微生物对有机物的降解作用.

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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

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。

微生物在环境净化中的作用

微生物在环境净化中的作用

微生物在环境净化中的作用环境净化是指通过一系列的物理、化学和生物手段,将污染物质从环境中去除或转化为无害物质,以恢复环境的自然状态。

在环境净化过程中,微生物发挥着重要的作用。

微生物通过各种途径参与到环境净化中,包括生物降解、生物修复、生物吸附、生物转化等,有效地帮助人类保护和改善环境质量。

1. 微生物的生物降解作用微生物具有生物降解有机物的能力,能够将有机物分解为简单的无机物或低分子量的化合物。

例如,细菌和真菌能够降解有机废弃物、危险废物和污水中的有机物质,将其转化为二氧化碳、水和无害物质。

这一过程被称为生物降解,是环境中有机物的重要去除方式。

微生物的生物降解作用在废水处理、土壤修复和生活垃圾处理等领域发挥着巨大的作用。

2. 微生物的生物修复作用生物修复是指利用微生物来修复受到污染的环境。

微生物能够通过分解有机物和转化无机物等方式,将环境中的污染物质转化为无害的物质或降解为低毒性的物质。

例如,部分细菌能够吸附和转化重金属离子,将其转化为稳定形态并降低其毒性。

微生物修复技术在土壤污染修复、油污处理和水源净化等方面发挥着重要作用。

3. 微生物的生物吸附作用微生物具有吸附污染物质的能力,可以通过吸附作用将环境中的污染物质吸附在其表面,从而实现污染物的去除。

微生物的吸附作用不仅可以去除重金属、有机化合物等污染物质,还可以吸附细菌和病毒等微生物污染物。

这一特性使得微生物可以应用于水质净化、废气治理和土壤修复等领域。

此外,微生物的生物吸附作用还可以与其他净化方法结合使用,提高环境净化效果。

4. 微生物的生物转化作用微生物通过代谢和酶的作用,能够将环境中的污染物质转化为其他形态的物质。

例如,微生物能够将氨氮转化为硝态氮,将硫化氢转化为硫酸盐等。

微生物的生物转化作用在自然界中起着重要的调节作用,能够改变环境中的化学平衡,从而降低污染物质对生物体的毒性和危害。

最后,“微生物在环境净化中的作用”这一主题充分体现了微生物在环境净化中的重要性。

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

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。

微生物对环境中有物质的降解与去除

微生物对环境中有物质的降解与去除

微生物对环境中有物质的降解与去除微生物在自然界中起着至关重要的作用。

它们是地球生态系统不可或缺的一部分,可以对环境中的有害物质进行降解与去除。

在这篇文章中,我们将探讨微生物在环境中降解与去除有害物质的机制以及其应用。

一、微生物降解有害物质的机制1.1 水解作用微生物通过分泌水解酶来降解有机物。

这些酶可以将复杂的有机物分解为简单的可供微生物吸收和利用的物质。

例如,细菌可以分解油污,将其分解为较小的碳链和水。

对于水中的有机废弃物,微生物也可以通过水解作用将其降解为无害的成分。

1.2 氧化还原作用微生物可以通过氧化还原作用将有害物质转化为无害物质。

在这个过程中,微生物利用有机物或无机物作为电子受体来氧化有害物质,从而使其降解。

例如,硝化细菌可以将氨氮转化为硝酸盐,从而降低水体中的氨氮浓度。

还有一些微生物可以利用氯离子还原有机氯化合物,从而将其降解为无害的物质。

1.3 吸附作用微生物表面的菌体或细胞外多糖可以吸附有害物质,将其从环境中去除。

这种吸附作用可以提高微生物对有机物和重金属离子的去除能力。

一些微生物具有高度选择性的吸附能力,可以将重金属离子从废水中吸附并固定下来,起到净化水体的作用。

二、微生物降解与去除有害物质的应用2.1 废水处理微生物在废水处理中具有广泛的应用。

在生活污水处理中,微生物可以通过降解有机物、吸附重金属离子和氮磷去除等方式来净化废水。

此外,微生物在工业废水处理中也发挥着重要作用,可以降解有机废弃物、去除重金属和毒性物质,保护水环境的安全。

2.2 土壤修复土壤中的有机和无机污染物对环境和人类健康造成了潜在的威胁。

微生物通过降解有机物和稳定无机物的方式,可以修复受到污染的土壤。

微生物源于土壤是土壤中重要的有机物降解者和污染物转化者,通过活化土壤中生物、化学和物理过程来修复污染土壤。

2.3 油污处理微生物可以降解和去除油污,对防止油污滋生和保护海洋生态环境具有重要意义。

微生物能够分解石油中的碳链,并将其转化为无害的物质。

微生物生物降解

微生物生物降解

微生物生物降解微生物是一类广泛存在于自然界中的生物体,它们以其强大的生物降解能力而在环境保护领域中扮演着重要角色。

微生物能够降解各种有机物质,包括有害物质和污染物,通过将其转化为较为稳定和无害的物质,起到净化环境的作用。

本文将着重介绍微生物生物降解的原理、应用和前景。

一、微生物生物降解的原理微生物降解是指微生物通过代谢活动将有机物质分解为较简单的化合物的过程。

微生物产生的酶能够解耦有机物质的化学键,将其转化为小分子物质、二氧化碳和水等。

这种降解作用在自然界中发挥着很重要的作用,促进了有机物质的循环和再利用。

微生物生物降解的过程主要包括三个阶段,即生物液化、生物分解和生物稳定。

在液化阶段,微生物通过酶的作用将固体有机物转化为水解产物。

在分解阶段,水解产物被进一步代谢为有机酸、醇、醛等。

最后,在稳定阶段,微生物将这些有机物进一步氧化为二氧化碳和水。

二、微生物生物降解的应用领域微生物生物降解的应用非常广泛,涵盖了环境污染治理、农业生产以及生物能源开发等领域。

在环境污染治理方面,微生物降解被广泛应用于土壤和水体的污染修复。

例如,通过引入能够降解重金属、有机物或石油污染物的微生物菌株,可以加速土壤和水体的恢复过程,减少有害物质对环境和人类健康的危害。

在农业生产方面,微生物降解也发挥着重要作用。

通过利用能够分解植物残渣、动物粪便等有机废弃物的微生物,可以实现有机废弃物的高效利用,并通过微生物的代谢作用释放出有机肥料。

这不仅能够提高土壤肥力和农作物产量,还能够减少化肥的使用量,对环境具有积极的影响。

在生物能源开发方面,微生物生物降解也被应用于生物质能源的生产过程中。

微生物通过降解植物纤维素、木质素等复杂有机物质,释放出可用于发酵或产生生物气体的简单糖类和有机酸。

这种生物能源生产方式在可再生能源领域具有重要的意义,有助于减少对传统能源资源的依赖。

三、微生物生物降解的前景微生物生物降解在环境保护和可持续发展方面具有巨大潜力。

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

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。

微生物在生物降解中的应用

微生物在生物降解中的应用

微生物在生物降解中的应用微生物是一类极小的生物体,在自然界中广泛存在。

它们具有非常重要的作用,其中之一就是在生物降解中的应用。

生物降解是指通过微生物的作用,将有机物转化为无机物的过程。

本文将介绍微生物在生物降解中的应用,并探讨其在环保和可持续发展方面的重要性。

一、微生物降解的原理和作用微生物降解是指微生物通过分解、氧化、还原等化学反应,将有机废弃物转化为无机物或其他有机物的过程。

这一过程主要依赖于微生物的代谢能力和酶系统。

微生物通过产生一系列特定的酶,能够将废弃物中的有机物分解成小分子,进一步利用这些小分子进行代谢和能量获取。

微生物降解在环境保护中起到了重要的作用。

它可以有效降解污染物,减少废弃物的积累,改善环境质量。

此外,微生物降解还可以在农业、食品工业、制药工业等领域中应用,解决有机废弃物的处理问题,实现资源的高效利用。

因此,微生物降解被认为是一种环保、可持续的废弃物处理方式。

二、微生物降解的应用领域1. 环境污染治理微生物降解被广泛应用于环境污染治理中。

例如,在土壤修复中,通过引入具有特定降解能力的微生物,可以将土壤中的有机物污染物分解为无害的物质,从而恢复土壤的生态功能。

另外,微生物降解还可以用于处理水体中的有机物污染,如油污染、农药残留等。

微生物能够将这些有机物降解为无害的物质,净化水体,保护水资源。

2. 农业废弃物处理在农业产业中,废弃物的处理一直是一个难题。

借助微生物降解的能力,可以将农业废弃物转化为有机肥料或生物能源。

例如,通过菌类微生物的作用,可以将秸秆等农作物残渣分解为有机肥料,用于农田的肥料补充;而利用厌氧发酵微生物的能力,可以将农畜禽粪便转化为沼气等生物能源,实现资源的再利用。

3. 食品工业废弃物处理食品工业废弃物的处理一直是一个难题,但通过微生物降解技术,可以将这些废弃物转化为有机酸、气体等有用的产物。

例如,通过微生物的作用,可以将葡萄渣、啤酒酵母等食品废弃物发酵成为乳酸、酿酒等产品,实现废弃物的资源化利用。

微生物在有机废弃物降解过程中的作用机制

微生物在有机废弃物降解过程中的作用机制

微生物在有机废弃物降解过程中的作用机制微生物是指一种非常小的生物体,包括细菌、真菌和病毒等。

它们在自然界中普遍存在,并在各种环境中发挥着重要的作用。

有机废弃物的降解过程中,微生物起着关键的作用。

本文将探讨微生物在有机废弃物降解过程中的作用机制。

有机废弃物是由生物体及其代谢产物组成的物质,包括植物残渣、动物排泄物、食品废料等。

当这些废弃物进入环境时,它们会造成环境污染和资源浪费。

然而,微生物通过降解和转化有机废弃物,能够将其转化为更简单和更稳定的物质,减少废弃物对环境的负面影响。

首先,微生物通过分解和降解有机废弃物,将其转化为更简单的化合物。

微生物具有多种酶系统,这些酶能够将复杂的有机物分解为小分子,如蛋白质分解为氨基酸、碳水化合物分解为葡萄糖。

这些小分子能够被微生物利用,作为其生长和繁殖所需要的营养物质。

酶的作用是微生物降解有机废弃物的关键环节,它加速了有机物的降解速度,使得废弃物能够被迅速降解。

其次,微生物通过发酵代谢产生的有机酸、醇和气体等代谢产物,进一步转化和降解有机废弃物。

微生物在降解过程中通过产生酶来将废弃物转化为有机酸、醇和气体等代谢产物。

这些代谢产物能够进一步被其他微生物利用或氧化分解为更简单的物质。

例如,乳酸、醋酸和丙酮等有机酸和醇能够被其他微生物利用进行进一步的降解和转化。

此外,微生物还能够产生一些气体,如甲烷和二氧化碳等,这些气体也是有机废弃物降解过程中的重要产物。

此外,微生物还能够通过吸附和沉淀作用去除有机废弃物中的污染物。

有机废弃物中往往含有大量的有机污染物,如重金属、有机溶剂和农药等。

微生物表面的吸附剂和菌体本身的吸附能力能够去除这些有机污染物。

当有机废弃物中的有机污染物与微生物接触时,它们会被微生物吸附在菌体表面或内部。

同时,微生物还能够沉淀含有有机污染物的颗粒和胶体,从而将污染物从环境中去除。

最后,微生物通过构建生态系统和相互作用,促进有机废弃物的降解。

微生物在有机废弃物降解过程中形成了复杂的生态系统,不同种类和数量的微生物相互作用,共同参与废弃物的降解。

微生物对环境中有物质降解的作用

微生物对环境中有物质降解的作用

微生物对环境中有物质降解的作用微生物对环境中有机物降解的作用微生物是一类微小的生物体,包括细菌、真菌和原生动物等,在自然界中广泛存在。

它们以其独特的代谢能力,对环境中的有机物质具有显著的降解作用。

本文将探讨微生物对环境中有机物降解的作用及其重要性。

一、微生物的降解能力微生物具有多样化的代谢途径,可以降解包括石油、农药、重金属等在内的不同种类有机物。

其中,细菌在有机物降解中的作用尤为突出。

细菌通过分泌酶类,将有机物分解为较小的分子,然后利用这些分子作为能源和营养来源。

真菌则利用特殊的酶类系统,降解复杂的有机物质。

细菌和真菌的共同作用,能够高效地分解和降解环境中的有机物质。

二、微生物降解的重要性1. 保持环境生态平衡有机物质的降解是维持环境健康和生态平衡的重要环节。

微生物通过降解有机物质,防止其在环境中积累,从而降低有机物对生物体的毒性和影响。

微生物的降解过程有助于减少环境中的有害物质含量,维护生态系统的稳定性。

2. 减少污染物对人类的威胁许多有机物质,如农药、化肥、工业废水等,对人类健康构成潜在威胁。

微生物通过降解这些污染物质,将其转化为无害物质,减少了对人体的危害。

微生物降解污染物质的过程被广泛应用于生态修复和环境治理领域。

3. 提高资源回收利用效率微生物降解有机物质的过程中,产生的一些中间产物能够被其他生物体利用。

例如,微生物降解废弃物产生的沼气可以作为生物燃料使用,降解过程中生成的有机肥料能够用于植物生长等。

通过微生物降解有机物质,可以实现资源的回收与再利用,提高资源利用效率。

三、微生物降解的应用领域1. 生态修复微生物降解技术被广泛应用于水体、土壤等环境的污染修复。

例如,利用微生物降解能力处理污染水体中的有机物质,减少水体富营养化和化学污染,恢复水体生态平衡。

2. 生物燃料生产微生物降解废弃物产生的沼气被广泛应用于生物燃料的生产。

通过生物发酵和微生物降解等过程,将废弃物转化为能源,提高能源利用效率和可持续发展性。

微生物的分解作用

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。

微生物在自然界中的作用

微生物在自然界中的作用

微生物在自然界中的作用微生物是指肉眼无法看见的微小生物体,包括细菌、真菌、病毒等。

尽管微生物在体积上微不足道,但它们在自然界中发挥着至关重要的作用。

本文将探讨微生物在环境、生态和健康领域的重要作用。

一、微生物在环境中的作用1. 微生物帮助分解有机物:微生物能够降解并分解有机物,包括植物残渣、动物尸体和废物等。

通过分解,微生物促进了有机物的再循环,释放出养分供其他生物利用。

2. 微生物促进土壤肥沃:土壤中的微生物参与了重要的土壤生物地球化学过程,例如氮循环和有机质分解。

这些过程有助于提供植物生长所需的营养物质,使土壤保持肥沃。

微生物还能够合成有机酸,改善土壤结构,增加土壤的透气性和保水性。

3. 微生物维持水体生态平衡:水体中的微生物起着重要的生态作用。

它们可以净化水体中的有机物和毒素,同时还能够控制藻类生长,维持水体生态平衡。

微生物还能够将大量的溶解有机物转化为固体有机物,防止水体富营养化现象的发生。

二、微生物在生态系统中的作用1. 微生物参与氮循环:氮循环是生态系统中重要的生物地球化学过程之一,而微生物在其中起着关键作用。

一方面,微生物能够将大气中的氮气转化为植物可以利用的氨或硝态氮,供植物生长所需。

另一方面,微生物也能够将有机氮降解为无机氮,使其重新进入大气中,完成氮素循环。

2. 微生物参与光合作用:除了植物能够进行光合作用外,一些微生物也具有类似的能力。

光合微生物如蓝藻和一些细菌,能够利用阳光能量合成有机物质,释放出氧气。

这对于维持水体和水生生态系统的氧含量至关重要。

三、微生物对健康的影响1. 微生物参与消化系统:人体消化系统中存在着大量的微生物,它们在人体内起着重要作用。

例如,肠道微生物能够帮助分解食物中的纤维素和其他难以消化的物质,提供能量和营养物质。

2. 微生物维持免疫系统平衡:人体与微生物之间存在着复杂的相互作用关系。

适度的微生物共生有助于维持免疫系统的平衡和功能,预防各种疾病的发生。

微生物对土壤有机质分解的影响

微生物对土壤有机质分解的影响

微生物对土壤有机质分解的影响微生物是地球上最小的生物体,它们在土壤中起着至关重要的作用。

本文将探讨微生物对土壤有机质分解的影响。

一、微生物概述微生物是一类极小的生物体,包括细菌、真菌和原生动物。

它们在土壤中广泛存在,并以其巨大的多样性和功能而闻名。

二、微生物对土壤有机质分解的作用1. 微生物对有机物降解的能力微生物通过分泌特定的酶,能够降解复杂的有机物质,将其转化为更简单的化合物。

这项能力使得土壤中的有机质得以分解。

2. 微生物对土壤有机质分解的速率微生物通过其快速的生长和繁殖能力,加速了有机质的分解过程。

它们通过吸收有机质的碳和能量,促进了土壤有机质的分解速率。

3. 微生物对土壤有机质分解产物的转化微生物不仅能够分解有机物质,还能够将其转化为二氧化碳和水,并释放出能量。

这一过程有助于提供土壤中其他生物的生存需求。

4. 微生物对土壤质地的影响微生物通过其代谢产物,改善了土壤的理化性质。

例如,微生物在分解有机物时产生的酸性物质可以中和土壤的酸性,提高土壤的 pH 值。

5. 微生物对土壤肥力的贡献微生物分解有机物质产生的营养物质,如氮、磷和钾等,为植物提供了必要的养分。

这些养分的有效性会随着微生物的分解作用而增加。

三、微生物对土壤有机质分解的影响机制1. 酶的分泌微生物通过酶的分泌,将有机质分解为可被利用的物质。

这些酶能够针对不同类型的有机物质展现出高度的选择性。

2. 共生关系微生物可以与植物建立共生关系,通过与植物的根系结合,分泌酶来分解有机质,同时从植物中获取碳源和能量。

3. 土壤环境因素微生物的活动和功能受到土壤环境因素的影响。

如土壤水分、温度、氧气含量等都会对微生物的分解活性产生一定的影响。

四、微生物对土壤有机质分解的意义1. 促进土壤健康微生物分解有机质可以释放出养分,促进土壤养分循环。

这有助于提高土壤的肥力和作物的生长。

2. 保护环境微生物通过分解有机质贡献了土壤的可持续发展。

它们降解了有毒物质,减少了土壤和水体的污染。

微生物有机物降解

微生物有机物降解

OH Cl
减慢
4)甲基分支越多越不易降解
-CH3 >
H -C-CH3 >
CH3
微生物有机物降解
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)
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。
微生物有机物降解
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:
微生物有机物降解
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)。


sz
S
S
毒性较大的污染物的生物降解需稀释。 微生物有机物降解
抑制浓度
(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)
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。

微生物对有机物的降解作用

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

微生物对有机物的降解作用

微生物对有机物的降解作用

微生物对有机物的降解作用微生物对有机物的降解作用是指一类微生物通过代谢作用,将有机物转化为无机物或其他化合物的过程。

这一过程在自然界中起着重要的作用,不仅对环境的保护和气候的稳定具有重要意义,还对土壤肥力、废水处理、食物循环等产生积极影响。

微生物是地球上最早出现的生物物种之一,数千万年来一直扮演着有机物降解的重要角色。

微生物通过分解废物和死亡生物体,将大分子有机物转化为小分子有机物,并将水分、碳、氮、磷等元素释放到环境中。

这一过程是有机循环的重要环节,使得这些元素能够重新进入生物圈,为生物体的生长提供养分。

在自然环境中,许多种类的微生物都能够进行有机物的降解。

其中最为常见的是细菌和真菌。

这些微生物具有丰富的降解能力,可以分解多种不同类型的有机物,如碳水化合物、脂肪、蛋白质等。

微生物降解有机物的过程通常分为三个阶段:分泌酶阶段、呼吸代谢阶段和产物生成阶段。

首先,在分泌酶阶段,微生物分泌特定类型的酶,如脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶等,将复杂的有机物降解为较小的有机物。

这些酶能够将有机物分解为单体,如单糖、氨基酸和脂肪酸等。

然后,在呼吸代谢阶段,微生物利用降解产生的有机物进行呼吸作用,通过进一步代谢有机物产生能量。

这一过程中,有机物被氧化,产生二氧化碳、水和能量。

最后,产物生成阶段,微生物通过降解和代谢过程生成一系列的产物。

这些产物可以进一步被其他微生物降解,或者作为养分被其他生物利用。

微生物降解有机物的过程是非常复杂的,参与的微生物种类繁多,酶的类型也非常多样化。

微生物的降解能力主要受到温度、湿度、养分和pH等环境因素的影响。

细菌和真菌都有一些环境适应性,它们各自在不同的环境条件下分解不同类型的有机物,互相配合,形成一个复杂的生态系统。

微生物降解有机物对环境的保护和气候的稳定具有重要意义。

通过微生物的降解作用,废物和死亡生物体得到清理,减少了污染物的积累。

同时,通过释放二氧化碳等气体,微生物还能控制大气中温室气体的浓度,维持地球的气候平衡。

微生物对有机废弃物降解的机制

微生物对有机废弃物降解的机制

微生物对有机废弃物降解的机制有机废弃物的处理和降解一直是一个重要的环境问题。

无论是农业废弃物、食品废物、污泥或其他有机废弃物,它们的不合理排放和处理都可能导致环境污染和资源浪费。

在这方面,微生物对于有机废弃物的降解发挥着重要的作用。

本文将探讨微生物对有机废弃物降解的机制。

一、微生物的多样性和功能微生物指的是一类单细胞生物,包括细菌、真菌、藻类和原生动物等。

微生物在自然界中十分丰富,其数量和种类非常多样。

这些微生物以其特殊的代谢能力,可以将有机废弃物分解为简单的物质,进而降解和利用。

不同类型的微生物在降解有机废弃物过程中发挥着不同的作用。

二、微生物在有机废弃物降解中的作用1. 细菌的降解能力细菌是一类常见的微生物,它们能够将复杂的有机废弃物降解为简单的有机物和无机物。

比如,厌氧细菌可以将有机废物分解为甲烷等气体,而硫酸盐还原细菌则能够将硫酸盐还原为硫化物。

这些细菌的降解能力使得有机废弃物得以有效处理。

2. 真菌的分解作用真菌是一类通过分解有机物质获取能量的微生物。

它们能够分泌一些特殊的酶,例如纤维素酶和木质素酶,将废弃物中的纤维素和木质素分解为可被利用的碳源。

真菌通过这种方式将废弃物降解为更容易处理的形式。

3. 厌氧消化过程中的微生物在厌氧消化过程中,微生物起到了至关重要的作用。

厌氧消化发酵池中的微生物通过代谢过程将有机废弃物分解为甲烷等气体,这些气体可被收集并用作能源。

这种厌氧消化过程能够同时处理大量的有机废弃物,并将其转化为可再利用的资源。

三、微生物降解的关键因素除了微生物的多样性和功能外,微生物的降解能力还受到其他因素的影响。

1. 温度和湿度微生物的活性与温度和湿度有关,不同类型的微生物对环境温度和湿度有不同的要求。

一般来说,适宜的温湿度条件能够促进微生物的生长和降解活性。

2. 氧气供应有些微生物需要氧气才能进行降解代谢,而另一些微生物则在缺氧状态下更活跃。

因此,在处理有机废弃物时,需要根据微生物的需求提供适当的氧气供应条件。

微生物对有机物的降解作用.

微生物对有机物的降解作用.

微生物对有机物的降解作用.高致癌的物质可以很容易在重工业区周围的土壤中被检测到,而且超过国家标准多倍。

处理有机物的一般方法可分为三大类[1]:物理方法:主要有吸收法、洗脱法、萃取法、蒸馏法和汽提法等;化学方法:如光催化氧化法、超临界水氧化法、湿式氧化法、以及声化学氧化法等,这一方法应用较多;生物方法:包括植物修复,动物修复和微生物降解三类技术。

与其他处理方法相比,微生物降解有机物具有无可比拟优势:(1)微生物可将有机物彻底分解成CO2和H2O,永久的消除污染物,无二次污染;(2)降解过程迅速,费用低,为传统物理、化学方法费用的30%~50%;(3)降解过程低碳节能,符合现在节能减排的环保理念。

2 微生物降解有机物的机理及影响因素2.1 微生物降解有机物的机理用于降解有机物的微生物主要有细菌和真菌,降解的方式主要包括堆肥法、生物反应处理和厌氧处理等,但每一过程都是利用微生物的代谢活动把有机污染物转化为易降解的物质甚至矿化[2]。

以多环芳烃(PAHs)[3~4]和农药[5]的降解为例来说明。

2.1.1 微生物对多环芳烃(PAHs)的降解微生物之所以能降解多环芳烃依赖于它们对多环芳烃的代谢。

微生物通过两种方式对PAHs进行代谢:1 ) 以PAHs作为唯一的碳源和能源:2 ) 把PAHs与其它有机质进行共代谢降解。

研究表明许多微生物能以低分子量的PAHs (双环或三环) 作为唯一的碳源和能源,并将其完全矿化。

而四环或多环的PAHs的可溶性差,比较稳定,难以降解,一般要通过共代谢方式降解。

研究又表明,微生物在有氧和无氧条件下都能对多环芳烃进行降解。

(1)共代谢降解高分子量的多环芳烃的生物降解一般均以共代谢方式开始。

共代谢作用可以提高微生物降解多环芳烃的效率,改变微生物碳源和能源的底物结构,增大微生物对碳源和能源的选择范围,从而达到难降解的多环芳烃最终被微生物利用并降解的目的。

在有其他碳源和能源存在的条件下,微生物酶活性增强,降解非生长基质的效率提高,也称为共代谢作用。

微生物的有机物降解

微生物的有机物降解
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。
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)

微生物对环境中有机物的分解与利用

微生物对环境中有机物的分解与利用

微生物对环境中有机物的分解与利用微生物是指那些不能用肉眼直接观察到的微小生物体,包括细菌、真菌、病毒等。

它们存在于自然界的各个环境中,并且在生态系统中扮演着重要的角色。

本文将探讨微生物在环境中对有机物的分解与利用过程。

一、微生物的分解作用微生物具有非常强大的分解能力,能够将复杂的有机物分解成简单的无机物,完成有机物食物链的转化。

细菌是最常见的一类微生物,它们能够通过分泌酶来降解各种有机物。

比如,腐败的果实中会滋生大量的细菌,它们分解果肉中的糖类、蛋白质等有机物,将其分解成小分子物质,使得果实腐败。

真菌也是一类重要的分解微生物,其具有分泌各种酶的能力,可以分解植物的纤维素、木质素等复杂有机物。

真菌在土壤中能够寻找到有机物的源头,慢慢分解并将其转化为可供其他生物利用的物质。

二、微生物的能量转化微生物的分解作用不仅仅是将有机物分解成无机物,它们还能将有机物转化为能量,并进一步提供给其他生物利用。

微生物通过分解有机物,产生可溶性有机物和氨氮等物质,然后通过吸收和代谢这些物质来获取能量。

细菌可以获得能量的方式有很多,包括好氧呼吸、厌氧呼吸、光合作用等。

比如,一些细菌利用有机物进行好氧呼吸产生能量,并将产生的二氧化碳排放到环境中。

同时,细菌还可以通过厌氧呼吸将有机物转化为甲烷等气体,进而提供能量。

三、微生物的循环作用微生物在有机物分解过程中,不仅仅是将有机物转化为无机物,同时还可以将无机物再次转化为有机物,使得有机物循环再利用。

这种循环利用被称为微生物的循环作用。

一方面,微生物可以将无机碳转化为有机碳,实现碳的循环。

一些细菌通过光合作用将二氧化碳转化为有机物,同时释放氧气,并将有机物积累在体内或者排泄到环境中。

这些有机物可供其他生物利用,形成新的食物链。

另一方面,微生物也能够将无机氮转化为有机氮,实现氮的循环。

比如,一类称为氨氧化细菌的微生物,能够将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐等化合物,然后这些化合物又能够被其他微生物转化为氨氮,实现无机氮的循环。

微生物在生物降解中的应用

微生物在生物降解中的应用

微生物在生物降解中的应用
微生物在生物降解中的应用越来越受到人们的关注和重视。

作为自然界中微小但不可或缺的一部分,微生物通过其多样的代谢能力,在有机物的降解和循环过程中发挥着重要作用。

首先,微生物能够分解各种有机化合物,包括木质纤维、纸张、食品残渣等。

例如,革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌通过分泌特定的酶来分解这些复杂的有机物质,将它们转化为更简单的分子,最终释放出二氧化碳和水等无害物质。

这种能力被广泛应用于环境保护和废物处理领域,帮助减少了有机废物对环境的负面影响。

其次,微生物在油污染的清除中也发挥着重要作用。

石油及其衍生物对水体和土壤的污染是严重的环境问题,但某些微生物却能利用石油中的碳源进行生长,并分泌特异性酶类来降解石油化合物。

这种生物降解技术不仅效率高且环境友好,已经成功应用于各类石油污染地的修复中。

此外,微生物在农业和食品加工中也扮演着重要角色。

例如,乳酸菌在食品发酵过程中能够产生乳酸,并抑制有害菌的生长,从而延长食品的保质期和改善口感。

在农业生产中,某些固氮细菌能够将空气中的氮气转化为植物可吸收的氨,促进植物生长,减少对化肥的依赖,从而降低农业对环境的负面影响。

综上所述,微生物在生物降解中的应用具有广泛的应用前景和重要的环境意义。

随着科学技术的进步和人们对环境保护意识的提高,相信微生物在环境和工业领域中的应用将会得到进一步的拓展和深化。

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微生物对有机物的降解作用.微生物对有机物的降解作用摘要:本文介绍了有机物的性质、污染状况及处理方法;以多环芳烃和农药为例阐述了微生物降解有机物的机理及影响因素;综述了国内外研究较多的几种生物难降解污染物微生物处理技术的进展,并对今后的几个研究发展方向进行了展望。

关键词:微生物有机物降解作用1 引言有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物质为组成的污染物,主要包括酚类化合物、芳香族化合物、氯代脂肪族化合物和腈类化合物等。

目前,由于大量工业废水和生活污水未达标排放,以及广大农村地区大量使用化肥和农药等农用化学物质,使我国水体和土壤受到不同程度的污染,严重的破坏了地球的生态平衡。

七大水系的411个地表水监测断面中,水质为Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类的断面比例分别为41%、32%和27%。

其中,珠江、长江水质较好,辽河、淮河、黄河、松花江水质较差,海河污染严重。

而农业土壤中15 种多环芳烃(PAHs)总量的平均值为4.3mg/kg,且主要以4环以上具有致癌作用的污染物为主,占总含量的约85 %,仅有6%的采样点尚处于安全级。

而工业区附近的土壤污染远远高于农业土壤:多氯联苯、多环芳烃、塑料增塑剂等,这些高致癌的物质可以很容易在重工业区周围的土壤中被检测到,而且超过国家标准多倍。

处理有机物的一般方法可分为三大类[1]:物理方法:主要有吸收法、洗脱法、萃取法、蒸馏法和汽提法等;化学方法:如光催化氧化法、超临界水氧化法、湿式氧化法、以及声化学氧化法等,这一方法应用较多;生物方法:包括植物修复,动物修复和微生物降解三类技术。

与其他处理方法相比,微生物降解有机物具有无可比拟优势:(1)微生物可将有机物彻底分解成CO2和H2O,永久的消除污染物,无二次污染;(2)降解过程迅速,费用低,为传统物理、化学方法费用的30%~50%;(3)降解过程低碳节能,符合现在节能减排的环保理念。

2 微生物降解有机物的机理及影响因素2.1 微生物降解有机物的机理用于降解有机物的微生物主要有细菌和真菌,降解的方式主要包括堆肥法、生物反应处理和厌氧处理等,但每一过程都是利用微生物的代谢活动把有机污染物转化为易降解的物质甚至矿化[2]。

以多环芳烃(PAHs)[3~4]和农药[5]的降解为例来说明。

2.1.1 微生物对多环芳烃(PAHs)的降解微生物之所以能降解多环芳烃依赖于它们对多环芳烃的代谢。

微生物通过两种方式对PAHs进行代谢:1 ) 以PAHs作为唯一的碳源和能源:2 ) 把PAHs与其它有机质进行共代谢降解。

研究表明许多微生物能以低分子量的PAHs (双环或三环) 作为唯一的碳源和能源,并将其完全矿化。

而四环或多环的PAHs的可溶性差,比较稳定,难以降解,一般要通过共代谢方式降解。

研究又表明,微生物在有氧和无氧条件下都能对多环芳烃进行降解。

(1)共代谢降解高分子量的多环芳烃的生物降解一般均以共代谢方式开始。

共代谢作用可以提高微生物降解多环芳烃的效率,改变微生物碳源和能源的底物结构,增大微生物对碳源和能源的选择范围,从而达到难降解的多环芳烃最终被微生物利用并降解的目的。

在有其他碳源和能源存在的条件下,微生物酶活性增强,降解非生长基质的效率提高,也称为共代谢作用。

烃类的降解的初始阶段都是通过加氧酶的作用在碳链上加上氧原子,再经过一系列的反应使烃链断开,最终完成降解。

选择诱导物(基质类似物)应该考虑:毒性相对较低,价格低廉,可以作为微生物生长所需的碳源和能源,可以提高微生物内加氧酶的含量和活性的物质,如水杨酸、邻苯二甲酸、联苯等。

矿物油中含有很多有机物,其中有些成分可以起到共代谢的作用。

共代谢是多环芳烃降解的一个重要特征,它普遍存在,扩展了微生物所能降解的有机物范围。

研究表明把苯并芘和原油混合后投入清洁土壤,用土著微生物进行降解,降解苯并芘的菌在菲和荧葸的存在下降解滞后期缩短,降解速度提高。

(2)加氧酶降解途径原核微生物和真核微生物对多环芳烃的微生物降解都需要氧气的参与,产生氧化酶,加氧酶把氧原子加到C-C键上形成C-O 键,再经过加氢、脱水等作用而使C-C键断裂,苯环数减少。

多环芳烃苯环的降解取决于微生物产生加氧酶的能力,且由于酶对于多环芳烃的专一性,环境中的多环芳烃的多样性,多环芳烃的降解需要多种微生物的参与。

微生物加氧酶分单加氧酶和双加氧酶两种它们的活性程度对多环芳烃的降解有很大影响,微生物加氧酶对多环芳烃的作用见图1。

丝状真菌一般产生单加氧酶,对多环芳烃降解的第一步是羟基化多环芳烃,即把一个氧原子加到底物中形成芳烃化合物,继而氧化为双氢乙醇和酚类:细菌主要产生双加氧酶,对多环芳烃降解的第一步是苯环的裂解,把两个氧原子加到底物中形成双氧乙烷,进一步氧化成顺式双氢乙醇,双氢乙醇可继续氧化为儿茶酚、原儿茶酚和龙胆酸等中间代谢物,接着苯环断开,产生琥珀酸、延胡羧酸、乙酸、丙酮酸和乙醛。

降解中的产物被微生物用来合成自身的生物量,同时产生CO2和H2O。

多环芳烃最初的氧化即苯环的加氧是多环芳烃微生物降解反应的速控步,此后间接进程加快,没有或很少有中间代谢物的积累。

多环芳烃的酶降解具有很强的区域性和选择性。

在环境中,还存在着其他多环芳烃降解机制,如甲烷单氧酶、几丁质超氧化酶等酶代谢。

图1 微生物在加氧酶的作用下氧化多环芳烃的途径2.1.2 微生物对农药的降解降解农药的微生物有细菌、真菌、放线菌、藻类等。

细菌由于其生化上的多种适用能力以及容易诱发突变菌株从而占了主要的位置。

(1)细菌降解农药的本质是酶促反应,即化合物通过一定的方式进入细菌体内,然后在各种酶作用下,经过一系列的生理生化反应,最终将农药完全降解或分解成分子量较小的无毒或毒性较小化合物的过程。

如莠去津作为假单胞菌ADP 菌株的唯一碳源,有三种酶参与了降解莠去津的前几步反应,第一个酶是A tzA,催化莠去津水解脱氯的反应,得到无毒的羟基莠去津,此酶是莠去津生物降解的关键酶。

第二个酶是A tzB,催化羟基莠去津脱氯氨基反应,产生N-异丙基氰尿酰胺。

第三个酶是A tzC,催化N-异丙基氰尿酰胺生成氰尿酸和异丙胺。

最终莠去津被降解为CO2和NH2[6]。

由于降解酶往往比产生该类酶的微生物菌体更能忍受异常环境条件,酶的降解效率远高于微生物本身,特别是对低浓度的农药,所以,人们想利用降解酶作为净化农药污染的有效手段。

但是,降解酶在土壤中容易受非生物变性、土壤吸附等作用而失活,难以长时间保持降解活性,而且酶在土壤中的移动性差等等,这限制了降解酶在实际中的应用。

现在许多试验已经证明,编码合成这些酶系的基因多数在质粒上,如2,4-D的生物降解,即由质粒携带的基因所控制。

通过质粒上的基因与染色体上的基因的共同作用,在微生物体内把农药降解[7]。

(2)微生物在农药转化中的作用一是矿化作用。

有许多化学农药是天然化合物的类似物,某些微生物具有降解它们的酶系。

它们可以作为微生物的营养源而被微生物分解利用,生成无机物、二氧化碳和水。

矿化作用是最理想的降解方式,因为农药被完全降解成无毒的无机物,如石利利等[9]研究了假单胞菌DLL-1在水溶液介质中降解甲基对硫磷的性能及降解机理后指出,DLL-1菌可以将甲基对硫磷完全降解为无机离子NO2-、NO3-[8]。

二是共代谢作用。

有些合成的化合物不能被微生物降解,但若有另一种可供碳源和能源的辅助基质存在时,它们则可被部分降解,这个作用称为共代谢作用。

如门多萨假单胞菌DR-8菌株降解甲单脒产物为2,4-二甲基苯胺和NH3,而DR-8菌株不能以甲单脒作为碳源和能源而生长,只能在添加其它有机营养基质作为碳源的条件下降解甲单脒,且降解产物未完全矿化,属于共代谢作用类型[9]。

共代谢作用在农药的微生物降解过程中发挥着主要的作用。

目前,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。

表1 微生物降解农药的主要途径降解机理作用机理适用对象水解作用在微生物作用下,酯键和酰胺键水解,使得农药脱毒如马拉硫磷、敌稗、毒死蜱脱卤作用卤代烃类杀虫剂,在脱卤酶的作用下,其取代基上的卤被H、如DDT降解变为DDE;二氯苯羧基等取代,从而失去毒性氧化作用微生物通过合成氧化酶,使分子氧进入有机分子,尤其是带有芳香环的有机分子中,插入1个羧基或形成1个环氧化物如多菌灵和2,4-D硝基还原在微生物作用下,农药中的NO2转变为NH2如2,4-二硝基酚其降解产物为2-氨基-4-硝基酚;对硫磷转化为氨基对硫磷;2,4-二硝基酚甲基化有毒酚类加入甲基使其钝化如四氯酚、五氯酚去甲基化含有甲基或其他烃基,与N、O、S相连,脱去这些集团转化为无毒如敌草隆的降解即脱去两个N-甲基;苯脲去氨基脱氮无毒如醚草通、莠去津2.2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。

一般来说,为了达到完全降解,适当的添加营养物常常比接种特殊的微生物更为重要。

但在添加营养盐之前,必须确定营养盐的形式、合适的浓度以及适当的比例。

另外,一些微量元素也许考虑。

例如,在对土壤中多氯联苯生物降解的研究中发现,作为亲核剂的维生素B12可催化多氯联苯所有位置上的脱氯反应,30℃下40天内多氯联苯分子脱氯率达40%;相比之下,在缺乏维生素B12,其脱氯率小于10%。

(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,第一种为有氧过程,而后两种为无氧过程。

因此,溶解氧的情况不仅影响污染物的降解速率,也决定着一些污染物的最终降解产物,如某些氯代脂肪族和化合物在厌氧降解时,产生有毒的分解产物,但在好氧条件下这种情况却很少见。

(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-OH或-NH2的化合物都比较容易被假单胞菌WBC-3所降解。

例如农药的生物降解性由易到难依次为脂肪酸类、有机磷酸盐类、长链苯氧基脂肪酸类、短链苯氧基脂肪酸类、单基取代苯氧基脂肪酸类、三基取代苯氧基脂肪酸类、二硝基苯类、氯代烃类。

(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)、温度和湿度。

Sarfraz等研究了假单胞菌对硫丹的降解,证明了温度和pH 对微生物降解硫丹的影响,指出上述三菌株降解硫丹的最佳温度为 3 0℃,p H为8.0。

Rhodes研究了不同土壤对2,4-二氯苯酚降解的影响,发现微生物或其产生的酶系降解农药都需要适宜的温度、pH及底物浓度。

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