10.2.4 重金属的微生物转化

-CH 3
• 鱼类体表粘液中有许多含有甲基化辅酶的微生物，他们将无机
汞转化为甲基汞，动物和人体肠道中的细菌大部分也具有这种功
能，因此甲基汞中毒是由微生物造成的 。
提问：为什么微生物进行汞的甲基化？
• 趋利避害——解毒
V1、V2为 进出速度
汞 V1
甲基汞 V2
V2＞V1
解毒
4)甲基汞的降解
事实上通常情况甲基汞在天然水体中的浓度十分低 ？
化合物毒性大得多；有机锡比无机锡毒，有机锡中的烷基 锡比芳香基锡毒，烷基锡中三烷基又比其他烷基锡毒。
微生物转化
• 主要是氧化还原和甲基化作用。
10.2.4重金属的微生物转化
微生物不能降解重金属，微生物作用于重 金属主要是改变金属在环境中的存在状态 从而改变它们的毒性。
无机汞（Hg2+）的甲基化 Hg的微生物转化 无机汞（Hg2+）还原成HgO
二级生物处理
回用
加氯消毒
外 排
三级处理 （膜、树脂技术）
• 提问：为什么此时甲基汞的形成更严重？
• 答案：
•
甲基汞降解菌营养品味提高
• 后果：一方面甲基汞溶于水被鱼、贝吸收浓缩，向食物链 上游传递；另一方面甲基汞还会逸出水体，进入大气，使 污染扩大
• 防治汞污染必须先控制有机污染
10.2.4 重金属的微生物转化
10.2.4.1汞的转化
无机汞→甲基汞（CH3Hg+）或金属汞(Hg)
10.2.4重金属的微生物转化
(见p.192-196)
重金属的具体危害有四种表现
急性危害
造血障碍
畸形 致癌
外：皮肤
内：内脏 大：器官 小：血细胞
10.2.4重金属的微生物转化
金属离子的毒性
• 提问：影响金属离子毒性的因素有哪些？ • 种类、浓度、存在状态（包括价态、络合态、共存离
子性质） • 例如，六价铬比三价铬毒得多；甲基汞的毒性比其他的汞
还原 有机汞 Hg
• 甲基汞降解微生物：柠檬酸杆菌、假单胞菌、节杆菌、
•
隐球菌
• 提问：为什么微生物进行甲基汞的降解？
• 甲基能源
• 汞的甲基化与脱甲基化通常保持着一个动态的 平衡，从而使环境中的甲基汞浓度维持在低水平。
• 但是，在有机污染严重、pH较低的环境中，更容易形成 和释放甲基汞，对生物的危害巨大。
汞 有机汞→金属汞(Hg)
问题2：1、参与汞甲基化的微生物有哪些？ √ 2、什么是微生物抗汞作用？在环境工程中如 何利用微生物的抗汞作用消除汞污染？
10.2.4重金属的微生物转化
10.2.4.2 砷的转化
无机砷→甲基砷（CH3）nAs ）或金属砷(As)
砷 有机砷→单质砷(As)
问题2：1、参与砷甲基化的微生物有哪些？ √ 2、为什么说三甲基砷对环境危害最大？
甲基汞还原成HgO
Cncnc-micro
10.2.4.1汞的微生物转化
1）汞的形式 • 无机汞（多难溶）： • Hg2+2 → Hg0 + Hg2+ • 注：Hg2+2 = Hg+ —Hg+ • 零价的金属汞与一价汞盐几乎不溶 • 二价汞盐除了硫化汞、碘化汞外几乎均可溶解 • 有机汞（易溶） ： • 通式——RHgX和R2Hg • 其中R为有机原子基团，X为无机离子如卤素原子、
硫酸根、硝酸根、磷酸根、氰化物、羟基等。
2）汞化合物的毒性
• 难溶的汞——生物吸收困难，毒性很小 • 易溶的汞——容易吸收，毒性很强（其中甲基汞的
毒性最强） • 毒性体现：神经麻痹以致引起死亡。 • 日本的水俣湾甲基汞中毒事件就是典型的汞污染事
件。这类汞中毒一般都不是通过直接饮用水被汞污 染造成，而是由于甲基汞在食物链积累并由水中的 鱼类向上传递给人而引起的。水中的甲基汞到底是 怎么来的？
3）汞的甲基化
• 汞的甲基化是由微生物依靠甲基化辅酶形成的。
• 汞甲基化微生物：
• 细 菌——甲烷菌、匙形梭菌、荧光假单胞菌、大肠埃希氏菌、产 气肠杆菌、巨大芽孢杆菌
• 真 菌——粗糙链孢霉、黑曲霉、酿酒酵母等。
• 过程如下：
甲基化辅酶
甲基化辅酶
Hg2+
Hg + -CH3
Hg(CH 3) 2
-CH 3
10.2.4 重金属的微生物转化
10.2.4.3铅是对人体有害的金属
蔬菜 →消化道
铅 → 空气 →呼吸道 → 骨髓
血红素合成酶 →造血系统 →贫血
问题3：微生物可引起铅的甲基化作用，微生 物对铅的抗性原因是什么？ √
（三）其它重金属的转化
• 其它重金属的转化与汞的情况十分相似，重金属普遍可以被微生物 甲基化，而且甲基化的重金属普遍毒性大为提高，这些金属包括砷、
硒、铅、锡、镉、锑等。
• ＊如何治理水中的重金属污染？（重 点从微生物法考虑及查阅，应条目清 晰，详细论述） √
• 天然自净方式的人工拓展——人工自净方式
• 废水处理（一级物理化学法、二级生物 法、三级物理化学处理）
• 国外某城市污水处理厂全景
ห้องสมุดไป่ตู้
全自动格栅
污水
一 级 处 理
格栅除杂
气 浮 池
斜板过滤