第七章 微生物对有机污染物的降解与转化
微生物对大气中有机污染物的降解与去除
微生物对大气中有机污染物的降解与去除随着人口的增长和工业化的加速，大气中有机污染物的浓度不断升高，严重威胁到人类的健康和环境的可持续性。
因此，研究大气污染物的去除和降解机理一直是环境领域的热门研究方向之一。
而微生物作为一种重要的生物降解体系，一直被广泛应用于有机污染物的降解和去除。
本文将从以下几个方面来介绍微生物对大气中有机污染物的降解和去除。
一、微生物在大气中的应用现状大气中的微生物是一种特殊的微生物群落，包括细菌、真菌、病毒等多个种类。
这些微生物对于大气的生物降解和生态平衡具有重要作用。
目前，研究人员已经通过多种手段获得了大气中微生物的分布、组成以及其对大气有机污染物的吸附降解等方面的结论。
其中，微生物生物降解是一种重要的技术，能够有效地去除大气有机污染物，同时具备准确性、经济效益高、环保、节能等众多优点。
二、微生物对大气中有机污染物的降解大气中有机污染物的降解主要分为生物降解、化学降解和物理降解三种。
而其中，生物降解常常被认为是最为有效和环保的方法之一。
微生物能够对大气中的挥发性有机化合物（VOCs）和气溶胶中的有机物进行降解，是一种非常重要的降解形式。
研究表明，微生物的降解机理包括吸附、生物膜、酶解等多种形式，不同细菌和真菌对具体污染物的降解能力不同。
比如，细菌可以通过C1代谢途径降解甲醇、甲烷等VOCs，而真菌则主要降解芳香族化合物。
三、微生物的应用前景及挑战虽然微生物降解技术有着广阔的应用前景，但是，其应用还面临着一系列的挑战。
首先，大气中的有机污染物种类繁多，不同的微生物菌群对于不同的污染物的降解效率不同，难以实现对针对性强的大气污染物的有效降解。
其次，大气环境条件变化频繁，微生物菌群生长与代谢需要对大气环境变化的适应能力，在不同的大气环境下生物降解效率会有所不同。
此外，还需要对微生物选择、生物体系构建以及微生物的运输和释放等方面展开深入的研究。
总之，微生物对大气污染物的降解和去除是一种值得关注的方法，虽然仍面临着挑战，但其应用前景广阔，我们有理由相信，在科研人员的不断努力下，微生物降解技术一定会在大气污染物的清理和环境治理中发挥更为重要的作用。
微生物对环境中有机污染物的降解机制
微生物对环境中有机污染物的降解机制有机污染物是指由碳和氢等元素组成的化合物，常见的有机污染物包括石油类、农药、工业废水等。
这些有机污染物对人类和生态系统的健康产生严重威胁，因此寻找有效的降解方法成为了迫切的需求。
在此背景下，微生物降解成为了一种受到广泛研究的方法，微生物通过各种机制参与有机污染物的降解过程。
微生物降解有机污染物的机制主要分为生物吸附、生物转化和代谢三个方面。
首先，微生物可以通过生物吸附作用降解有机污染物。
微生物表面具有许多吸附结构，如细菌细胞壁上的膜蛋白、菌丝的纤毛等。
这些结构可以吸附并固定有机污染物，阻止其进一步扩散。
同时，微生物还可以通过表面吸附结构上的酶活性，进一步促进有机污染物的分解。
其次，微生物通过生物转化作用将有机污染物转化为较简单的化合物。
微生物体内的代谢酶可以催化有机污染物的化学反应，使其分解为更小的分子。
例如，石油类污染物中的芳香烃可以被微生物转化为酚、醛等低毒性物质。
这种生物转化作用具有高效、选择性强的特点。
最后，微生物通过代谢作用将有机污染物降解为无害的物质。
微生物能够利用有机污染物作为能量源进行代谢反应，将其转化为水、二氧化碳等无害物质。
这种代谢作用在自然界中广泛存在，为环境中有机污染物的彻底降解提供了有效途径。
微生物对环境中有机污染物的降解机制受到多种因素的影响，包括环境条件、微生物种类和污染物特性等。
首先，环境条件的酸碱度、温度、氧气浓度等因素会影响微生物的生长和代谢活性，进而影响微生物对有机污染物的降解效率。
其次，不同种类的微生物对不同类型的有机污染物具有不同的降解能力，这取决于微生物体内的代谢途径和代谢酶的种类。
此外，有机污染物的化学结构和性质也会影响微生物对其的降解速率和效果。
总的来说，微生物对环境中有机污染物的降解机制是多样而复杂的。
微生物通过吸附、转化和代谢等过程参与有机污染物的降解，有效净化环境。
然而，为了提高微生物降解的效率和速度，还需要深入研究微生物的特性和环境因素对其的影响，以及开发相应的技术手段来促进微生物降解的应用。
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。
有机物污染物的生物转化和分解
亚硝酸 细菌
NO2--N
硝酸 细菌
NO3--N
硝化作用有O2
反硝化 细菌
反硝化 作用无O2
N2、NO2
最终完成生物脱氮
污水中的含氮有机物，在生物处理过程中被异养型微生物氧化分解，转化为氨氮，然后由自养型硝化细菌将其转化为NO3-，最后再由反硝化细菌将NO3-还原为N2。
活性污泥法传统脱氮工艺（3级）流程示意图
第三节 不含氮有机物的生物分解
基本概念： 不含氮有机物： 碳水化合物、脂肪、酚、醛、酮、某些有机酸、 烃和合成洗涤剂等。 碳水化合物是由碳、氢和氧3种元素组成。占到生活污水中有机物的40－50%。
单糖：葡萄糖 二糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖 多糖：淀粉、纤维素、半纤维素
碳水化合物
碳水化合物的分解
三阶段4类群理论
（3）特性：
*
第一节 微生物对有机物的分解作用
CO2、CH3COO CH3NH2、CH3OH
CH4
（2）参加的微生物
产甲烷细菌群
产甲烷杆菌属 产甲烷短杆菌属 产甲烷球菌属
▲严格厌氧菌 ▲中温菌对温度敏感 ▲ pH 适宜6.8~7.2 ▲增殖速率慢
2 有机磷化物 磷酸盐
解磷大芽孢杆菌 蜡质芽孢杆菌 霉状芽孢杆菌
生物除磷原理
01
聚磷菌一类的细菌，可以过量地、超出其生理需要地从外部摄取磷，并将其以聚合形态储存在体内，形成高磷污泥。将高磷污泥排出系统，就可以实现污水除磷。 生物除磷分两步进行： 聚磷菌的放磷（厌氧条件） 聚磷菌的磷过量摄取（好氧条件）
好氧分解最终产物是稳定而无臭的物质，包括二氧化碳、水、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐等。
厌氧分解最终产物主要是甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等。
生物修复--微生物技术
化学和危险物质泄漏事故等。
三. 污染水体微生物修复主要技术
生物修复中可利用的生物：微生物（细菌、真 菌）、高等植物、大型海藻、鱼类、贝类及其他 水生无脊椎动物等。
微生物法（接种微生物法、强化土著微生物法）、 高等植物修复法等；
水草形状的编织物是一种人造聚合物惰性生态 净化基，它是由超编织技术制造的具有高比表面积的 织物，其机理是通过提供巨大的生物附着表面积（1平 方米表面积达245平方米），大量地吸附和繁衍水体降 解微生物。
一些工厂化污水处理装置中 使用的生物膜---填料（载体）
人工水草、生物栅
人工曝气复氧
污染水体的生物修复工程能否顺利进行, 在很大程度上取 决于水体中是否有足够的溶解氧。
美国 Exxon 公司和环保局联合实施“阿拉斯加研究计 划”：投加 2 种亲油性肥料作为微生物营养成分。研究 发现：异氧菌和石油烃降解菌数量增加1～2个数量级， 石油类污染物的降解速度提高2～3 倍，整个修复过程加 快近 2 个月时间。
生物修复实例（二）
2010.7.16 大连新港中石油输油管道爆炸事故
每天投放几十吨分散剂（Corexit 9500和 Corexit EC9527A） ：一种类似餐具洗涤液的表面活性剂，可中和 原油中的酯基，使原油分散成微小的液滴，能直接被微生 物降解转化。
生物修复？需要5000吨以上的海洋烷烃降解菌 。
生物修复的应用
城市黑臭河道（上海上澳塘、随塘河、静安公园、广州市 朝阳涌等水体 ）；
第七章 水污染的生物修复
---微生物修复技术
搜索结果
生物修复---314000条 生态修复---533000条 生物处理---472000条 生物净化---301000条
微生物对环境中有机污染物的降解
微生物对环境中有机污染物的降解有机污染物是当代社会面临的一个严重环境问题。
它们来源于工业废水、农药、化肥、石油、塑料等，在自然界中存在着对生态系统和人类健康产生潜在危害的风险。
然而，幸运的是，微生物在环境修复和降解有机污染物的过程中发挥着重要的作用。
本文将探讨微生物在有机污染物降解过程中的效果和应用。
在自然界中，微生物包括细菌、真菌、藻类、古细菌等不同类型的单细胞生物。
它们具有独特的代谢机制，能够将有机污染物转化为无害的物质，且这个过程是高效和环保的。
以石油为例，石油中的烃类化合物一旦泄漏到土壤或水体中，会对环境造成严重污染。
然而，许多微生物群体具有降解石油类化合物的能力。
它们通过产生特定的酶来降解有机物，将其分解为较小和较简单的分子，进一步释放能量和碳源来满足其生长和繁殖的需求。
由于微生物对不同有机污染物的适应能力，它们可以降解多种有机化合物，包括苯类、酚类、农药、塑料等。
微生物降解有机污染物的能力在环境修复和废物处理中得到了广泛应用。
生物修复（bioremediation）是一种利用微生物来恢复污染环境的技术。
生物修复通常采用两种方法：一种是通过向受污染区域引入适量的微生物，以利用它们的降解能力来净化环境；另一种是通过优化现有环境中的微生物生长条件以促进其活性。
例如，在石油泄漏事故中，可以通过引入适宜的细菌来加速石油降解。
同时，调整土壤的温度、湿度和氧气的供应量等因素也可以提高微生物的降解效率。
除了生物修复，微生物在废物处理中也发挥着重要作用。
有机废物通常需要进一步处理才能达到安全的排放标准。
在废物处理中，微生物常常被用来进行生物转化或厌氧降解。
生物转化是指微生物通过代谢过程将有机废物转化为更稳定和易处理的形式。
厌氧降解是指在无氧条件下，微生物将有机废物降解为沼气和有机肥料等有用产物。
这些废物处理方式利用了微生物的天然降解能力，不仅降低了废物处理的能源成本，而且减少了对环境的进一步破坏。
微生物对环境中有机污染物的降解过程是一个复杂的生物化学过程。
环境微生物-污染物的降解与转化
3、测定相对耗氧速率曲线 耗氧速率就是单位微生物量在单位时间内的耗氧量。
相对耗氧速率是指活性污泥对某浓度有机物的耗氧速率与 该浓度的内源耗氧速率之比。生物量可用微生物的重量、 浓度或含氮量来表示，如果测定时生物量不变，改变底物 浓度，便可测定某种有机物在不同浓度下的耗氧速率，把 它们与内源呼吸耗氧速率相比较，就可得出相应浓度下的 相对耗氧速率，据此可作出相对耗氧速率曲线。
已知降解不同芳香烃的细菌类别
微生物 名称
苯类 酚类
萘
菲
蒽
荧光假单胞 铜 绿 色 假 单 胞 菲 杆 荧光假单胞
菌 、 铜 绿 色 菌、溶条假单胞 菌、菲 菌和铜绿色
假 单 胞 菌 及 菌、诺卡氏菌、 芽孢杆 假单胞菌、
苯杆菌
球形小球菌、无 菌
小球菌及大
色杆菌及分枝杆
肠埃希氏菌
菌
苯和酚的代谢
• 苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示 苯的代谢
（2）生化呼吸线与内源呼吸线几乎重叠平行，这 说明该有机物不能被微生物氧化分解，因为微生物 只进行内源呼吸，没有利用基质，同时也说明该有 机物基质对微生物的生命活动无抑制作用。
（3）生化呼吸线位于内源呼吸线以下，说明该 有机物不仅难于生物降解，而且对微生物产生了 抑制作用，使微生物的内源呼吸受到了影响，生 化呼吸线越接近横坐标，抑制作用就越大。
5、测COD30 取一定量的待测废水，接种少量活性污泥，
连续曝气，测起始CODcr（即COD0）和第30天 的CODcr（即COD30）。废水经生化处理后COD 的最高去除率大致为：
COD去除率（%） COD0 COD30 100% COD0
据此可推测废水的可生化性，及估计用生化 法处理可能得到的最高CODcr去除率。
《环境工程微生物学》课程笔记
《环境工程微生物学》课程笔记第一章绪论1.1 我们与微生物微生物是一类极小的生物体，包括细菌、真菌、病毒、原生动物等，它们在地球上的存在时间远早于人类。
微生物与人类生活密切相关，它们在人类的健康、食品、医药、环保等方面都扮演着重要的角色。
1.2 微生物的特点微生物具有以下特点：（1）体积小、表面积大：微生物的体积很小，但表面积却很大，这使得它们能够更有效地与外界环境进行物质和信息交换。
（2）繁殖速度快：微生物的繁殖速度非常快，一些细菌在适宜的条件下，每20-30分钟就能繁殖一次。
（3）适应能力强：微生物具有很强的适应能力，可以在各种极端环境中生存，如高温、高压、酸碱度等。
（4）遗传变异：微生物的遗传物质相对简单，容易发生变异，这使得它们能够不断适应环境变化。
1.3 微生物与环境污染治理微生物在环境污染治理中具有重要作用。
例如，在污水处理过程中，微生物可以分解水中的有机污染物，将有害物质转化为无害物质。
此外，微生物还可以用于土壤修复、废气处理等方面，帮助减轻环境污染。
第二章微生物的形态结构、生理生化特征以及与环境的关系2.1 如何观测微生物由于微生物个体微小，一般显微镜无法观察到，因此需要借助电子显微镜等高倍显微镜进行观察。
电子显微镜可以提供高分辨率的图像，使研究者能够清晰地观察到微生物的形态和结构。
2.2 细菌的结构和性质细菌是微生物中最为常见的一类。
细菌的基本结构包括细胞壁、细胞膜、质粒、核糖体和细胞质等。
细菌具有原核生物的特点，没有真核细胞的细胞核和细胞器。
细菌可以通过二分裂进行繁殖，具有较强的适应能力。
2.3 放线菌、古菌及蓝细菌放线菌是一类具有分枝菌丝体的微生物，广泛分布于土壤和水体中。
古菌是一类生活在极端环境中的微生物，具有原核生物的特点。
蓝细菌又称蓝藻，是一类能进行光合作用的微生物，广泛分布于水体和土壤中。
2.4 原生动物及其指示作用原生动物是一类单细胞的真核微生物，生活在水域或湿润环境中。
《环境生物学》 第七章
结论： （1）生化呼吸线位于内源呼吸线之上，表明该有机物或废水可被微生物 氧化分解。两条呼吸线之间的距离越大，有机物或废水的生物降解性越好； 反之亦然（图7-1A）。 （2）生化呼吸线与内源呼吸线基本重合，表明该有机物不能被活性污泥 微生物氧化分解，但对微生物的生命活动无抑制作用（图7-1B）。 （3）生化呼吸线位于内源呼吸线之下，说明该有机物不能被微生物分解， 且对微生物生长产生了有害抑制作用，生化呼吸线越接近横坐标，抑制作 用越大（图7-1C）。 3、测定相对耗氧速率曲线
第七章 生物净化和治理的传 统方法
[本章要点]
本章介绍了环境生物技术的定义、研究 内容和在环境领域中的应用，阐述了微生物 处理污染物的特点、原理、影响因素和传统 微生物处理法的工作原理和方法。
环境生物技术（environmental biotechnology）诞生的背景：
由于人们的生产，生活活动对环境造成了各种各样的污染，人类 的生存和发展面临着严峻的挑战，迫使人类必须发动一场“环境革命” 来拯救自身，环境生物技术因此而诞生并日益受到重视，人们把生物 技术开发和应用的注意力转向环境保护。
6.废物强化处理技术研究
7.环境的生物监控技术研究
四个热门方向：
基因工程菌从实验室进入模拟系统和现场应用过程中，如何解决其遗传 稳定性、功能高效性和生态安全性等方面问题
开发废物资源化和能源化技术，利用废物生产单细胞蛋白、生物塑料、 生物农药、生物肥料以及利用废物生产生物能源，例如甲烷、氢气、乙醇 等
耗氧速率就是单位生物量在单位时间内的耗氧量，生物量可用活性污
微生物对污染物的降解与转化
微生物对污染物的降解与转化微生物的一大特点，是代谢类型的多样性，自然界存在的各种物质，特别是有机化合物，几乎都可找到使之降解或转化的微生物。
就是随着工业发展，排入环境引起环境污染的许多人工合成物，由于微生物繁殖迅速，个体微小，比表面大等特点，它们较其他生物更易适应环境，已有不少证据表明，微生物“正学着”对付众多的“陌生的”人造化合物。
可见微生物对污染物的降解和转化具有巨大的潜力。
（1）微生物对无毒有机物的降解无毒有机物主要是生活废弃物。
很多微生物都有能力降解这为在污染物。
微生物通过好氧分解或厌氧分解来分解有机物。
（2）微生物对有毒有机物的降解有毒有机物一般属于难生物降解性物质和不可生物降解性物质。
研究这些有机物的可溶解性，从环境保护角度来看，具有重要的实践意义。
①农药农药是除草剂、杀虫剂、杀菌剂等化学药剂的总称。
由于农药对粮食生产的重要，目前全世界农药的总产量已达200多万吨，品种约有500余种，常用的也有100种。
而当前使用的农药多是有机氯制剂、有机磷制剂和有机汞制剂。
这些有毒化合物在环境中的存留时间一般较长。
因此，大量农药累积于自然环境中，对人和动物具有严重的危害。
微生物与农药之间的关系可概括成两个方面。
一方面农药抑制土著种群的数量和作用可用于杀害和抑制某些有害种类；另一方面，几乎全部现代农药都是有机的，因而可以想象微生物可以代谢这些药物，改变和破坏它们的毒性。
现已了解，环境中有机农药的消失，主要是由于微生物的降解作用。
并已从土壤、水体、污泥、污水中分离到能降解农药的细菌、放线菌、真菌等微生物。
由此，可利用微生物降解有机污染物。
微生物以两种方式降解农药，一种方式是以农药作为生长的唯一碳源和能源，有时还作为唯一的氮源，而使农药降解，具有这种能力的微生物很多，其中假单胞菌属、诺卡氏菌属及曲霉属中的一些种类最为突出；另一种方式是通过共代谢作用，即微生物从其它化合物获得碳源和能源后，才能使农药转化甚至完全降解。
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。
微生物对污染物的降解和转化
微生物对污染物的降解和转化•有机污染物生物净化（天然物质、人工合成物质）•无机污染物生物净化第一节有机污染物的生物净化机理•净化本质——微生物转化有机物为无机物•依靠——好氧分解与厌氧分解一、好氧分解•细菌是其中的主力军•原理：好氧有机物呼吸• C → CO2 + 碳酸盐和重碳酸盐•H → H2O• N → NH3→ HNO2→ HNO3•S → H2SO4•P → H3PO4•二、厌氧分解•厌氧细菌•原理：发酵、厌氧无机盐呼吸C → RCOOH（有机酸）→CH4 + CO2•N → RCHNH2COOH →NH3（臭味） + 有机酸（臭味）•S →H2S（臭味）•P → PO3-4•水体自净的天然过程中厌氧分解（开始）→好氧分解（后续）第二节各类有机污染物的转化一、碳源污染物的转化•包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。
1．纤维素的转化•β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4糖苷键）。
•来源：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。
A．微生物分解途径B．分解纤维素的微生物•好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌•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。
•放线菌——链霉菌属。
•真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。
•需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。
2．半纤维素的转化•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。
•分解过程•分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。
•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、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。
3．木质素的转化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，疑似的有软腐菌。
黄孢原平毛革菌(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。
微生物对环境中有机污染物的降解研究
微生物对环境中有机污染物的降解研究在人类不断发展的同时，工业化和城市化进程也给自然环境带来了巨大的压力。
有机污染物的排放是其中之一，它们对生态环境和人类健康产生了不可忽视的影响。
然而，幸运的是，微生物世界中存在着许多具有生物降解能力的微生物，它们可以通过代谢和降解作用来净化环境中的有机污染物。
一、微生物降解能力的基础原理微生物降解有机污染物的能力源于其丰富的代谢途径和酶系统。
微生物通过产生特定的酶来将有机污染物分解为较小的、无毒的物质，从而实现净化环境的功能。
这些酶可以将有机化合物氧化、还原、水解、脱氢等，最终分解为无机物或者稳定的有机物，在环境中形成新的物质循环。
二、微生物降解有机污染物的分类微生物降解有机污染物的能力是多种多样的。
根据被降解的有机污染物的类型，可以将其分为以下几类：1. 石油类物质的降解石油类物质包括原油、汽油、柴油等，它们是重要的能源来源，但由于人为原因导致的石油泄漏和事故往往造成环境的严重污染。
然而，微生物在自然界中能够降解这些石油类物质，通过代谢和分解作用将其转化为无毒的物质。
这些微生物的代表包括石油降解菌、石油吸附菌等。
2. 农业农药的降解农业农药的广泛使用也对环境造成了不可忽视的污染。
然而，微生物界中存在着一系列能够降解农药的菌种，它们通过代谢和酶的作用将农药分解为无毒的物质，并最终转化为无害的物质。
这些微生物包括农田土壤中的细菌、真菌等。
3. 有机溶剂的降解有机溶剂是工业生产中广泛使用的一种化学物质，然而，排放的有机溶剂对环境和人体健康构成威胁。
幸运的是，微生物界中存在着一类特殊的酶——有机溶剂降解酶，它可以将有机溶剂分解为无毒的物质，从而净化环境。
三、微生物降解有机污染物的应用微生物降解有机污染物的能力不仅存在于自然界，也被广泛应用于环境保护和治理中。
以下是其中几个典型的应用：1. 生物修复微生物降解技术被广泛应用于土壤和水体的生物修复中。
利用优势微生物菌群和酶的作用，可以加速有机污染物的分解和转化过程，从而恢复受污染的环境。
微生物对环境中有机污染物的降解与去除
微生物对环境中有机污染物的降解与去除有机污染物是指由碳、氧、氮、硫等元素构成的化合物，其存在对环境和生态系统造成了严重的威胁。
为了解决这一问题，科学家们发现了微生物在有机污染物降解过程中的重要作用。
本文将探讨微生物对环境中有机污染物的降解与去除。
一、微生物降解有机污染物的原理微生物降解有机污染物的过程通常包括三个阶段：吸附、生物降解和产物释放。
微生物中的酶可以将有机污染物降解为较小的分子，进而被其他微生物利用。
这些微生物可以利用有机污染物作为碳源和能量源进行生长，从而实现有机污染物的去除。
二、微生物降解有机污染物的种类微生物对不同类型的有机污染物具有不同的降解能力。
一些细菌如假单胞菌、铜绿假单胞菌等对芳香类化合物具有良好的降解能力。
另外，一些真菌如白念珠菌、木霉等对多环芳烃等化合物也有较高的降解能力。
微生物的多样性使得它们可以应对各种各样的有机污染物，从而实现了对环境的全面净化。
三、影响微生物降解能力的因素微生物降解有机污染物的能力受到多种因素的影响。
其中，环境条件是决定微生物降解效率的主要因素之一。
温度、pH值、氧气含量以及有机污染物的浓度等都会对微生物的降解能力产生影响。
此外，适宜的营养物质也是微生物降解能力的重要保障。
提供适当的碳源和氮源可以促进微生物的生长和有机污染物的降解。
四、应用前景与挑战微生物降解有机污染物的技术已经被广泛应用于废水处理、土壤修复等方面。
与传统的物理化学方法相比，微生物降解具有更好的经济性和生态可持续性。
然而，在实际应用中还存在一些挑战。
有机污染物的种类繁多，微生物对不同种类的有机污染物具有不同的降解能力，因此需要针对不同污染物选择合适的微生物。
此外，一些有机污染物具有较高的毒性，可能抑制微生物的生长和降解能力。
因此，进一步的研究还需要解决这些问题。
综上所述，微生物对环境中有机污染物的降解与去除具有重要的意义。
通过研究微生物的降解机制、优化环境条件以及选择合适的微生物菌株，我们可以更有效地降解和去除有机污染物，从而保护环境和生态系统的健康。
第七章 有机废气的微生物处理技术
第七章有机废气的微生物处理技术重点难点：1.介绍三种有机废气的微生物处理方法；2.微生物脱硫机理；3.烟气脱硝机理。
7.1有机废气的微生物处理技术7.1.1有机废气的微生物处理原理微生物法净化有机废气需经历三个步骤：（1）有机废气成分首先同水接触并溶于水中（即由气相扩散进入液相）；（2）溶解于液相中的有机成分在浓度差的推动下，进一步扩散至介质周围的生物膜，进而被其中的微生物捕捉并吸收；（3）进入微生物体内的有机污染物在其自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解, 经生物化学反应最终转化为无害的化合物。
7.1.2有机废气的微生物处理工艺有机废气的微生物处理方法包括生物过滤法、生物滴滤法、生物吸收法和生物洗涤法等。
1．生物过滤法废气处理工艺利用含有微生物的固体颗粒吸收废气中的污染物，然后微生物再将其转化为无害物质，常用的工艺设备包括土壤滤池、堆肥滤池和微生物过滤箱。
生物滤池中，有孔的介质通过进气的湿度调节器和偶尔的喷淋而保持潮湿。
生物过滤法包括：土壤滤池、堆肥滤池、微生物过滤箱。
（1）土壤滤池构造：采用特制的颗粒化土壤作为填料，由气体分配层和土壤滤层两部分组成。
气体分配层下层铺设粗石子、细石子或轻质陶粒等，上部由黄砂或细粒组成；土壤滤层由粘土、含有机质沃土堆肥、细砂土和粗砂按一定比例混合的配料组成。
影响因素：温度、湿度、pH值及土壤中的营养成分。
应用：土壤滤池已用于肉类加工厂、动物饲养场、堆肥场等产生恶臭废气的处理，这类废气的主要特点是带有强烈的臭味，这种臭味是有一种或多种有机成分引起的，而这些有机成分在废气中的浓度并不高。
优缺点：土壤滤池具有投资小、抗冲击能力强、无二次污染等优点，但是该处理方法占地面积大、卫生条件差。
（2）堆肥滤池工作原理：将畜粪、城市垃圾、污水处理厂的污泥等有机废弃物经好氧发酵、热处理后作为填料。
有机废物经稳定化作用后形成的堆肥是一种高达50~80%腐殖质含量的疏松物质，空隙率高、比表面积大，其中含有大量可降解有机气体的微生物。
利用微生物学研究揭示微生物对有机污染物的降解机制
利用微生物学研究揭示微生物对有机污染物的降解机制微生物对有机污染物的降解机制是微生物学中一个重要的研究领域。
利用微生物学研究揭示这一机制有助于寻找并开发高效的生物降解方法，从而减轻有机污染带来的环境问题。
本文将介绍微生物降解有机污染物的基本原理、相关研究进展以及可能的应用前景。
一、微生物降解有机污染物的基本原理有机污染物主要是一类化合物，其中包括了石油和石油产品、农药、工业废水中的有机物等。
这些有机污染物对环境和生物体都具有较高的毒性和危害性，因此需要进行有效的降解处理。
微生物降解有机污染物的机制有多种。
其中，最主要的方式是微生物通过酶的作用将有机污染物分解为无机物和二氧化碳，从而实现其降解的过程。
此外，一些微生物也可以利用有机污染物作为能源、底物生长繁殖。
微生物降解有机污染物的过程通常可以分为两个阶段：生物氧化和生物矿化。
在生物氧化阶段，微生物通过酶的作用将有机污染物氧化为代谢产物和转化产物。
而在生物矿化阶段，有机物通过微生物的进一步代谢作用转化为无机物，最终释放为二氧化碳和水。
二、相关研究进展微生物降解有机污染物的研究已经有了长足的进展。
近年来，随着分子生物学、基因工程和生物信息学等技术的发展，相关研究的深入和扩展得到了促进。
通过对微生物降解有机污染物的研究，已经发现了许多具有降解能力的微生物菌株和降解酶。
这些微生物菌株和酶的研究为生物降解技术的应用提供了有力的支持。
例如，一些细菌和真菌可以分解石油和石油产品中的有机物，从而有助于油污染场地的修复。
此外，利用基因工程手段可以进一步提高微生物降解有机污染物的效率和特异性。
同时，研究人员还发现了一些微生物降解有机污染物的新机制。
例如，一些微生物可以通过产生一种特殊的分子来降解有机污染物，这种分子被称为微生物源表面活性剂。
这些微生物源表面活性剂具有较高的生物相容性和生物可降解性，对环境影响较小。
三、应用前景利用微生物学研究揭示微生物对有机污染物的降解机制有助于开发高效的生物降解技术。
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-oxidation
无支链环烷烃的降解
苯和酚的代谢
苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示 苯的代谢
萘 的 代 谢
菲的代谢
蒽的代谢
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
苯 酚 萘 菲 蒽
氧化酶 邻苯二酚 + O2
酶 + O2 酮基己二酸 +2H
琥珀酸 乙酰辅酶 A
烷烃降解机理
末端氧化：通过末端甲基支链氧化是最普遍的正烷烃 降解途径。对细菌、真菌、酵母和细胞外体系的一些 研究表明，烷烃首先在C1位臵氧化形成一级醇，然后 生成同系的脂肪酸。 次末端氧化：虽然烷烃降解主要通过末端氧化发生， 仍然有许多微生物通过次末端氧化代谢烷烃生成二级 醇及相应的酮，然后进一步羧化成脂肪酸。 对以烷烃作为唯一碳源和能源的细菌而言，次末端氧 化可能是一种次要途径；而对共氧化代谢烷烃的微生 物来说，次末端氧化途径可能是主要途径。
（一）可生物降解性测定方法有： 1、耗氧量测定：
通过用瓦氏呼吸仪测定的耗氧量
基质的生化呼吸曲线——耗氧曲线。
实验数据绘出一条耗氧量或速度随时间变化的曲线.
呼吸曲线－－内源呼吸曲线与外源呼吸曲线的相对位置。
生化呼吸线位于内源呼吸线之上， 说明该有机物可能被微生物氧化分解。 两条呼吸线之间的距离越大，说明该 有机物的生物降解性越好 两条线基本重合，说明该有机物不 能被微生物氧化分解，但对微生物的 生命活动无抑制作用
第七章 微生物对污染物 的降解与转化
一、生物降解、转化的概念； 二、微生物降解、转化的研究方法与意义； 三、微生物降解、转化的机理与方法； 四、复杂有机物的生物降解
一、自然界中物质的降解有三种方式： 光降解、化学降解、生物降解。
降解――将复杂有机物分解为简单 物质的过程。 生物降解――微生物把有机物分解 产生无机物CO2和H2O的过程。
共代谢(Co-metabolism)，共氧化
共代谢被认为是酶缺乏专一性的一种表现 。一个共代谢反应 不能产生用于生长的能量，其之所以发生是因为基质(如氯代 化合物)能被已经产生的酶利用，共代谢脱氯细菌要求有另外 的生长基质作为生长的碳源和能源。
使非生长基质发生结构改变，不能彻底降解，改变结构后的 化合物可能更容易被其它厌氧微生物降解。
生物降解(biodegradation):复杂有机化合物 在微生物作用下转变成结构较简单的化合 物或被完全分解的过程.
生物转化(biotransformation):通过微生物代 谢导致有机或无机化合物的分子结构发生 某种改变,生成新的化合物的过程.
二、有机污染物生物降解性的测定方法及意义
生化呼吸线位于内源呼吸线之下，说明该有 机物对微生物产生了明显的抑制作用。 生化呼吸线越接近横坐标，表明毒害越大， 此时细菌已几乎停止呼吸，濒于死亡
相对耗氧速率－－有外源物质存在时，单位生物量 在单位时间内的耗氧量与内源呼吸的耗氧速率之比。
a. 底物无毒，但不能被微生物 所利用。 b. 底物无毒，能被微生物所利 用。 c. 底物有毒，可被微生物利用 ，但在浓度较高的情况下对微 生物发生抑制作用。 d.底物有毒，不能被微生物所 利用。
三、微生物降解污染物的方法与机理
1. 产生诱导酶具新的代谢功能； 2. 形成新的突变种（自发诱变、诱变突变、 工程菌的组建）； 3. 降解性质粒利用 4. 组建超级菌
5.共代谢
※※共代谢――微生物处在能生长的基质 中时，同时能将原来不能利用的物质氧化 的现象。 共代谢的方式：①依靠其他物质提供能量； ②依靠其他微生物的协同作用；③先经相 似物诱导产生诱导酶，使污染物得以降解。
例如已发现多种微生物对合成有机物的降 解作用： 酚类已发现降解细菌有30个属，66种 卤素有机物降解细菌有27个属，40种 合成含氮有机物降解细菌有18个属，36种 合成表面活生剂降解细菌有18个属，43种 石油烃类降解细菌有100多个属，200多种
依据生物降解的难易： 1）可生物降解物质：单糖、蛋白质、淀粉、 核糖等降解快的物质 2）难生物降解物质：纤维素、农药、烃类、 降解慢的一类物质 3）极难生物降解物质：塑料、尼龙、腈纶、 涤纶、聚酯、氟里昂、多环，杂环芳烃、 高聚物等
石油是含有烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物的 复杂混合物。石油污染主要出现在采油区和石油运输事
故现场以及石化行业的工业废水中。
1．石油成分的生物降解性
与分子结构有关
降解石油的微生物
降解石油的微生物很多，据报道有200多种
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 酵母菌 —— 假丝酵母 霉 菌 —— 青霉属、曲霉属 藻 类 —— 蓝藻和绿藻
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四、微生物对复杂污染物（油脂）的 转化、降解
水中来源：纺织厂废水、油脂厂
废水、肉联厂废水、制革厂废水 含有大量油脂
降解油脂较快的微生物：
细 灵杆菌
菌 —— 荧光杆菌、绿脓杆菌、
丝状菌 —— 放线菌、分支杆菌 真 菌 —— 青霉、乳霉、曲霉
途径：水解+β氧化
（三）石油的转化
提问：什么是石油？
可生物降解性物质——采用生物处理法； 难生物降解性——严格控制排放、改造工 艺和产品结构、寻找或驯化高效微生物菌 株； 不可生物降解性物质——只能停止生产。
微生物降解与转化的巨大潜力
环境中存在的各种天然产物，特别是 有机物，几乎都能找到可以使之降解 或转化它的微生物。 然而由于近几十年来许多人工合成的 化合物，是自然界中原来所没有的。 因此不可能存在有作用于它们能使之 分解的微生物和酶系，甚至对微生物 还有杀灭作用。 自然驯化与人工驯化
三羧酸循环 CO2 + H2O
2、降解实验 接种微生物后，通过一定时间的培养，培 养液中污染物含量的减少与原始浓度之比 即为降解率。 3、 BOD5/CODCr
﹥0.45，生化性较好； ﹥0.30，可生化； ﹤0.30，较难生化；（但如果BOD5较高， 仍可采用生化方法） ﹤0.25，不宜生化。Leabharlann （二）可生物降解性研究的意义：