环境工程微生物

2．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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3．石油的降解机理
A．链烷烃的降解
+ O2
黄孢原毛平革菌
(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。
白腐—树皮上木质素被该 菌分解后漏出白色的纤维 素部分。
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（二）油脂的转化
• 水中来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、
肉联厂废水、制革厂废水含有大量油脂
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1．石油的生物降解性
• 与分子结构有关
A．链长度
链中等长度（C10~C24）＞链很长的（C24以上）＞短链
B．链结构
• 直链 ? 支链 • 不饱和 ? 饱和
>
• 烷烃 ? 芳烃
• 链末端有季碳原子（四周都与C相连）的烃以 及多环芳烃极难降解
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R-CH2- CH2-CH3
R- CH2-CH2-COOH β-氧化
提问：在自然界的作用是什么呢？ 早期无氧地球，清除H2S
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二、含碳化合物分解转化
糖类 脂类（石油） 蛋白质 人工合成的有机化合物
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（一）糖类的转化
• 提问：哪些糖类会成为污染物？ • 难溶的多糖，且当一些难溶解的多糖数量
较大时才会使自净时间大大增加，从而对 环境造成污染。这类多糖主要是纤维素、 半纤维素、果胶质、木质素、淀粉。
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★光合细菌的类群和特性
按光合细菌所含光合色素系统的不 同，分为紫色细菌、绿色细菌和蓝细 菌。
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紫硫细菌
绿硫细菌
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• 紫硫、绿硫细菌代谢方式
光照
CO2 + H2S → [CH2O]（糖） + H2O + 2S↓
菌绿素（与叶绿素大同小异） （H2S类似植物光合作用中的H2O）
1）分解淀粉的微生物 ➢细菌：枯草芽孢杆菌 ➢真菌：根霉、曲霉 ➢放线菌
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2）淀粉的分解途径
淀粉
葡萄糖
三羧酸循环（好氧分解）
乙醇发酵
丙酮丁酸发酵
厌氧发酵
丁酸发酵
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5．木质素的转化
•木质素存在于除苔藓 和藻类外所有植物的 细胞壁中，是由松柏 醇、香豆醇和芥子醇 聚合而成的高度分枝 多聚物。
• 降解油脂较快的微生物 • 细 菌 —— 荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌 • 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
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油脂的转化途径
水解 脂肪
脂肪酶
丙酮酸
三羧酸循环
磷酸化
酵解
甘油 脱氢 磷酸二羟丙酮
β-氧化
脂肪酸
乙酰辅酶A+（丙酸）
三羧酸循环
• 放线菌——链霉菌属。 • 真 菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及
毛霉。
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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。
1）分解过程
聚糖酶 半纤维素 单糖 + 糖醛酸
H2O
好氧分解
EMP途径
（ATP/CO2 + H2O）
各种发酵产物 厌氧分解
6.0×1010t
第一节 碳循环
6.0×1011t
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一、二氧化碳的固定—碳的有机化
二氧化碳固定是二氧化碳还原到碳水化合物 的生化反应过程，这主要是通过光合作用来 实现的。光合作用是地球上最重要的生物学 过程之一，其实质是转化光能为化学能，把 空气中的二氧化碳还原为细胞有机碳。能进 行光合作用的细菌统称为光合细菌 （photosynthetic bacteria，缩写PSB）。
1） 分解果胶质的微生物 ➢细菌：枯草芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌等好氧菌和
蚀果胶菌等厌氧菌;
➢真菌：青霉、曲霉、木霉、毛霉和根霉等 ➢放线菌
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2） 果胶质的分解途径
原果胶
H2O
可溶性果胶
果胶酸
半乳糖醛酸
H2O
H2O
好氧分解 丁酸发酵
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4. 淀粉的转化
➢含淀粉废水：酿洒废水、印染废水、发 酵废水等
CO2+H2O
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（三）石油的转化
• 提问：什么是石油？ • 石油是含有烷烃（直链和支链）、环烷烃（多
数是烷基环戊烷、烷基环己烷）、芳香烃（多数是 烷基苯）及少量非烃化合物（硫醇、硫醚、二硫 化物、噻吩、环烷酸、酚、吡啶、吡咯、喹啉和胺类） 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。
氧
ATP
发
三羧酸
H2O
酵
循环
CO2
葡萄糖 丙酮丁醇发酵
丁酸发酵
丙酮 + 丁醇 + CO2 + H2 丁酸 + 乙酸 + CO2 + H2
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好氧分解 厌氧发酵
2）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。
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2）分解微生物
分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素
细菌:芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌 霉菌:根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉 放线菌
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3. 果胶质的转化
➢ 由D—半乳糖醛酸以α-1,4糖苷键构成的直链高分 子化合物
➢ 含果胶质废水：造纸废水、制麻废水
木质素 空腔 纤维素
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木质素模式图 香豆醇
松柏醇
芥子醇
聚合 交联
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• 自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？ • 主要是真菌，包括白腐菌、褐腐菌和软腐菌
三类，能把木质素彻底降解为CO2 和水。 • 此外还包括放线菌和细菌。
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• 白腐菌在木质素的生物降解中占有十分重要的 地位。黄孢原毛平革菌是研究最多的木质素降解 菌。
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1．纤维素的转化
• 分子结构：葡萄糖高聚物，每个纤维素分 子 含 1400~10000 个 葡 萄 糖 基 （ β-1,4 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。
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1）微生物分解途径
纤维素酶
纤维二糖酶
纤维素
纤维二糖
葡萄糖Leabharlann Baidu
糖酵解 厌