污染控制二章PPT课件
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4.脂环烃类的微生物降解
烃类中，此类的抗生物降解性最强。
a
16
a
17
二、烃类化合物的微生物降解
5.海洋油污的微生物降解及其生态学特征
（1）海洋中石油污染物的迁移途径
主要由于石油降解微生物作用得以净化。
（2）海洋石油降解微生物的特点
分布上在近海，不在远海；石油降解菌的生长位置在水油交 界处，而不是在油液中。
第二章 微生物对污染物 的降解和转化
a
1
第五节 有机污染物生物降解途径
a
2
自然界物质循环中微生物的作用
有机质
CO2
a
3
一、生物组分的大分子有机物降解
1.多糖类的生物降解
纤维素的降解
纤维素――植物结构多糖 生物降解必须在产纤维素酶的微生物作用下分解成单糖。 纤维素酶包括：C1酶和Cx酶（β-1,4-葡聚糖酶）、β－葡 萄糖苷酶
硝化作用
化能自养型 异养型
LAS经末端氧化、β－氧化、脱磺基等作用产生苯甲酸或苯 乙酸，产生邻苯二酚降解
2.多氯联苯（Polychlorobiphenyl，PCB）的降解
广泛应用于化工、电气、橡胶和塑料工业；
氯含量与降解难易程度相关；
光降解作用有利于脱氯，提高多氯联苯可生物降解性能
3.聚乙二醇（Polyethylenglycol，PEG）的降解
PEG400易降解，PEG1500降解速度下降，PEG4000难降解
4.增塑剂的降解
光降解作用使塑料粉末化，相对分子量降至5000以下，利用微生
物利用。
a
22
五、有机汞的微生物分解、转化
抗汞微生物将有机汞还原为无机汞化物或金属汞。
a
23
六、 氮素循环中微生物的作用
（一）氨化作用
（1）蛋白质分解 （2）核酸的分解的氨化
（3）高级烷烃类的氧化
高级烷烃低级化，低级形成相应的醛、酸、酮等。
a
15
二、烃类化合物的微生物降解
2.烯烃类的微生物降解
根据双键位置不同（中部或C1-C2之间），氧化途径 不同。（图2-5有三种可能）
3.芳烃类的微生物降解
如有侧链，一般先从侧链开始分解；各种芳烃类化合 物虽然最终的步骤可能不同，但他们都有共同的中间 产物——双酚类化合物。
➢ 可降解木素的酶：Mn过氧化物酶、漆酶、木素降解酶；
➢ 木素一般是先被降解成芳香族化合物，再由多种微生物继续 进行分解。
H2O2 MnP Mn3+
Mn3+
丙二酸盐
木素
丙二酸盐 螯合物
H2O
MnP+ Mn2+
图1-3 MnP降解木素机制
a
氧化态木素
13
一、生物组分的大分子有机物降解
3.脂类生物降解
a
8
一、生物组分的大分子有机物降解
1.多糖类的生物降解
原果胶：半乳糖醛酸以α-1，4糖苷键连成 的多糖
由原果胶酶分解成可溶性果胶，再进一步 降解成果胶酸、半乳糖醛酸。
a
9
分解果胶的微生物 细 菌：芽孢杆菌、梭菌、假单孢菌等
真 菌：青霉、曲霉、木霉、根霉等
a
10
果胶分解的应用---麻类脱胶 水浸法：把麻类物质浸入水中，利用厌气微生
a
4
微生物分解纤维素的生化机制
纤维素
纤维素复合酶
单糖
内切葡萄糖酶 外切葡萄糖酶 β-葡萄糖苷酶
纤维素复合酶的类型（按作用场所分）：
表面酶：分布于细胞表面,不能在其细胞培养液中起作用的酶（食纤维菌） 外 酶：分泌到胞外,
a
5
分解纤维素的微生物
(1) a.真菌(木霉属)
木材腐朽： 棕色腐朽（褐腐）：真菌分解纤维素剩下木质素 白 腐：
（3）环境因子的影响
温度、氧和N、P
a
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三、农药的微生物降解与转化
1.农药的环境污染
➢ 目前使用的农药主要有有机氯、有机磷、有机 氮和有机硫类；其中有机氯类最具危险性。
➢ 有机氯类农药为脂溶性的，易进入生物体内， 富集于内脏中。
2.微生物对农药的降解和转化
都是先被降解成双酚结构，再被其他微生物继续降解。
酯类物质一般先通过脂肪酶降解成甘油和脂肪酸。甘油能被大 多数微生物所利用；脂肪酸通过β－氧化，分解成多个乙酸。
aห้องสมุดไป่ตู้
14
二、烃类化合物的微生物降解
1.烷烃类的微生物降解
（1）甲烷的氧化
CH4――CH3OH――HCHO――HCOOH――CO2
（2）乙烷、丙烷、丁烷的氧化
在甲烷菌的共代谢作用下，生成相应的酮，进一步 被微生物降解；
2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）、草芽苹和2,4,5-T的降解、 DDT的降解（仅能通过微生物的共代谢得到降解）
a
19
（1）2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）
真菌中黑曲霉，仅能将-OH基引入芳香环，
a
20
（2）草芽苹和2,4,5-T的降解
a
21
四、其它合成有机物的微生物降解 与转化
1.合成洗涤剂的降解和转化
b.细菌（食纤维菌属) c.放线菌
a
6
(2)无氧中温条件 细菌：纤维分解梭菌。 真菌：木朽菌、层孔菌 放线菌：
(3)高温条件：在60—70℃条件下生长，并分解纤维素 细 菌：热纤维菌 放线菌：链霉菌属、小单孢菌属
a
7
一、生物组分的大分子有机物降解
1.多糖类的生物降解
淀粉――植物的贮存多糖
由产淀粉酶的微生物将淀粉水解成麦芽糖， 在进 入细胞内被微生物分解、利用。
物分解其中的果胶。 露浸法：把麻类物质堆置并保持一定的湿度，
a
11
半纤维素的分解
五碳糖、六碳糖及糖醛酸的组成的多糖
分解半纤维素的微生物：
真菌（双孢蘑菇） 放线菌（青铜色小单孢菌） 细菌（枯草杆菌） 原生动物 藻类
a
12
一、生物组分的大分子有机物降解
2.木质素的生物降解
➢ 微生物不可以直接将木素作为碳源来利用；
脂质或称脂类（lipids）是由脂肪酸与醇缩合生成的酯及其衍生 物，根据脂类的主要成分分类，可将脂类分为单脂和复脂。
单脂是由各种高级脂肪酸和醇构成的酯，如常说的油脂，仅含 有脂肪酸和醇；复脂是除含有脂肪酸和各种醇以外还含有其它 成分的酯，如结合磷酸的称为“磷脂（phopholipids）等。
显著特点是一般不溶于水，而溶于乙醚、氯仿、苯等有机溶剂， 这种溶于有机溶剂而不溶于水的特性称为“脂溶性”。
a
24
六、 氮素循环中微生物的作用
（一）氨化作用
(3)尿素的氨化 尿素细菌： 1、球菌：尿素生孢八叠球菌 2、芽孢杆菌：巴斯德尿素芽孢杆菌
a
25
（一）氨化作用
(3)尿素的氨化
尿素细菌的生理特点： ① 喜好碱性条件。 ②以尿素、铵盐为N源，以有机C为C源、能源。
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（二）硝化作用
铵氧化形成硝酸的微生物学过程
烃类中，此类的抗生物降解性最强。
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二、烃类化合物的微生物降解
5.海洋油污的微生物降解及其生态学特征
（1）海洋中石油污染物的迁移途径
主要由于石油降解微生物作用得以净化。
（2）海洋石油降解微生物的特点
分布上在近海，不在远海；石油降解菌的生长位置在水油交 界处，而不是在油液中。
第二章 微生物对污染物 的降解和转化
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第五节 有机污染物生物降解途径
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2
自然界物质循环中微生物的作用
有机质
CO2
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一、生物组分的大分子有机物降解
1.多糖类的生物降解
纤维素的降解
纤维素――植物结构多糖 生物降解必须在产纤维素酶的微生物作用下分解成单糖。 纤维素酶包括：C1酶和Cx酶（β-1,4-葡聚糖酶）、β－葡 萄糖苷酶
硝化作用
化能自养型 异养型
LAS经末端氧化、β－氧化、脱磺基等作用产生苯甲酸或苯 乙酸，产生邻苯二酚降解
2.多氯联苯（Polychlorobiphenyl，PCB）的降解
广泛应用于化工、电气、橡胶和塑料工业；
氯含量与降解难易程度相关；
光降解作用有利于脱氯，提高多氯联苯可生物降解性能
3.聚乙二醇（Polyethylenglycol，PEG）的降解
PEG400易降解，PEG1500降解速度下降，PEG4000难降解
4.增塑剂的降解
光降解作用使塑料粉末化，相对分子量降至5000以下，利用微生
物利用。
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五、有机汞的微生物分解、转化
抗汞微生物将有机汞还原为无机汞化物或金属汞。
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六、 氮素循环中微生物的作用
（一）氨化作用
（1）蛋白质分解 （2）核酸的分解的氨化
（3）高级烷烃类的氧化
高级烷烃低级化，低级形成相应的醛、酸、酮等。
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二、烃类化合物的微生物降解
2.烯烃类的微生物降解
根据双键位置不同（中部或C1-C2之间），氧化途径 不同。（图2-5有三种可能）
3.芳烃类的微生物降解
如有侧链，一般先从侧链开始分解；各种芳烃类化合 物虽然最终的步骤可能不同，但他们都有共同的中间 产物——双酚类化合物。
➢ 可降解木素的酶：Mn过氧化物酶、漆酶、木素降解酶；
➢ 木素一般是先被降解成芳香族化合物，再由多种微生物继续 进行分解。
H2O2 MnP Mn3+
Mn3+
丙二酸盐
木素
丙二酸盐 螯合物
H2O
MnP+ Mn2+
图1-3 MnP降解木素机制
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氧化态木素
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一、生物组分的大分子有机物降解
3.脂类生物降解
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一、生物组分的大分子有机物降解
1.多糖类的生物降解
原果胶：半乳糖醛酸以α-1，4糖苷键连成 的多糖
由原果胶酶分解成可溶性果胶，再进一步 降解成果胶酸、半乳糖醛酸。
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分解果胶的微生物 细 菌：芽孢杆菌、梭菌、假单孢菌等
真 菌：青霉、曲霉、木霉、根霉等
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果胶分解的应用---麻类脱胶 水浸法：把麻类物质浸入水中，利用厌气微生
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微生物分解纤维素的生化机制
纤维素
纤维素复合酶
单糖
内切葡萄糖酶 外切葡萄糖酶 β-葡萄糖苷酶
纤维素复合酶的类型（按作用场所分）：
表面酶：分布于细胞表面,不能在其细胞培养液中起作用的酶（食纤维菌） 外 酶：分泌到胞外,
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分解纤维素的微生物
(1) a.真菌(木霉属)
木材腐朽： 棕色腐朽（褐腐）：真菌分解纤维素剩下木质素 白 腐：
（3）环境因子的影响
温度、氧和N、P
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三、农药的微生物降解与转化
1.农药的环境污染
➢ 目前使用的农药主要有有机氯、有机磷、有机 氮和有机硫类；其中有机氯类最具危险性。
➢ 有机氯类农药为脂溶性的，易进入生物体内， 富集于内脏中。
2.微生物对农药的降解和转化
都是先被降解成双酚结构，再被其他微生物继续降解。
酯类物质一般先通过脂肪酶降解成甘油和脂肪酸。甘油能被大 多数微生物所利用；脂肪酸通过β－氧化，分解成多个乙酸。
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二、烃类化合物的微生物降解
1.烷烃类的微生物降解
（1）甲烷的氧化
CH4――CH3OH――HCHO――HCOOH――CO2
（2）乙烷、丙烷、丁烷的氧化
在甲烷菌的共代谢作用下，生成相应的酮，进一步 被微生物降解；
2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）、草芽苹和2,4,5-T的降解、 DDT的降解（仅能通过微生物的共代谢得到降解）
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（1）2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）
真菌中黑曲霉，仅能将-OH基引入芳香环，
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（2）草芽苹和2,4,5-T的降解
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四、其它合成有机物的微生物降解 与转化
1.合成洗涤剂的降解和转化
b.细菌（食纤维菌属) c.放线菌
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(2)无氧中温条件 细菌：纤维分解梭菌。 真菌：木朽菌、层孔菌 放线菌：
(3)高温条件：在60—70℃条件下生长，并分解纤维素 细 菌：热纤维菌 放线菌：链霉菌属、小单孢菌属
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一、生物组分的大分子有机物降解
1.多糖类的生物降解
淀粉――植物的贮存多糖
由产淀粉酶的微生物将淀粉水解成麦芽糖， 在进 入细胞内被微生物分解、利用。
物分解其中的果胶。 露浸法：把麻类物质堆置并保持一定的湿度，
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半纤维素的分解
五碳糖、六碳糖及糖醛酸的组成的多糖
分解半纤维素的微生物：
真菌（双孢蘑菇） 放线菌（青铜色小单孢菌） 细菌（枯草杆菌） 原生动物 藻类
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一、生物组分的大分子有机物降解
2.木质素的生物降解
➢ 微生物不可以直接将木素作为碳源来利用；
脂质或称脂类（lipids）是由脂肪酸与醇缩合生成的酯及其衍生 物，根据脂类的主要成分分类，可将脂类分为单脂和复脂。
单脂是由各种高级脂肪酸和醇构成的酯，如常说的油脂，仅含 有脂肪酸和醇；复脂是除含有脂肪酸和各种醇以外还含有其它 成分的酯，如结合磷酸的称为“磷脂（phopholipids）等。
显著特点是一般不溶于水，而溶于乙醚、氯仿、苯等有机溶剂， 这种溶于有机溶剂而不溶于水的特性称为“脂溶性”。
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六、 氮素循环中微生物的作用
（一）氨化作用
(3)尿素的氨化 尿素细菌： 1、球菌：尿素生孢八叠球菌 2、芽孢杆菌：巴斯德尿素芽孢杆菌
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（一）氨化作用
(3)尿素的氨化
尿素细菌的生理特点： ① 喜好碱性条件。 ②以尿素、铵盐为N源，以有机C为C源、能源。
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（二）硝化作用
铵氧化形成硝酸的微生物学过程