一般而言，20-40℃是微生物降解的较为适宜的温度范围。
2.pH值：微生物对pH值也有一定的要求。
不同的微生物对pH值有不同的适应能力，一般而言，pH值在6-8之间比较适宜。
3.氧气含量：微生物降解过程既有好氧又有厌氧过程。
好氧条件下，微生物可以更充分地将有机物氧化分解，而缺氧条件下，一些特定的微生物可以利用有机物进行还原反应。
总的来说，微生物降解有机物是一种自然而又高效的处理方法。
通过了解微生物降解的原理和调控因素，我们可以更好地利用微生物资源，实现有机废物的高效处理与资源回收。
微生物的有机物降解
生物处理构筑物内所增加的细胞物。
活性污泥法
空气
初次沉 淀池
曝气池 再生池
二次沉 淀池
有机物的生物分解类型及其特点
生物分解类型
生物去除 （Bioelimination）
初级分解（Primary biodegradation）
环境可接收的分解 （Environmentally acceptable biodegradation）
完全分解 （Ultimate biodegradation）
特点
分解对象有机物 的分析方法
由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使 化学物质浓度降低的一种现象。这里所说的 “生物去除”不是真正意义上的分解，而是 一种表观现象，也可称为“表观生物分解”。
各种色谱分析 有机碳分析
在分解过程中，化学物质的分子结构发生变 化，从而失去原化学物质特征的分解。
经过生物分解，化学物质的物理化学性质和 毒性达到环境安全要求的程度。
根据分解 条件分类
好氧分解：在好氧条件下进行的分解 厌氧分解：在厌氧条件下进行的分解
好氧呼吸 厌氧呼吸 发酵
微生 物的 分类
好氧微生物（aerobe）：只能在有氧条件下生长， 没有氧气无法生存.
厌氧微生物（anaerobe）：只能在没有氧气的环境 下生长，有氧气反而不能生长。
兼性微生物（facultative aerobe）：即可在有氧条 件下，也可在无氧条件下生长。在自然 界中，大多数微生物属于这一类。
细胞物质（微生物的生长）
生物分解后的去向 分解产物（CO2、小分子有机物等）
微生物对有机物的降解作用只是分享
3. 氯代脂肪族化合物的降解
如分枝杆菌TA5和TA27能以乙烷、乙醇和其他含碳化合物为能源 ，可降解初始浓度为75mg/L的三氯乙烷。大肠杆菌、假单胞菌、 Shewanella putrefaciens 200可使四氯化碳降解脱氯。
4. 腈类化合物的降解
（3）污染物的性质
有机物的分子量、空问结构、取代基的种类及数量等都影响到微 生物对其降解的难易程度。一般情况下，高分子化合物比低分子量化 合物难降解，聚合物、复合物更能抗生物降解；空间结构简单的比结 构复杂的容易降解；苯环上有-0H或-NH2 的化合物都比较容易被假单 胞菌WBC-3所降解。
（4）环境条件
这主要包括酸碱度（PH一般应在6.5～8.5的范围内）、温度、湿 度。
（5）微生物的协同作用
自然界中，多数微生物降解过程需要两种或更多种类微生物的协 同作用才能完成。微生物之间的这种协同作用主要体现在：（ⅰ）一 种或多种微生物为其他微生物提供B族维生素、氨基酸及其他生长因 素；（ⅱ）一种微生物将目标污染物分解为中间产物，第二种微生物 继续分解中间产物；（ⅲ）一种微生物通过共代谢将目标产物进行转 化，只有在其他微生物存在条件下才能将其彻底分解；（ⅳ）一种微 生物分解目标产物形成有毒中间物，使分解率下降，其他微生物可能 以这种有毒中间产物为碳源。
2. 处理方法
（1）物理方法
如光催化降解，其机理为当半导体光催化剂(如Ti02等)受到能量大于 禁带宽度的光照射时，其价带上的电子(e-)受到激发，跃过禁带进人导带 ，在价带留下带正电的空穴(h+)。光生空穴具有强氧化性，光生电子具有 强还原性，二者可形成氧化还原体系。
微生物降解有机废弃物的机理
微生物降解有机废弃物的机理随着地球人口的不断增加和经济的发展，废弃物越来越多，其中有机废弃物是造成环境污染的重要来源。
为了解决这个问题，许多研究人员一直致力于寻找有效的废弃物处理方法。
而微生物降解是一种被认为非常有效的方法，可以将有机废弃物转化为有用的物质，同时减少对环境的损害。
微生物降解是一种生物技术，通过利用微生物代谢的能力来消化有机物质。
这种技术可以降解许多有机物质，包括生物和非生物性有机物质，如植物和动物残骸、一般和危险废物、污泥等。
微生物降解的机理是通过微生物分解有机物质，将其分解为小分子化合物和水，从而消除有机物质的污染，同时将有机物转化为有益的物质。
微生物降解的机理与有机物质的化学特性密切相关。
有机物质通常由一系列的有机化合物组成，包括糖类、蛋白质、脂肪和纤维素等。
微生物降解的机理是针对这些化合物的。
首先，微生物将大分子化合物分解成小分子化合物，如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等。
然后，这些小分子化合物可以被微生物进一步代谢，以产生能量和合成新分子。
最终产物是水和一些简单的分子，如二氧化碳和甲烷等。
微生物降解的机理还涉及到微生物的类型和数量。
微生物可以分为厌氧和好氧两类。
厌氧微生物可以在缺氧的环境中生长和代谢，如在污水厂中使用的溶菌酶、硫酸盐还原菌等。
好氧微生物则需要氧气，可以利用容易获得的有机物来生长和代谢。
在微生物降解的过程中，这些微生物可以相互协作，形成微生物群落。
这种微生物群落的形成可以促进微生物的代谢、降解速度和效率。
除了微生物和有机物质的化学特性，微生物降解的机理还与其他因素有关。
比如，pH值、温度、水分和营养物质的含量等环境因素也会影响微生物降解的效果。
当环境适宜时，微生物可以更好地生长，代谢和降解废弃物。
在实际应用中，可以通过优化这些环境因素来提高微生物降解的效率。
总的来说，微生物降解是一种被广泛认可的方法，可以有效地处理有机废弃物，使其转化为有用的物质，同时减少对环境的负面影响。
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4、一般情况下，生物处理构筑物内新生长（增加）的细胞物 质等于所合成的细胞物质减去由于内源呼吸而耗去的细胞物 质，可用于下列算式表示：
△X=a △S-Bx
△X表示新生长的细胞物质（Kg/d） △S表示所利用的食料（基质），即去除的BOD5（Kg/d） X表示构筑物内原有的细胞物质（Kg） a表示合成系数 b表示细胞自身氧化率或衰减系数。
生
降 解
残
物 分解
留 物
能+
分 解产物
热能
CO2、H2O、 NH4+、 NO2- NO3- 、 SO42-、 PO43-、H2、N2、H2S、 CH4、乙醇、有机酸、 硫醇等简单化合物
随水排出 3
二、生物分解的分类
1、根据生物分解的程度和最终产物的不同， 有机物的生物分解可分为生物去除（表观分 解）、初级分解、环境可接收的分解和完全分 解（矿化）等不同类型。
根据分解 条件分类
好氧分解：在好氧条件下进行的分解 厌氧分解：在厌氧条件下进行的分解
好氧呼吸 厌氧呼吸 发酵
微生 物的 分类
好氧微生物（aerobe）：只能在有氧条件下生长， 没有氧气无法生存.
厌氧微生物（anaerobe）：只能在没有氧气的环境 下生长，有氧气反而不能生长。
兼性微生物（facultative aerobe）：即可在有氧条 件下，也可在无氧条件下生长。在自然 界中，大多数微生物属于这一类。
各种色谱分析 官能团分析 毒性测试
各种色谱分析 官能团分析 毒性测试
有机化合物被分解成稳定无机物（CO2、H2O 等）的分解
总有机碳分析 产生的CO2分析
5
2、根据是否在有氧气存在的条件下，可分为 好氧分解和厌氧分解两种类型。与厌氧生 物分解相比，好氧分解往往具有分解速率 快、分解程度彻底、能量利用率高、转化 为细胞的比例大等特点。
特点
分解对象有机物 的分析方法
由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使 化学物质浓度降低的一种现象。这里所说的 “生物去除”不是真正意义上的分解，而是 一种表观现象，也可称为“表观生物分解”。
各种色谱分析 有机碳分析
在分解过程中，化学物质的分子结构发生变 化，从而失去原化学物质特征的分解。
经过生物分解，化学物质的物理化学性质和 毒性达到环境安全要求的程度。
－CH3 >
H －C－CH3 >
CH3
CH3 －C－CH3
CH3
5）脂肪族：分子量越大越不易降解
6）芳香族<脂肪族（小分子）
7）复环芳烃中环越多越难降解 8）好氧条件下的降解规律与厌氧有时不同
polycyclic
9）化学品的生物降解性预测
物理化学性质～生物降解性/QSBR (Quantitative Structure Biodegradability Relationship)
污 泥
回流污泥
剩余污泥
• 三、有机物的厌氧生物分解
有机物+微生物
细胞物质
有机酸、醇 + 微生物
CO2、NH3、HS、P O
3 4
等 + 能量
细胞物质
CO2、CH4 + 能量
产酸细菌的作用
甲烷细菌的作用
有机物的厌氧分解
18
不溶性有机物
水解胞外酶
酸
可溶性有机物
性
胞内酶产酸菌
发
酵
细菌细 胞
脂肪酸、醇类、 其它产物
2） 所 产 生 的 细 胞 物 质 未 表 示 在 图 中
图 2厌氧反应的三阶段理论和四类群理论
第二节 有机物的生物分解性
一、有机物的生物分解性评价 1、意义：正确评价有机物的生物分解难易程度，即生 物分解性，对于评价有机污染物在环境中的迁移转化 规律及其生态与健康风险，预测其在污水生物处理和 生物净化装置中的去处效果等具有重要的意义。 2、关键和难点：如何确定科学、合理的微生物种类和 浓度，环境条件（温度、PH值等）和受试化合物的浓 度等试验条件。 3、方法：生物分解潜能实验和生物分解模拟试验。
2. 抑制作用（拮抗）：分解产物抑制其他微生物 3. 捕食作用
（五）生物去毒作用与激活作用
• 生物分解和转化过程中，有机物的毒性往往发生变化。 • 生物分解产物的毒性低于原化合物时的生物分解作用，称
去毒作用（Detoxication • 生物分解产物的毒性大于原化合物时的生物分解作用，称
激活作用（activation）。常见的激活反应有：脱卤作用、 亚硝胺的形成、环氧化作用、硫醚的氧化、甲基化等。
微生物 细胞增长
CO2、H2O、SO42－、NH3、 ＋能量 PO43－等
随水排出
热能释出
1、有机物氧化和细胞物质合成的反应：
CXHYOZ＋(X＋0.25Y－0.5Z）O2
XC O2 ＋0.5H2O＋Q
2、细胞物质的合成（包括有机物的氧化，并以 NH3作氮源）
3、细胞物质的氧化（内源呼吸）
在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分 是相当稳定的，一般可用下列实验式表示： 细菌，C5H17NO2；真菌，C10H17NO6；藻 类，C5H8NO2；原生动物，C7H14NO3。
（二）生物分解模拟试验 目的：评价有机物在特定的环境条件下，如
污水生物处理系统、河流、湖泊、土壤中 的生物分解性。 关键：尽可能地在接近自然环境条件下进行 分解试验。
（三）有机物生物分解性评价的一般步骤
受试有机化合物
易生物分解试验
良好 分解性
不良 本质性生物分解试验
在环境中易生物分解
不良 分解性
良好 生物分解模拟试验
在环境中难生物分解
二、有机物的生物分解性与分子结构的关系
（一般规律，但例外较多）
1）增加A类取代基一般降解性变差，B类有时可以增加降解性。
A : C l , N O 2 , S O 3 H , B r , C N , C F 3 , C H 3 , N H 2
• 抑制作用
• 顺次利用（sequential use )：一种基质的分解只发生在另
一种基质大部分或全部降解之后。
32
（四）微生物间的相互作用
1. 协同作用（共生关系） 类型： 单一不能降解
混合能降解
单一降解慢
混合能降解快
作用机理： • 提供生长因子：提供维生素B、氨基酸等 • 分解中间代谢产物 • 分解共代谢产物 • 分解有毒产物
对于生活污水和性质与之接近的工业废水，a一 般可取0.05~0.1，b可取0.05~0.1；污泥泥龄长，a值 取小，b值取大；污泥泥龄短，a值取大，b值取小。
生物处理构筑物内所增加的细胞物质也可约略 地以投入的有机物（以BOD5）的50%左右估算。
活性污泥法
空气
初次沉 淀池
曝气池 再生池
二次沉 淀池
第二节 有机物的生物分解性
三、值得注意的几个问题
（一）生物分解性与浓度的关系 有些有机物在浓度低时可以降解，高于某一浓度时不 能降解（产生抑制作用）。
－
－
s z 抑制浓度
S
S
毒性较大的污染物的生物降解需稀释。
（二）共代谢现象
单独存在时不能被降解，只有在其它物质被降解时才能被 降解的现象。（不能作为能源或碳源的化合物的代谢）
（2）小分子的脱氢氧化：产生可进入TCA循环的乙酰－CoA。
（3）乙酰－CoA进入TCA循环和呼吸链被氧化成CO2和H2O
好氧分解的产物： 有机物CHONP
CO2、 H2O、 （NH3＋NO2＋NO3－）
H2SO4 、H可与水中的 碱性物质作用，形成相应的盐类。
1、易生物分解试验
目的：评价有机物是否很容易地被生物完全分解， 一般在不利于生物分解的条件性进行。
方法：以受试化合物作为唯一碳源，接种的微生物 浓度较低，且微生物事先不经过驯化。在易生物 分解试验中得到良好分解效果的化合物，可以认 为在一般环境中也很容易被生物分解。但是，在 易生物分解试验中分解效果较差的化合物，并不 能判断其在环境中不能被生物分解。
a和b的值可通过试验确定如下： 将式两侧各除去X，得：
△X/X= a △S/X-b
△S/X为横坐标， △X/X为纵坐标作图，可得一直线，其斜率即
a，纵轴上的截距为（-b）
就活性污泥来说，可用其挥发部分代表微生物、 曝气池内挥发性污泥量可作为X代入式中；此外，池 中所增加的微生物细胞的量可假定大致等于所排放的 剩余污泥挥发性部分的量。
O
O
B : N H 2 , O C H 3 , O H , C O H , C O
能使降解性降低的基团称异源基团。（xenophore）
2）异源基团数目增加，降解性越差。
OH Cl
OH Cl
OH
Cl Cl
Cl
Cl
3）异源基团的位置对生物降解性产生显著影响。
OH Cl 加速
OH
OH Cl
减慢
4）甲基分支越多越不易降解
2、本质性生物分解试验 目的：评价有机物是否具有被生物分解的性质。
方法：通常在最有利于受试化合物分解的条件下 进行。使用的微生物通常讲过事先的充分驯化， 接种浓度较高，试验周期长，尽可能的添加各 种必须的营养物质等。因此在试验中得到良好 分解效果的化合物，在实际环境中不一定能够 分解。但是，在该试验中不能被生物分解的化 合物，可以认为其在实际的环境条件下也不能 被生物。
原因：1）缺少进一步降解的酶系；e.g. 2, 4-D （二氯苯氧乙酸） 2）中间产物的抑制作用； 3）浓度低，不能维持生命代谢。
（三）有机物间的相互作用 互不影响、促进作用、抑制作用（顺次利用）
1. 多基质同时被利用 2. 一种基质促进第二种基质的降解
• 甲苯促进假单胞菌对苯、二甲苯的降解 • 易降解物质的添加增加微生物浓度 3. 一种基质阻碍另一基质的降解