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微生物对环境污染物的生物转化机制近年来，环境污染日益严重，给人类的生活环境和健康带来了巨大的威胁。
而微生物作为自然界中的重要组成部分，对环境污染物的生物转化起着重要的作用。
本文将重点探讨微生物在环境污染物降解中的生物转化机制。
1. 微生物降解的基本原理微生物降解是指微生物利用环境中的有机化合物，通过生物化学反应将其转化为无机物或者较简单的有机物的过程。
这种生物转化的基本原理在于微生物通过代谢活动产生的酶类，可以降解复杂的有机化合物为较简单的分子。
这些酶类可以分解各类有机物，使得其分子结构发生改变，并最终将有机污染物转化为无害的物质。
2. 微生物降解的类型微生物降解可分为不同的类型，包括生物氧化、生物还原、生物酸化、生物甲烷化等。
其中，生物氧化是最常见的一种类型。
通过微生物的代谢活动，有机化合物与氧发生反应，产生CO2和H2O。
而生物还原则是指微生物利用底物作为电子受体，将有机化合物还原为较简单的产物。
生物酸化则是指微生物利用有机物进行代谢，产生酸性化合物。
生物甲烷化是一种细菌将有机物转化为甲烷气体的过程。
3. 微生物降解机制的影响因素微生物降解机制的效率受多种因素的影响。
其中，环境因素是一个重要的影响因素。
温度、湿度、pH值等环境条件的变化都会对微生物降解机制产生影响。
此外，污染物的特性也会对微生物降解机制产生影响。
不同种类的微生物对不同的污染物有着不同的适应能力，因此在实际应用中，应根据具体情况选择合适的微生物种类来进行降解处理。
4. 应用前景与挑战微生物降解技术在环境治理中具有广阔的应用前景。
相比于传统的物理化学方法，微生物降解技术具有成本低、无二次污染等优势。
同时，在生物转化的过程中，微生物还会产生一些有益的降解产物，如土壤改良剂、肥料等。
然而，微生物降解技术也面临着一些挑战。
例如，某些环境污染物存在难降解性，需要寻找更具活性的微生物菌种来进行降解；同时，微生物的不受控性也使得其在实际应用中存在一定的风险。
（生物科技行业）微生物对污染物的降解和转化微生物对污染物的降解和转化•有机污染物生物净化（天然物质、人工合成物质）•无机污染物生物净化第壹节有机污染物的生物净化机理•净化本质——微生物转化有机物为无机物•依靠——好氧分解和厌氧分解壹、好氧分解•细菌是其中的主力军•原理：好氧有机物呼吸•C→CO2+碳酸盐和重碳酸盐•H→H2O•N→NH3→HNO2→HNO3•S→H2SO4•P→H3PO4•二、厌氧分解•厌氧细菌•原理：发酵、厌氧无机盐呼吸C→RCOOH（有机酸）→CH4 + CO2•N→RCHNH2COOH→NH3（臭味）+ 有机酸（臭味）•S→H2S（臭味）•P→PO43-•水体自净的天然过程中厌氧分解（开始）→好氧分解（后续）第二节各类有机污染物的转化壹、碳源污染物的转化•包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。
1．纤维素的转化•β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4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，其中均含有大量纤维素。
A．微生物分解途径B．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。
•放线菌——链霉菌属。
•真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。
•需要时能够向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。
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。
•分解过程•分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。
•许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。
霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。
3．木质素的转化自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？•确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的有软腐菌。
黄孢原平毛革菌(Phanerochaetechrysosprium)是白腐真菌的壹种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。
微生物对污染物的降解作用分析随着工业化和城市化的发展，大量污染物排放已经成为日益凸显的环境问题。
而微生物可以通过降解污染物，有助于净化环境，保护生态系统的健康。
本文将对微生物对污染物的降解作用进行分析。
一、微生物的分类及其对污染物的降解能力微生物是一种非常广泛的生物类群，包括细菌、真菌、原生生物等。
不同类型的微生物在对污染物的降解方面有着不同的能力。
1. 细菌细菌是一类广泛存在的单细胞生物，有些细菌具有较强的降解污染物的能力。
例如一些细菌可以利用苯环化合物作为生长基质，促进苯环的降解。
此外，一些硝化细菌和反硝化细菌能够利用氨氮和硝酸盐等物质，参与氮循环过程中的氮去除，使得水体中的氮污染得到减缓。
2. 真菌真菌是一类多细胞生物，也有着较好的降解能力。
例如白腐菌和褐腐菌等木材降解菌能够降解树木中的纤维素和木质素，有助于种植园林和森林保护。
3. 原生生物原生生物属于单细胞生物，是一种广为存在的微生物，也能够参与污染物的降解过程。
例如，一些支原体可以降解有机物，促进土壤的微生物生长和代谢。
二、微生物对污染物的降解机制微生物通过代谢和代谢产物的酸性反应来降解污染物。
首先，微生物将污染物转化成可利用的能源，然后将能量转化为物质，从而促进污染物的降解和去除。
一些微生物能够直接通过代谢来降解有机物，例如细菌可以利用苯环化合物作为生长基质并促进其降解。
另一些微生物可以通过切割和氧化还原的过程降解有机物，例如一些真菌能够分泌酵素降解树木中的木质素和纤维素，降解树木中的有机物。
此外，氨氮和硝酸盐等物质在微生物代谢过程中也会被降解。
硝化细菌能够将氨氮转化为硝酸盐，然后反硝化细菌能够将硝酸盐转化为氮气和氧气等物质。
三、微生物在环境治理中的应用微生物在环境治理中有着广泛的应用。
例如在土壤污染治理中，添加细菌菌剂和真菌能够提高土壤颗粒结构、有机质含量和食物链的稳定性，有助于实现土壤污染的修复和治理。
在水体净化方面，添加硝化细菌和反硝化细菌能够将水中的氨氮和硝酸盐转化为氮气和氧气等物质，降低氮污染。
微生物对食品中污染物的降解与清除食品安全一直是人们关注的焦点之一，而食品中的污染物也是影响食品安全的一个重要因素。
微生物，作为一类重要的生物资源，具有许多优秀的降解和清除污染物的能力。
本文将探讨微生物在食品中污染物降解和清除方面的应用，以及一些常见的微生物降解污染物的例子。
一、微生物对食品中污染物的降解微生物在食品中降解污染物的过程中起到了关键作用。
它们可以分解和转化食品中的有机污染物，将其转化为无毒的物质，从而保护食品的质量和安全。
1. 微生物对农药的降解农药在农田使用过程中往往会残留在农产品中，给人们的健康带来潜在威胁。
许多微生物，如细菌、真菌和放线菌等，具有对农药进行降解的能力。
它们可以通过酶的作用将农药分解为无毒的物质，或通过吸附和转化过程将农药从食品中清除。
2. 微生物对重金属的降解重金属在食品中的积累对人体健康有潜在的危害。
许多微生物，如铜绿微囊藻、蓝绿藻和微生物泥球等，具有对重金属进行降解的能力。
它们可以通过吸附和转化的方式将重金属离子从食品中去除，减少对人体的损害。
3. 微生物对致病菌的降解食品中的致病菌是食品安全的一个重要威胁。
许多微生物，如乳酸菌和产生抗菌物质的细菌等，具有对致病菌进行降解的能力。
它们可以通过产生抑制物质或竞争性生长的方式，抑制或清除食品中的致病菌，保证食品的安全性。
二、微生物对食品中污染物的清除除了直接降解污染物，微生物还可以通过其他方式清除食品中的污染物，从而提高食品的质量和安全。
1. 微生物的降解代谢产物微生物在降解食品中有机污染物的过程中，会产生一些代谢产物。
这些代谢产物对原有的有毒物质进行进一步的转化和分解，从而清除食品中的污染物。
例如，一些细菌在降解乙醛时会产生乙酸，乙酸对人体无毒，可以有效地清除乙醛对人体健康的影响。
2. 微生物的吸附作用微生物表面具有一些特殊的吸附结构，可以吸附食品中的污染物。
这些微生物可以通过与食品中的污染物结合，从而将污染物固定在微生物上，并随微生物一同被排出体外，实现清除污染物的效果。
环境微生物对环境污染物的降解作用在地球上生存的生物体都需要呼吸，摄取食物，排出代谢产物等基本生物学生命功能，这些过程不可避免地会导致环境污染。
随着人类社会的飞速发展，环境污染所带来的影响愈加凸显。
为了减少环境污染对人类社会的影响，人们开始关注环境微生物对环境污染物的降解作用。
环境微生物是指生活在各种自然环境中的微生物，包括细菌、真菌、藻类等。
它们是安全、经济、高效的环境修复工具，被广泛应用于各种环保领域。
环境微生物通过其代谢活动将有毒污染物转化为无害物质或低毒物质，可以对各种环境污染物起到很好的解毒效果。
污染物种类繁多，环境微生物降解的污染物也异常广泛。
其中具有代表性的有：石油和石油衍生物、氯氟化合物、农药、有机化合物等。
下面列举几种环境微生物降解污染物的案例。
石油和石油衍生物是一类有机化合物，其主要成分是碳氢化合物，包括石油、柴油、沥青等。
石油污染对人类和自然环境都会带来极大的危害。
但是石油降解菌可以消耗石油中的有机化合物，将其转化为无害物质。
在石油泄漏事件中，通过使用石油降解菌可以对石油污染水域进行有效的修复。
氯氟化合物是一类有机污染物，其代表性物质包括氯苯、氯乙烯、四氯化碳等。
这些有机污染物具有强烈的毒性，不仅对人体造成危害，还对地球大气层产生巨大的破坏作用。
研究发现，某些细菌和真菌可以降解氯氟化合物，将其转化为无害物质。
农药是一种广泛应用于农业生产中的化学物质，其主要作用是保护农作物免受害虫侵害。
由于这些农药在使用过程中经常越过作物界限进入土壤和水源，引起了严重的环境问题。
通过使用一些细菌和真菌可以有效地分解这些污染物，减少其对环境和人健康的影响。
有机化合物是一类物质，其化学结构中含有碳-氢键。
其中一些有机化合物像甲烷、醋酸乙烯酯等是非常常见的污染物。
这些污染物在大量排放时对环境造成重大危害。
研究人员发现，某些细菌和真菌可以分解这些污染物，将其转化为无害物质。
总之，环境微生物对环境污染物的降解是一种非常神奇的现象。
（生物科技行业）微生物对污染物的降解和转化 微生物对污染物的降解和转化 • 有机污染物生物净化（天然物质、人工合成物质）
• 无机污染物生物净化 第一节有机污染物的生物净化机理 • 净化本质——微生物转化有机物为无机物 • 依靠——好氧分解与厌氧分解 一、好氧分解
• 细菌是其中的主力军
• 原理：好氧有机物呼吸 • C→CO2
+碳酸盐和重碳酸盐
• H→H2
O
• N→NH3→HNO2→HNO3
• S→H2SO4
• P→H3PO4
•二、厌氧分解•厌氧细菌
•原理：发酵、厌氧无机盐呼吸C→RCOOH（有机酸）→CH4 + CO2 • N→RCHNH2COOH→NH3
（臭味） + 有机酸（臭味）
• S→H2
S（臭味）
• P→PO
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• 水体自净的天然过程中 厌氧分解（开始）→好氧分解（后续）第二节各类有机污染物的转化
一、碳源污染物的转化 • 包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。 1．纤维素的转化
• β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4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，其中均含有大量纤维素。
A．微生物分解途径 B．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。 • 放线菌——链霉菌属。 • 真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。 • 需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。 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。 • 分解过程 • 分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。 • 许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。
3．木质素的转化自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？
•确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的有软腐菌。 黄孢原平毛革菌(Phanerochaetechrysosprium)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。*木质素降解的意义何在呢？（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
• 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 （三）石油的转化
• 提问：什么是石油？ • 石油是含有烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物的复杂混合物。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。
•1．石油成分的生物降解性•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 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 3．石油的降解机理
A．链烷烃的降解 B．无支链环烷烃的降解 C．芳香烃 • 芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分解。
（四）人工合成的难降解有机化合物的生物降解 1. 氯苯类 • 用途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热载体、油墨等都含有）
• 危害：急性中毒，是一种致癌因子（米糠油事件） • 降解菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌以及沙雷氏菌的突变体
• 通过共代谢完成氯苯的完全降解。 2．洗涤剂 • 可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。 我国目前生产的洗涤剂属于阴离子型烷基苯磺酸钠。较早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（ABS）：甲基分支干扰生物降解，链末端与4个碳原子相连的季碳原子抗攻击的能力更强。
• 危害：ABS可以在天然水体中存留800h以上，使这得接纳他的水体长时间保持，产生大量泡沫，引起水体缺氧。 • 为使洗涤剂易于生物降解，人们将ABS的结构改变为线性的直链烷基苯磺酸盐（LAS）：
• 由于减少了分支，它的生物分解速度大为提高。 A．降解洗涤剂的微生物
• 细菌——假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱单胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌
• 放线菌——诺卡氏菌 • 由于这些微生物的作用，虽然每年排放入环境中的洗涤剂数量逐年递增，但环境中并没有发生洗涤剂的明显增加。因而洗涤剂一般不会引起环境的有机污染。洗涤剂目前存在的问题主要是洗涤剂中的添加剂聚磷酸盐造成的水体富营养化问题。
B．洗涤剂的降解机理
3.塑料 • 塑料在环境中积累有哪些危害？ • 危害：白色污染 •对微生物无影响 •（1）.土地板结•（2）.被海鸟及海洋哺乳动物误食，致使这些动物消化系统停滞，引起死亡。具报道每年海洋中死于废弃塑料的海鸟和海洋哺乳动物，数目之多令人触目惊心。
•（3）.影响景观•目前发现能降解塑料的微生物，种类很少，而且降解速度缓慢。他们主要是细菌、放线菌、曲霉中的某些成员。
• 提问：如何解决塑料的难降解问题？ • （1）限制使用不可降解塑料 • （2）开发可降解塑料 • 光降解、高填充碳酸钙、填充淀粉、淀粉改性塑料、 化学合成或用微生物、转基因植物直接生产可生物降解的塑料； 4.农药 • 如杀虫剂、除草剂等 • 化学成分：有卤素、磷酸基、氨基、硝基、羟基及其它取代物的简单烃骨架（有机磷、有机锡、有机氯等）。
• 相比较其它取代基团而言，微生物对卤素取代基往往不适应，因而随着卤素取代基数量的增多，农药的生物可降解性大幅度下降。水中来源：农田土壤的灌溉水或雨水
• 危害：生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸变） • 最典型的一个例子就是杀虫剂DDT（二氯二苯三氯乙烷），由于氯代基数量大，在自然界的半衰期长达半年以上，由于DDT不溶于水而易溶于脂肪，因而可在动物脂肪组织中堆积，并沿着食物链在逐级向上不断积累，引起生物各种急慢性中毒。
•降解农药的微生物： •细菌——假单胞菌、芽孢杆菌、产碱杆菌、黄杆菌 •放线菌——诺卡氏菌 •真菌——曲霉 •这些微生物往往需共代谢将农药逐级降解。二、氮源有机污染物的转化
• 蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。 •（一）蛋白质的转化•水中来源：生活污水、屠宰废水、罐头食品加工废水、制革废水
等
1．降解蛋白质的微生物 •种类很多•好氧细菌——链球菌和葡萄球菌
•好氧芽孢细菌——枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌及马铃薯芽孢杆菌 •兼性厌氧菌——变形杆菌、假单胞菌 •厌氧菌——腐败梭状芽孢杆菌、生孢梭状芽孢杆菌 •此外，还有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及链霉菌(放线菌)。 2．降解机理 3.典型含氮有机物的转化 • 氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈类化合物及硝基化合物 • 水中来源：化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等。 • 危害：生物毒害、环境积累 A．降解这些物质的微生物 • 细菌——紫色杆菌、假单胞菌 • 放线菌——诺卡氏菌 • 真菌——氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌(茄科病镰刀霉)、木霉及担子菌等 B．降解机理 第三节无机污染物的转化
• 主要的无机污染物有 • 磷酸盐、氨氮及硝酸盐、金属离子等 • 水中来源及危害： • 磷酸盐——洗涤剂中作为软水剂使用的磷酸盐、土壤 • 危害：富营养化 • 氨氮硝酸盐——工业废水和使用硝酸盐化肥的农田冲蚀水 • 危害富营养化 • 金属离子——采矿、冶金、化工等行业的废水 • 危害：生物中毒 一、磷酸盐的转化
• 洗涤剂中的磷酸盐为可溶性的磷酸钠 • 土壤中的磷酸盐则主要是难溶的磷酸钙 微生物产酸同化作用合成自身土壤中的难溶磷酸盐—————→可溶性磷酸盐————→卵磷脂、核酸、ATP
• 洗涤剂中的可溶性磷酸盐————→卵磷脂、核酸、ATP
• 厌氧条件下，磷酸盐还可以被梭状芽孢杆菌、大肠杆菌等还原为PH3
。（自燃
—鬼火）
二、氨氮及硝酸盐的转化 1．同化作用 • 被大多数微生物作为无机氮源营养物，产物为蛋白质、核酸等 2．异化作用 • 硝化细菌及反硝化细菌 • 硝化作用＋反硝化作用→N2
↑
三、金属离子 （一）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。
• （二）微生物转化 • 主要是氧化还原和甲基化作用。 1.汞的形式
• 无机汞（多难溶）： • Hg2
2+→Hg0+Hg2+
• 注：Hg2
2+=Hg+—Hg+
