10第十章 微生物对难降解物质的降解与转化污染控制微生物
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第10章微生物对污染物的降解与其在环境物质循环中的作用一、基本要求⑴理解微生物对纤维素、半纤维素、淀粉、脂肪、木质素、烃类的降解与转化(碳循环);⑵理解微生物对蛋白质水解与氨基酸转化、尿素的氨化、硝化作用、反硝化作用、固氮作用(碳循环)等(磷循环、硫循环)内容;⑶掌握影响微生物对环境污染物降解能力的因素。
二、教学重点与难点重点:影响微生物对环境污染物降解能力的因素三、教学内容(一)微生物对环境污染物的降解能力及影响因素1、微生物对物质降解与转化的特点(1)微生物个体微小,比表面积大,代谢速率大;(2)种类繁多,分布广泛,代谢类型多样;(3)微生物具有多种降解酶;(4)微生物繁殖快,易变异,适应性强;(5)微生物具有巨大的降解能力;质粒(Plasmid):染色体外遗传物质,是在原核微生物中除染色体外,还存在的一种较小的携带少量遗传基因的环状DNA分子。
质粒可用来培育优良菌种,或用作基因工程中基因转移的载体。
例如:多功能超级细菌的构建诱导酶突变体2、微生物对污染物降解与转化的途径(1)自然界中化学物质的降解的3种方式:这三种方式往往综合交叉进行。
光降解化学降解生物降解(Biodegradation):指由于生物的作用,把污染物大分子转会为小分子,实现污染物的分解或降解。
其中微生物所起的降解作用最大,故也称为微生物降解。
(2)微生物代谢活动中的化学作用(实质是酶反应)氧化作用还原作用脱羧作用水解作用脱氨基作用等3、影响微生物对物质降解转化作用的因素(1)影响微生物对物质降解转化作用的因素之一①微生物的代谢活性不同种类微生物对同一底物的反应不同;微生物在不同的生长时期的活性是不相同的,在对数期代谢最旺盛,活性最强。
微生物的种类组成决定化合物降解的方向和速度,同时微生物的种类组成又与环境中的化学物质有关。
②微生物的适应性驯化(Domestication):是一种定向选育微生物的方法与过程,通过人工措施使微生物逐步适应某特定条件,最后获得具有较高耐受力和代谢活性的菌株。
微生物对环境污染物降解和转化的研究进展人类的工业活动、农业生产和生活污水排放等都会导致环境污染,这些污染物会对环境、生态系统和人类健康造成不可逆的影响。
然而,微生物作为一种天然的生物降解剂,有着广泛的降解和转化污染物的能力。
在生物科学领域中,越来越多的研究者开始借助微生物来探究环境污染问题,为环境污染治理提供新的思路和方法。
本文将对微生物对环境污染物降解和转化的研究进展进行探讨。
一、微生物对常见环境污染物的降解微生物在自然界中广泛存在,包括细菌、真菌、放线菌、藻类等。
这些微生物可以利用环境中的污染物作为能量来源并将其转化成无害物质,从而减缓或消除环境污染。
下面我们将重点讨论微生物对常见环境污染物的降解。
1. 石油类化合物的降解由于石油的开采、运输、储存和使用等过程中往往伴随着泄露和溢漏事件,石油类化合物就成为一类常见的环境污染物。
研究表明,细菌能够利用石油类化合物作为碳源、能源和维生素,将其转化成二氧化碳和水等无害物质。
例如,石油脱氮菌、石油脱硫菌和石油酸性物质降解细菌等都能够有效地降解石油类化合物。
此外,真菌也被发现具有降解石油类化合物的能力,特别是白腐真菌和土壤放线菌等。
2. 氯化有机物的降解氯化有机物是一类广泛应用的化学物质,例如农药、染料、溶剂等。
然而,氯化有机物具有较强的毒性和耐久性,对环境和人类健康造成潜在的风险。
不过,许多微生物促进了氯化有机物的降解。
许多细菌和真菌都能降解氯代烷烃、氯化芳香烃和氯代丙烯酸酯等。
其中,脱氯菌是一类具有特殊能力的细菌,能够催化氯代烷烃的脱氯反应。
3. 难降解有机物的降解环境中还存在许多难降解的有机物,如多环芳香烃、半挥发性有机物和化学需氧量高等。
这些有机物可导致污染土壤、空气和水体,对生态系统和人健康造成重大危害。
幸运的是,细菌和真菌具有对这些难降解有机物进行降解的能力。
许多研究者利用这些微生物开发了一系列生物技术来降解这些有机物,例如生物滴滤池、生物氧化沟以及土壤生物修复等。
第⼗章VOC污染控制第⼗章挥发性有机物污染控制[教学⽬的] 通过本章的学习,使同学们了解VOCs 性质和来源,理解和掌握VOCs 污染的控制措施,包括燃烧法控制VOCs 、洗涤法控制VOCs 、冷凝法控制VOCs 、吸附法控制VO Cs 、⽣物法控制VOCs 污染。
[教学重点] 本章重点介绍各种VOCs 污染控制[教学难点] 冷凝法控制VOCs 污染,⽣物法控制VOCs 污染[教学⽅法及⼿段] 课堂讲授[课外作业][学时分配] 4学时[教学内容] (1)蒸汽压与蒸发;(2)VOCs 污染预防;(3)燃烧法控制VOCs 污染;(4)洗涤法控制VOCs 污染;(5)冷凝法控制VOCs 污染;(6)吸附法控制VOCs 污染;(7)⽣物法控制VOCs 污染第⼀节蒸⽓压与蒸发⼀、蒸⽓压蒸⽓压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据。
液体或固态物质的蒸汽压⼤⼩与温度有关。
温度越⾼,蒸⽓压越⼤。
空⽓中VOCs 的含量低,可视为理想⽓体,可⽤拉乌尔定律估算混合⽓体中VOCs 的含量。
拉乌尔定律:式中:y i ——⽓相中i 组分的摩尔分数(对理想⽓体=体积%/100); x i ——液体中i 组分的摩尔分数:p i ——纯组分i 的蒸⽓压; P ——总压。
为了计算⽓液平衡体系的有关多数,在热⼒学中,通常选⽤克劳修斯—克拉佩龙((Clausius -Clapyron)⽅程:(10-2) 式中:p ——与液相平衡的⽓体蒸⽓压,mmHg ;T ——系统温度,K ;A 和B ——由实验确定的经验常数。
通常情形下,实验数据可以⽤安托万(Antoine)⽅程更好地表⽰: )(lg C t B A p +-= (10-3) 式中:t ——温度,℃;A 、B 和C ——经验常数。
⼆、挥发与溶解在实际应⽤中.⼤部分有机物均置于与⼤⽓相通的容器内,因此,容易发⽣汽化,进⼈⼤⽓环境,引起污染。
部分有机物(如⼄烷、丙烷、丁烷)在室温时的蒸⽓压⼤于⼤⽓压,会剧烈沸腾,因此,此类物质必须加压密闭保存,作为燃料⽤的有机物如汽油、液化⽓等,在装卸、运输过程中都会因挥发排出⼤量的VOCs ,加剧⼤⽓环境的污染。