水环境化学讲义水环境中的生物降解学时4学时教学目标了解.PDFVIP

水环境化学 讲义 第六章 水环境中的生物降解 学时：4 学时 教学目标：了解天然水体中的主要微生物生境及其微生物特征，掌握有机污染物 在水环境中的生物降解过程。 教学重难点：有机污染物在水环境中的生物降解过程，金属在水体中的微生物转 化过程。 教学内容与过程： 1. 天然水中的微生物生境 微生物在不同的环境中特征是不同的。 生境：指生物生活的空间和其中全部生态因子的总和。 浮游生物环境 浮游生物：在海洋、湖泊及河川等水域的生物中，自身完全没有移动能力， 或者有也非常弱，因而不能逆水流而动，而是浮在水面生活，这类生物总称为浮 游生物。 食物链： 不少鱼类以吃小虾，鱼虫等浮游生物为生，而小虾鱼虫又以浮游植物为食。 浮游生物是食物链中的重要一环，所以我们要保护水生生物的生态，否则，池塘， 江河，湖泊就会失去渔业上的经济价值。另外，远古时代海洋、湖泊的浮游生物 曾是形成石油的重要基础。 底栖生物生境： 底栖生物 （benthos）,生活在江河湖海底部的动植物。 与浮游环境相比， 这个区域的特征是微生物的浓度显著增加。 微生物的浓度取决于有机物和氧的可利用性。在界面区的下部，微生物的数 量下降。 2. 天然水环境中微生物的特征 （1）泉 主要存在自养生物，也存在少量的异养生物。 自养生物，也称为生产者。主要包括绿色植物和许多微生物，它们可以利用 阳光、空气中的二氧化碳、水以及土壤中的无机盐等，通过光合作用等生物过程 制造有机物，为生态系统中各种生物的生活提供物质和能量。 异养生物指的是那些只能将外界环境中现成的有机物作为能量和碳的来源， 将这些有机物摄入体内，转变成自身的组成物质，并且储存能量的生物。如：营 腐生活和寄生生活的真菌，大多数种类的细菌。 （2）河流和溪流 溪流汇入河流，它们又获得更多的DOM （溶解有机物），DOM 的增加，限制了 光的透过，自养群体减少，异养群体增加。 污水排放区域明显的地方，异养群体增加2—3 个数量级。 （3）湖泊 生物群落的分布 光合细菌(光线能够透过水体表层）； 好氧细菌（有氧浅水层） 兼氧细菌（氧气浓度比较低） 厌氧细菌（深水层和底泥） 湖泊中微生物的分类 清水型微生物（洁净湖泊里，主要是化能自养和光能自养菌的清水型微生物） 腐生型微生物（贫营养湖中，被污染的湖泊） （4）河口水环境 特点： 盐度变化很大，微生物必须适应盐度的剧烈波动。 全年季节都成为厌氧环境。 河流带来大量的有机物，使光穿透量有限，异养活性并不低。 （5）海水 特点：海水环境呈现出高度的多样性，因而存在多样微生物生境。 近海区：海洋中含有大量的有机物和无机盐，总细菌数细菌含量很高，比比 远海区高一个数量级。 远海区：含菌数低。 垂直分布上，距海面0-10m，由于阳光照射，细菌数量较低，浮游藻类数量 较高。 10-50m，微生物数量较多。 50m 以下，随深度增加微生物减少。 （6）地下水 微生物是地下水环境中唯一的栖息者，细菌是其中的优势类型。 特点：多数细菌群体被吸附或仅仅短暂的悬浮。活性较低。 3. 微生物生态学及相互作用 （1）环境条件的影响 虽然微生物普遍存在，但在特定环境中，只有一小部分微生物的代谢是活跃 的。 由于温度、pH 值、氧气浓度等因素影响微生物群落的组成、生长速率和酶 含量，这些环境条件不仅能影响微生物参与的转化速率，有时还能成为这些反应 能否进行的控制因素。 许多烃类在好氧条件下可生物降解，但在缺氧条件下的存在要持久得多。 在高度还原条件下可观察到某些有机氯溶剂（如CCl4 ）的生物转化，而在有 氧条件下，这些化合物却是持久性的。 （2）物种间的协同作用 一个特定的转化过程可能需要物种间的协同作用。 例如，3-氯苯甲酸的生物降解需要细菌的协同作用： 第一种微生物从芳环上移去氯原子； 第二种微生物继续降解苯甲酸根，第二种微生物产生的氢气可被第一种微生 物利用，也可被其他微生物用来将CO 转化为甲烷； 2 第三种微生物利用醋酸根产生甲烷。 由于防止了中