危险性化合物的微生物降解中国石油大学环境生物工程.pptxVIP

危险性化合物的微生物降解中国石油大学环境生物工程;危险性化合物（hazardous chemicals）——由于这些化学物质对人具有三致效应（致癌、致畸、致突变），故称之为危险性化合物。 理论上——微生物具有降解自然界产生的有机化合物的代谢机制，但是由于： 新合成的化合物结构新颖； 微生物对这些化合物无降解机制 因此新的化合物往往对微生物的降解表现出抗逆性 ;来 源——人工合成的农药、杀虫剂、除草剂、防腐剂、溶剂的主要成分或石油化工产品的中间产物 化学本质—脂肪烃、芳香烃类及其衍生物； 最常见的为多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、氯代烃（如三氯乙烷）、有机氮、有机氯、有机磷农药等 ;;环境生物工程学工作者的任务;;二、 微生物菌群的生态学地位 （微生物群落的生物降解功能）;Stirling等人(1976年)从环己烷上富集分离得到微生物群落： 诺卡氏菌属（Nocardia sp. ）（放线菌中一种）可独立分解环己烷，但只有在能提供生物素（维生素B族）的假单胞菌属（Pseudomonas）存在情况下才能生存。 假单胞菌属的角色 （1）提供特殊营养物质（主要是生长因子）（相当于“厨师”或“营养师”） 类似于我们肠道中的微生物为我们提供身体所需的维生素;在利用甲烷生产单细胞蛋白的微生物群落中分离得到四种微生物： 氧化甲烷的假单胞菌会受到体系中甲醇的毒害，体系中的生丝微菌确可将甲醇氧化去除。（该群落中的其余两个成员是黄细菌与不动杆菌） 。 对于甲烷的氧化， 生丝微菌的脚色 （2）去除生长抑制产物（相当于“大夫”或“环卫工”）;微生物之间构成了类似食物链的关系，如降解黑苔酚的3种细菌之间的关系，假单胞菌、扩展短杆菌、短小杆菌三者均可降解3，5-二羟基甲苯（又称苔黑酚），但后两者只有在假单胞菌首先生长后才能降解苔黑酚。 假单胞菌的角色 （3）改善单个微生物的基本生长参数（条件）（相当于“大哥大”或“大姐大”） 上述三类主要在简单有机物的降解中较为重要，对于复杂或异型有机物，危险性化合物和难降解化合物主要依靠下面四种类型生物代谢;;再如，除草剂茅草枯（达拉朋；α，α-二氯丙酸钠）的降解;（5）共代谢（相当于“友情客串” ） 共代谢——指某种生长底物和某种非生长底物（污染物，不作为生长必需的能源或碳源提供物）共用同一种酶的现象。生长底物是能被微生物用作为唯一碳源的物质。 共酶现象——是指一些污染物(非生长底物)不能作为微生物生长的唯一碳源,而只能在生长底物被利用时，通过微生物产生的酶，将该污染物转化为不完全的氧化物。 ;如;;有一种以上初始利用者存在， 每个初始利用者作用相同，都可以将某特殊污染物降解利用（区别于协同利用之处）但 混合菌群合力速率＞＞任何一个菌种单独降解速率 如对除草剂对硫磷和苯甲酸降解菌群中各种微生物均可独立在以上唯一碳源培养基上生存，但混合菌对其降解速度远高于各自单独降解速率 ？尚不清楚;确定某种污染物自然状态的生态降解菌群种类及其生态作用的目的？ 找出人工强化的关键所在 如 特定细菌的人工引入引发反应的加速进行？ 需要补充共代谢底物？ 补充电子受体（如硫酸盐）等？ 特定混合菌的固定化？;第二节 烃类化合物的微生物降解;2.1好氧混合菌培养条件下 （1）芳香族化合物的分解 在芳香族与杂环化合物分解过程中起重要作用的微生物有假单胞菌、无色杆菌、节杆菌、棒杆菌、诺卡氏菌、分枝杆菌、曲霉、青霉等，这些微生物都能不同程度地使芳香族与杂环化合物分解。;微生物分解芳香族化合物的方式有两种： 在酶的作用下直接将分子中的环状结构打开 芳香族化合物中大部分被微生物作用去掉环上的侧链基团，使之转变成儿茶酚（焦性儿茶酚，邻苯二酚 ）或原儿茶酸（3,4-二羟基苯甲醛 ）。 ;;芳香族化合物的生物降解 ;第23页/共46页;取代物 酚; ;地下水、土壤、江河湖泊底部、厌氧污泥、垃圾场 （1）单环芳烃及其衍生物 极为缓慢（如甲苯、苯在培养基条件下34d和64d后消失） 详细的降解机理尚不清楚，通过中间产物及放射性原子标记物（如H218O、14C）转化途径判断;（2）多环芳烃及其衍生物 试验数据报道 萘(C10H8 ，二环)(7mg/l)、苊(C12H10，三环)(0.4mg/l)(染料中间体)分别在45d、40d后检测不出。 含N、P、S的杂环芳烃（如喹啉C9H7N）在混合菌培养时也可转化，时间20～144d不等，具体机理不清 ;每年全世界产量估计8×105t，应用于各类工农业生产，如化工合成中间体、润滑剂、绝缘剂、传热介质、增塑剂、农药等 卤代烃——卤代芳烃（如氯代苯甲酸、氯酚类、氯苯类）和卤代脂肪烃;;卤原子的引入使生物降解性大大降低 如因何在呢？例如乙烯是三氯乙