难生物降解有机物的种类及其微生物降解研究进展

难生物降解有机物的种类及其 微生物降解研究进展
难微生物降解有机物的种类及其微 生物降解研究进展
• 难微生物降解有机物的种类
难降解有机污染物主要来自农药、石化、印染、 制药、塑料橡胶等行业 ，包括酚类、卤代有机物、 芳香族化合物、硝基化合物业的含酚废水；杀 虫剂的污染；生活污水等 • 目前，已经从环境中分离的对酚类有降解能力的 微生物主要有，根瘤菌、醋酸钙不动杆菌、假单 胞菌、真养罗尔斯通氏菌、反硝化细菌、酵母菌 和藻类等。
芳香族化合物
• 芳香族化合物是一类具有苯环结构的化合物,它们 结构稳定, 不易分解, 且毒性很强, 会对环境造成严 重的污染, 对人体危害极大。这类污染物主要来源 于石油、化工、农药、电子、纺织、造纸、化妆 品及制药工业等, 它们可通过多种途径进人环境, 对水体、土壤和大气造成污染。近年来的研究 表明,微生物降解环境污染物已成为最有发展前途 的治理环境污染的方法。
• 二硝基甲苯常常是作为推进剂及炸药的副产物而 释放于环境中, 相对于单硝基甲苯来说, 二硝基甲 苯更不易被生物降解。目前二硝基芳香化合物虽 然能被一些微生物降解，降解都不彻底, 产物仍有 毒性, 开展这一方面的菌种诱导, 研究其代谢机制, 进而分析编码其酶结构的基因, 构造高效降解工程 菌有着极其重要的意义。 • 2,4,6-三硝基甲苯是炸药和推进剂的主要成分，有 剧毒。以前处理这类废弃物的方法是倾海、填埋 和焚烧, 但都对生态系统造成危害。目前发现可利 用堆肥法去除少量TNT。以废糖浆为碳源, 用好氧/ 厌氧土壤悬浮反应器处理受污染土壤中的TNT。 该方法设备简单，成本低，处理效率较高。
• 微生物对酚的降解
在细菌体内，酚被苯酚羟化酶转化成邻苯二酚， 然后被邻苯二酚2,3-双加氧酶或邻苯二酚1,2-双加 氧酶催化，开环裂解为三羧酸产物，继而被降解。
卤代有机物的生物降解
• 卤代有机物在地面水和土壤污染中比较普遍, 是危 险废品和垃圾提取物的重要组成部分。随着人造 化学剂如: 致冷剂、灭火剂、油漆、溶剂、除草剂 和农药的广泛使用, 其对环境的污染日趋严重。对 于这类污染物, 最初一般采用物理化学方法。但 这些方法不能从根本上治理，且容易造成二次污 染，成本也高。而通过微生物的分解，基本能清 除污染物，容易施行，且不会造成二次污染。
硝基化合物
• 硝基化合物中，最难降解的还是芳香族硝基化合 物。苯环结构的对称性和稳定性使其不易发生反 应, 硝基的存在使苯环的电子云密度降低, 生物降 解性更差。其中可分为单硝基化合物，二硝基化 合物和三硝基化合物。 • 在好氧条件下，单硝基苯能被不同菌系的微生物 以氧化或还原途径分解。而从一些下水道底泥中 筛选的厌氧菌吉氏拟杆菌和尿拟杆菌能够与葡萄 糖共代谢高效降解硝基苯。
• 苯苯首先经苯双加氧酶的作用, 形成顺苯二氢二醇, 再经顺苯二醇双脱氢酶的作用, 形成代谢中间体邻 苯二酚。邻苯二酚的代谢可分为邻位切割与间位 切割两种途径, 进而分解进入三羧酸循环。 • 甲苯的降解：恶臭假单胞菌F1 对甲苯的降解,甲 苯在一个氧分子及NADH所产生的两个电子作用 下而生成顺甲苯二氢二醇。该反应是通过甲苯双 加氧酶的作用, 将甲苯分解成顺甲苯二氢二醇, 形 成3 -甲基邻苯二酚代谢中间体, 再经开环酶及下 游酶的作用代谢成小分子, 最终进如TCA循环。
• 目前也发现许多微生物对卤代有机物有较强的分 解能力，如：假单胞杆菌属对2-氯丙酸有较强的 降解能力，而恶臭假单胞菌等好氧及一些厌氧菌 则能降解卤代烯烃。 • 卤代烷烃的生物降解过程一般为：卤代烷烃水解 变为醇，再氧化成酸或醛，继而分解为水和二氧 化碳。而卤代烯烃在有氧的情况下先转化为不稳 定的环氧化物, 然后进一步降解为短链酸, 最后降 解为CO2; 厌氧条件下则通过一系列还原脱卤作用 形成烯烃, 进而转化为甲烷。卤代醇和卤代酸也能 通过微生物氧化和水解被降解。
• 恶臭假单胞菌G7与恶臭假单胞菌NCIB9816-4皆 可代谢萘。萘经其代谢，可生成丙酮酸盐与乙醛， 进而被降解。 • 联苯可被Cl取代，形成多氯联苯（PCBs）其中可 以分解含高氯的PCBs的微生物大都生长在厌氧的 环境下, 而能分解含低氯的PCBs的微生物通常可 以在好氧环境中找到。恶臭假单胞菌LB400可以 分解多达6个氯所取代的PCBs，最后生成苯甲酸。