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1、微生物与环境主要内容主要内容1 1 人类与环境人类与环境2 2 微生物与水体自净微生物与水体自净1 1 人类和环境人类和环境 1.1 1.1 人类环境的特点人类环境的特点1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康1.4 1.4 环境对人类健康影响的环境对人类健康影响的危险度评价危险度评价退退出出1.1 1.1 人类环境的特点人类环境的特点1.1.1 1.1.1 环境的组成环境的组成自然环境自然环境(natural environment) 社会环境社会环境(societal environment) - -自然环境自然环境空间位置：空间位置：海平面以下约海
2、平面以下约1212公里到海公里到海平面以上约平面以上约1010公里，亦称为生物圈公里，亦称为生物圈(biosphere)。 1.1 1.1 人类环境的特点人类环境的特点1.1 1.1 人类环境的特点人类环境的特点原生环境原生环境/ /次生环境次生环境- -原生环境原生环境(primitive environment)天然形成的未受到人为活动影响或影响较天然形成的未受到人为活动影响或影响较少的自然环境（生物地球化学性疾病）少的自然环境（生物地球化学性疾病）1.1 1.1 人类环境的特点人类环境的特点次生环境次生环境(secondary environment) 在人类活动影响下，发生了重大变化在
3、人类活动影响下，发生了重大变化的自然环境。的自然环境。 这种变化可产生有利或有害这种变化可产生有利或有害的影响，生产劳动微小次生环境的影响，生产劳动微小次生环境( (生产环生产环境境)- - 社会环境社会环境又称社会文化环境，可直接影响健康，又称社会文化环境，可直接影响健康，还可以影响自然环境和人的心理环境，还可以影响自然环境和人的心理环境，间接影响健康。间接影响健康。1.1 1.1 人类环境的特点人类环境的特点1.1.2 1.1.2 人类环境的生态平衡人类环境的生态平衡- -生态系统生态系统(ecosystem) 生物群落和其生存环境所构成生物群落和其生存环境所构成的系统。的系统。1.1 1
4、.1 人类环境的特点人类环境的特点食物链食物链( ( food chain )food chain ) 一种生物被另一种生物吞食，后者再一种生物被另一种生物吞食，后者再被第三种生物吞食，形成以食物连接起被第三种生物吞食，形成以食物连接起来的链锁关系来的链锁关系 食物链对环境中物质的转移和蓄积食物链对环境中物质的转移和蓄积有重要作用。有重要作用。1.1 1.1 人类环境的特点人类环境的特点1.1 1.1 人类环境的特点人类环境的特点生物富集生物富集(bio-enrichment) 环境中某些有毒物质可通过食物链环境中某些有毒物质可通过食物链传播使浓度逐级提高传播使浓度逐级提高1.1.3 1.1.
5、3 生态平衡生态平衡(ecologicalequilibrium)这是一种动态的平衡这是一种动态的平衡1.1.4 1.1.4 生态系统与人类健康生态系统与人类健康1.1 1.1 人类环境的特点人类环境的特点1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.2.1 1.2.1 环境污染与公害环境污染与公害1.2.1.1 1.2.1.1 环境污染环境污染(environmental pollution)人类排放的污染物超过了环境的自净能力，人类排放的污染物超过了环境的自净能力，使环境发生了不良变化，危害了人类的健使环境发生了不良变化，危害了人类的健康和生存，这就是环境污染。康和生存，这就是环境污染。酸 雾酸
6、 雨 赤赤 潮潮水华水华1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.2.1.2 1.2.1.2 公害公害(public nuisance)人为造成广泛的环境污染，严重危人为造成广泛的环境污染，严重危害居民健康、破坏生态。害居民健康、破坏生态。- -公害病公害病( (public nuisance disease)public nuisance disease)公害造成的地区性疾病公害造成的地区性疾病 - -公害事件公害事件( (public nuisance incident)public nuisance incident)严重的公害可引起许多居民患病或死亡严重的公害可引起许多居民患病或死亡日本
7、的水俣病日本的水俣病1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.2 1.2 环境污染环境污染物物- -光化学烟雾光化学烟雾(photochemical smoke)排排入入大大气气中中的的NOxNOx和和烃烃类类在在强强烈烈的的太太阳阳紫紫外外线线作作用用下下，发发生生光光化化学学反反应应产产生生具具有有很很强强刺刺激激性性的的浅浅蓝蓝色色烟烟雾雾。其其主主要要成成分分为为臭臭氧氧，过过氧氧酰酰基基硝硝酸酸酯酯、醛醛类类、酮酮类类等。等。光化学烟雾1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.2.2 1.2.2 环境污染物的来源环境污染物的来源 1.2.2.1 1.2.2.1 自然污染来源自然污染来源
8、1.2.2.2 1.2.2.2 人为污染来源人为污染来源生产性污染生产性污染/生活性污染生活性污染/其他污染其他污染- -生活性污染生活性污染垃圾、污水、粪便，室内空气污染（室内垃圾、污水、粪便，室内空气污染（室内燃烧产物、烹调油烟、香烟烟雾、装饰材燃烧产物、烹调油烟、香烟烟雾、装饰材料的挥发性有机物、建筑材料中的氡及空料的挥发性有机物、建筑材料中的氡及空调场所的微生物等调场所的微生物等) )。 1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.2 1.2 环境污染环境污染物物- -生产性污染生产性污染工业生产中的物理、化学因素、三废，工业生产中的物理、化学因素、三废，农业农药、化肥滥用等农业农药、化肥
9、滥用等 - -其他污染其他污染 如交通等如交通等 随着手机越来越普及，一些高分贝的个性化手机铃声逐渐成为人们的新宠，然而专家指出，如果手机铃声不加以控制，就很可能成为新的污染源。手机的铃声音量均可达80分贝以上，而经积分级器测试，距1米处，手机铃声平均为76分贝，距5米仍有60分贝，如果把手机放在耳边时可达129分贝；如果2部手机同时响起距1米可达80分贝，由此可见，手机铃声的确很“吵”据专家介绍，噪声一般来说，对于睡眠的理想值是30分贝，而脑力劳动是40分贝，体力劳动理想值是70分贝，一个声音超过80、90分贝的时候就会对人的生活造成一定的影响，比如降低人的工作效率，增加人的烦恼度，它还容易
10、引发工作场所的事故。专家说，手机铃声在公共场所频繁响动，对人们的工作、休息和交流都会造成一定干扰。为了防止手机铃声成为新的污染源，专家提醒人们不要把手机铃声音量调得过大，即使在公共场所使用手机时，也要注意不要影响他人来源：生活时报2002年10月22日基因污染基因污染环保新概念环保新概念紧跟新世纪到来的脚步，大量转基因生物及其产品被推向市场。现在，人们开始对转基因生物可能对环境及人类健康等方面造成的破坏感到担忧。于是，“基因污染”这个词出现了，并开始成为人们关注的问题之一。基因工程作物中的转基因能通过花粉(风扬或虫媒)所进行的有性生殖过程扩散到其它同类作物上，这已成为事实。这是一种遗传学上称为
11、“基因漂散”的过程。而这种人工组合的基因通过转基因作物或家养动物扩散到其它栽培作物或自然界野生物种并成为后者基因的一部分，在环境生物学上则称为“基因污染”。基因工程可能产生的生态危险性问题至少有以下几个方面：1、污染自然界的生物基因库2、影响自然界的生态平衡3、污染传统作物4、污染“微生态”菌群5、能够在自然界增殖和扩散- - 一次污染物一次污染物 (primary pollutant) 由污染由污染源直接排入环境，其物理和化学性状都未发源直接排入环境，其物理和化学性状都未发生改变的污染物，称为生改变的污染物，称为，或原发性污染物。或原发性污染物。 由一次污染物造成的环境污染称由一次污染物造成
12、的环境污染称一次污一次污染染。1.2 1.2 环境污染环境污染物物- -二次污染物二次污染物(secondary pollutant)一次污染物与环境中的其他物质发生反一次污染物与环境中的其他物质发生反应，形成物理、化学性状与一次污染物不同应，形成物理、化学性状与一次污染物不同的新污染物称为也称继发性污染物。的新污染物称为也称继发性污染物。 由二次污染物造成的环境污染称为由二次污染物造成的环境污染称为二次二次污染污染。1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.2.3 1.2.3 环境污染物的种类环境污染物的种类1.2.3.1 1.2.3.1 化学性污染物化学性污染物有害气体有害气体SOSO2 2
13、、COCO、NOxNOx等；重金属等；重金属HgHg、CdCd、PbPb、等；有机化合物如有机磷、等；有机化合物如有机磷、有机氯农药、有机溶剂等。有机氯农药、有机溶剂等。 1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.2.3.2 1.2.3.2 物理性污染物理性污染噪声、电离辐射、电磁辐射等噪声、电离辐射、电磁辐射等1.2.3.3 1.2.3.3 生物性污染物生物性污染物病原微生物，寄生虫等病原微生物，寄生虫等1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.2.4 1.2.4 污染物在环境中的转归污染物在环境中的转归1.2.4.1 1.2.4.1 污染物的迁移污染物的迁移
14、污染物可以通过生物富集产生生物放大污染物可以通过生物富集产生生物放大作用作用1.2.4.2 1.2.4.2 污染物的转化污染物的转化污染物通过理、化或生物学的作用，转污染物通过理、化或生物学的作用，转变成另一种物质变成另一种物质 我国其它酸雨区我国其它酸雨区：1、珠江三角洲及其北部、珠江三角洲及其北部2、杭州湾杭州湾1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.2.4.3 1.2.4.3 环境的自净环境的自净 (environmental self-purification)少量污染物一时性进入环境，少量污染物一时性进入环境，可经过自然过程的作用达到自然净化。可经过自然过程的作用达到自然净化。- -
15、 物理作用物理作用- - 化学作用化学作用- - 生物作用生物作用污染物经微生物作用可使有机物无机化污染物经微生物作用可使有机物无机化1.2 1.2 环境污染环境污染物物1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康 1.3.1 1.3.1 环境污染对健康影响的特点环境污染对健康影响的特点1.3.1.1 1.3.1.1 广泛性广泛性1.3.1.2 1.3.1.2 长期性长期性1.3.1.3 1.3.1.3 多样性多样性1.3.1.4 1.3.1.4 复杂性复杂性1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康1.3.1.1 1.3.1.1 广泛性广泛性污染影响范围大，人口多，对象广泛污染影响范围大，
16、人口多，对象广泛1.3.1.2 1.3.1.2 长期性长期性可长时间作用于人群，甚至终生可长时间作用于人群，甚至终生1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康1.3.1.3 1.3.1.3 多样性多样性特异性、非特异性损害，局部的、全身特异性、非特异性损害，局部的、全身的，急性、慢性的，近期、远期的，急性、慢性的，近期、远期1.3.1.4 1.3.1.4 复杂性复杂性各种因素的联合作用各种因素的联合作用1.31.3.2 .2 环境污染对人体健康的危害环境污染对人体健康的危害1.1.3.2.1 3.2.1 急性作用急性作用(acute effect)污染物一次大量或污染物一次大量或2424小时
17、内多次接触机体后，小时内多次接触机体后，在短时内使机体发生急剧的毒性损害。在短时内使机体发生急剧的毒性损害。1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康1.3.2.2 1.3.2.2 慢性作用慢性作用( (chronic effect)chronic effect)污染物浓度较低，长期反复对机体作用污染物浓度较低，长期反复对机体作用时所产生的危害。时所产生的危害。-慢性作用慢性作用毒物在体内的蓄积（物质蓄积）或由于毒毒物在体内的蓄积（物质蓄积）或由于毒物对机体微小损害的累积（机能蓄积）所物对机体微小损害的累积（机能蓄积）所致。致。 慢性作用表现为慢性
18、中毒和慢性非特异性慢性作用表现为慢性中毒和慢性非特异性影响影响1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康- -慢性中毒慢性中毒引起特定功能或器质性改变后出现的引起特定功能或器质性改变后出现的疾病状态。疾病状态。水俣病水俣病(Minamata disease，甲基汞污染甲基汞污染) )痛痛病痛痛病(Itai-itai disease，镉污染镉污染) )慢性非特异性影响慢性非特异性影响 是指影响机体正常生长发育和功能，使机是指影响机体正常生长发育和功能，使机体的非特异免疫功能下降，导致受污染区体的非特异免疫功能下降，导致受污染区的人群抵抗力下降，发病率
19、死亡率增加等。的人群抵抗力下降，发病率死亡率增加等。1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康1.3.3.3 1.3.3.3 远期作用远期作用( (remote effect) - - 致突作用致突作用 ( (mutagenesis)mutagenesis)化学致突变物占重要地位。化学致突变物占重要地位。 - - 致癌作用致癌作用 ( (carcinogenesis) carcinogenesis) - - 致畸作用致畸作用 ( (teratogenesisteratogenesis) ) 1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康1.3.3.4
20、 1.3.3.4 间接效应间接效应- - 温室效应温室效应(greenhouse effect)燃料燃烧产生大量燃料燃烧产生大量COCO2 2，使大气中使大气中COCO2 2含量增含量增加，加，COCO2 2能吸收红外线等长波辐射，使气温能吸收红外线等长波辐射，使气温变暖，并妨碍地面散热，致地球表面气温上变暖，并妨碍地面散热，致地球表面气温上升。升。1.3.4 1.3.4 臭氧层的破坏臭氧层的破坏臭氧层能吸收短波紫外线。臭氧层能吸收短波紫外线。 由于人类大量生产与使用氯氟烃由于人类大量生产与使用氯氟烃( (chlorofluorocarbons, 氟利昂，氟利昂，CFCs) )。 接触过量的短
21、波紫外线可使皮肤癌和白接触过量的短波紫外线可使皮肤癌和白内障等发病增加。内障等发病增加。 1.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康在离地面在离地面10105050公里的大气平流层中，公里的大气平流层中，集中了大气中约集中了大气中约9090的臭氧，的臭氧，这一层大气层称为臭氧层。这一层大气层称为臭氧层。臭氧由三个氧原子组成，而臭氧由三个氧原子组成，而且非常稀少；且非常稀少；1 1千万个大气千万个大气分子中只有三个臭氧分子。分子中只有三个臭氧分子。这层薄薄的臭氧有效遮挡住阳光中有害的紫外线,臭氧层就象撑在空中的一把伞，保护着地球上的生灵免遭短波紫外线的伤害.一九二八年，CFCs(氟氯氟烃)这种
22、“神奇气体”被发明，并在商业上得以广泛的应用。CFCs不溶于水，径直上升至平流层，正在把臭氧层吃光随着臭氧层的破坏，越来越多的短波辐射透射到地球表面臭氧空洞臭氧空洞1、自然原因：太阳黑子爆炸时发出许多带电质子，轰击地球上层大气，对臭氧层破坏； 另外，南极上空的上升气流把臭氧含量较高的中层大气输送到上层，从而降低了那里的含量2、人为原因：冷冻剂、消毒剂、发泡剂和灭火剂等化学制品在使用时排放的氟氯烃使臭氧变成纯氧从而破坏臭氧层。O31.3 1.3 环境污染与健康环境污染与健康1.3.5 1.3.5 酸雨酸雨 pHpH值小于值小于5.655.65 酸雨中起主要作用的是酸雨中起主要作用的是H H2 2
23、SOSO4 4和和HNOHNO3 3，母质气体主要是硫氧化物和氮氧化物。母质气体主要是硫氧化物和氮氧化物。1.4 1.4 环境对人类健康影的危险度评价环境对人类健康影的危险度评价 1.1.4.1 4.1 危险度评价危险度评价( risk assessment ) 对环境中有害因素可能引起的健康效应对环境中有害因素可能引起的健康效应及其危害程度进行定性和定量的评价，并预及其危害程度进行定性和定量的评价，并预测环境有害因素在接触人群中可能引起的有测环境有害因素在接触人群中可能引起的有害效应的检出率或病死率害效应的检出率或病死率1.4 1.4 环境对人类健康影的危险度评环境对人类健康影的危险度评价价
24、1.4.2 1.4.2 评价的四个阶段评价的四个阶段 1.4.2.1 1.4.2.1 危害鉴定危害鉴定(hazard identification，定性评价阶段）定性评价阶段）: : 判断某物质对各种生物系统和人的毒性和判断某物质对各种生物系统和人的毒性和危害性。危害性。 1.4 1.4 环境对人类健康影的危险度评环境对人类健康影的危险度评价价1.4.2.2 1.4.2.2 暴露评定暴露评定 (exposure assessment)没有确切的暴露资料，就无法评价没有确切的暴露资料，就无法评价该物质对人群产生的危害。该物质对人群产生的危害。1.4.3.3 1.4.3.3 剂量剂量反应关系评定反
25、应关系评定 (dose-response assessment) 是指一定剂量的化学或物理因素与机体是指一定剂量的化学或物理因素与机体接触后，产生某种效应的个体数在群体中所接触后，产生某种效应的个体数在群体中所占比率。占比率。 危险度评价的核心部分危险度评价的核心部分/ /定量评价阶段定量评价阶段的开始。的开始。 1.4 1.4 环境对人类健康影的危险度评价环境对人类健康影的危险度评价1.4.3.4 1.4.3.4 危险度特征分析危险度特征分析 (risk characterization) 计算求得危险人群计算求得危险人群( (暴露组暴露组) )的反应率，的反应率，即该人群的健康危险度。即该
26、人群的健康危险度。 主要根据求得的剂量主要根据求得的剂量反应关系与暴露反应关系与暴露组的暴露特征的数据通过数学模式推算。组的暴露特征的数据通过数学模式推算。 1.4 1.4 环境对人类健康影的危险度评价环境对人类健康影的危险度评价 1.5.1 1.5.1 环境保护是我国的基本国策环境保护是我国的基本国策环境保护基本方针环境保护基本方针 1.5 1.5 环境污染的防制对策环境污染的防制对策1.5 1.5 环境污染的防制对策环境污染的防制对策1.5.2 1.5.2 环境污染的防制措施环境污染的防制措施主要从环境污染源和立法方面入手主要从环境污染源和立法方面入手1.5.2.1 1.5.2.1 治理工
27、业治理工业“三废三废”：是防止环境污：是防止环境污染的主要措施染的主要措施1.5.2.2 1.5.2.2 预防农药污染：合理利用农药，减预防农药污染：合理利用农药，减少农药残留少农药残留 1.5 1.5 环境污染的防制对策环境污染的防制对策1.5.2.3 1.5.2.3 预防生活性污染预防生活性污染生活污水垃圾、医院污水垃圾生活污水垃圾、医院污水垃圾1.5.2.4 1.5.2.4 制定完善的环境保护法律、制定完善的环境保护法律、法规和保证体系法规和保证体系2 2 微生物与水体自净微生物与水体自净2.1 2.1 有机污染物生物净化有机污染物生物净化2.2 2.2 天然物质、人工合成物质天然物质、
28、人工合成物质2.3 2.3 无机污染物生物净化无机污染物生物净化2.1 2.1 有机污染物的生物净化有机污染物的生物净化l净化本质净化本质微生物将其转化为无机物微生物将其转化为无机物l机理机理好氧分解与厌氧分解好氧分解与厌氧分解2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 好氧分解好氧分解好氧分解好氧分解l细菌细菌l l原理原理原理原理：好氧有机物呼吸好氧有机物呼吸 l C CO2 + 碳酸盐和重碳酸盐碳酸盐和重碳酸盐l H H2Ol N NH3 HNO2 HNO3l S H2SO4l P H3PO42.1.2 2.1.2 2.1.2 2.1.2 厌氧分解厌氧分解厌氧分解厌氧分解 厌氧细菌厌
29、氧细菌原理：原理：原理：原理：发酵、厌氧无机盐呼吸发酵、厌氧无机盐呼吸无毒无臭！无毒无臭！ 矿化盐矿化盐2.1 2.1 有机污染物的生物净化有机污染物的生物净化lC RCOOH（有机酸）有机酸）CH4 + CO2lN RCHNH2COOH NH3（臭味臭味臭味臭味） + 有机酸（有机酸（臭味臭味臭味臭味）lS H2S（臭味臭味臭味臭味）lP PO43-l l水体自净的天然过程中水体自净的天然过程中水体自净的天然过程中水体自净的天然过程中厌氧分解（开始厌氧分解（开始） 好氧分解（后续）好氧分解（后续）2.12.1有机污染物的转化有机污染物的转化2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 碳源
30、污染物的转化碳源污染物的转化碳源污染物的转化碳源污染物的转化l包括糖类、蛋白质、脂包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化类、石油和人工合成的有机化合物等合物等。- - 糖类污染物糖类污染物糖类污染物糖类污染物哪些糖类会成为污染物？哪些糖类会成为污染物？难难溶溶的的多多糖糖，主主要要是是纤纤维维素素、半半纤纤维维素素、果果胶胶质质、木木质素、淀粉质素、淀粉。- 纤维素的转化纤维素的转化l葡葡 萄萄 糖糖 高高 聚聚 物物 ， 每每 个个 纤纤 维维 素素 分分 子子 含含140010000个葡萄糖基（个葡萄糖基（1-4糖苷键）。糖苷键）。l l来来来来源源源源：棉棉纺纺印印染染废废水水、
31、造造纸纸废废水水、人人造造纤纤维维废废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。 *分解途径分解途径* 分解纤维素的微生物分解纤维素的微生物l好氧细菌好氧细菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌l厌厌氧氧细细菌菌产产纤纤维维二二糖糖芽芽孢孢梭梭菌菌、无无芽芽孢孢厌厌氧氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。l放放 线线 菌菌链霉菌属。链霉菌属。l真真 菌菌青青霉霉菌菌、曲曲霉霉、镰镰刀刀霉霉、木木霉霉及及毛毛霉。霉。- 半纤维素的转化半纤维素的转化l存存在在于于植植物物细细胞胞壁壁的的杂杂多多糖糖。造造纸纸废废水水和和人人造造
32、纤纤维废水中含半纤维素。维废水中含半纤维素。* * 分解过程分解过程分解过程分解过程 TCA循环循环 聚糖酶聚糖酶 CO2 + H2O 半纤维素半纤维素 单糖单糖 + 糖醛酸糖醛酸 H2O 各种发酵产物各种发酵产物 厌氧分解厌氧分解* *分解半纤维素的微生物分解半纤维素的微生物分分解解纤纤维维素素的的微微生生物物大大多多数数能能分分解解半半纤纤维素：维素：芽芽孢孢杆杆菌菌、假假单单胞胞菌菌、节节细细菌菌、放放线线菌菌、根根霉霉、曲曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。木质素模式图木质素模式图木质素模式图木质素模式图Lignin Lignin 木质素木质素木质素木质素木质
33、素木质素 空腔空腔 纤维素纤维素3木质素的转化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，木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中，由松由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。香豆醇香豆醇香豆醇香豆醇松柏醇松柏醇松柏醇松柏醇芥子醇芥子醇芥子醇芥子醇聚合聚合交联交联自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？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，疑似的确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的只有软腐菌。只有软腐菌。黄孢原平毛革菌黄孢原平毛革菌黄孢原平毛革菌黄孢原平毛革菌(Phaneroc
34、haete chrysosprium)是是白腐真菌白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。丝核菌科。白腐白腐树皮上木质素被该菌分树皮上木质素被该菌分解后漏出白色的纤维素部分解后漏出白色的纤维素部分。* *木质素降解的意义何在呢？如何实现工业化白腐菌降木质素降解的意义何在呢？如何实现工业化白腐菌降解木质素呢？解木质素呢？2.1.2 2.1.2 氮源有机污染物的转化氮源有机污染物的转化l蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。- - 蛋白质的转化蛋白质的转化蛋白质的
35、转化蛋白质的转化水水中中来来源源： 生生活活污污水水、屠屠宰宰废废水水、罐罐头头食食品品加加工工废废水水、制革废水等制革废水等* * * * 降解蛋白质的微生物降解蛋白质的微生物降解蛋白质的微生物降解蛋白质的微生物 好好 氧氧 细细 菌菌 链球菌和葡萄球菌链球菌和葡萄球菌 好好氧氧芽芽孢孢细细菌菌枯枯草草芽芽孢孢杆杆菌菌、巨巨大大芽芽孢孢杆杆菌菌、蜡蜡状状芽芽孢孢杆杆菌菌及及马马铃铃薯薯芽芽孢杆菌孢杆菌 兼兼 性性 厌厌 氧氧 菌菌变形杆菌、假单胞菌变形杆菌、假单胞菌 厌厌 氧氧 菌菌腐败梭状芽孢杆菌、生孢梭状芽孢杆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
36、此外，还有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及链霉菌(放线菌放线菌)。* * 降解机理降解机理降解机理降解机理反硝化反硝化N2* * * *典型含氮有机物的转化典型含氮有机物的转化典型含氮有机物的转化典型含氮有机物的转化l氰氰化化物物、乙乙腈腈、丙丙腈腈、正正丁丁腈腈、丙丙烯烯腈腈等等腈腈类类化化合物合物及及硝基化合物硝基化合物 l水水中中来来源源：化化工工腈腈纶纶废废水水、国国防防工工业业废废水水、电电镀镀废水等。废水等。l危危 害：生物毒害害：生物毒害 、环境积累、环境积累* * * * 降解这些物质的微生物降解这些物质的微生物降解这些物质的微生物降解这些物质的微生物l细细 菌菌紫色杆菌、假单胞菌紫
37、色杆菌、假单胞菌l放线菌放线菌诺卡氏菌诺卡氏菌l真真 菌菌氧氧化化性性酵酵母母菌菌和和霉霉菌菌中中的的赤赤霉霉菌菌(茄茄科病镰刀霉科病镰刀霉)、木霉及担子菌等、木霉及担子菌等 * * * * 降解机理降解机理降解机理降解机理a. a.氰化物氰化物氰化物氰化物l5HCN + 5.5O2 5CO2 + H2O + 5NH3b.b.有机腈有机腈有机腈有机腈 担子菌还能利用甲醛、氨水和氢氰酸在腈合成酶的担子菌还能利用甲醛、氨水和氢氰酸在腈合成酶的作用下缩合成为作用下缩合成为氨基乙腈，进而合成为丙氨酸氨基乙腈，进而合成为丙氨酸 HCN CH3COH CH3CHNH2CN CH3CHNH2COOH 甲醛甲
38、醛甲醛甲醛 氨基乙腈氨基乙腈氨基乙腈氨基乙腈 丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸2.1.2.1.3 3 油脂的转化油脂的转化l水水中中来来源源：毛毛纺纺、毛毛条条厂厂废废水水、油油脂脂厂厂废废水水、肉肉联联厂厂废废水水、制制革革厂废水含有大量油脂厂废水含有大量油脂l降解油脂较快的微生物：降解油脂较快的微生物：l细细菌菌 荧荧光光杆杆菌菌、绿绿脓脓杆杆菌菌、灵杆菌灵杆菌l丝状菌丝状菌 放线菌、分支杆菌放线菌、分支杆菌l真菌真菌 青霉、乳霉、曲霉青霉、乳霉、曲霉l途径：途径：水解水解+ +氧化氧化- -石油的转化石油的转化什么是石油？什么是石油？l石石油油是是含含有有烷烷烃烃、环环烷烷烃烃、芳芳香香烃烃及及
39、少少量量非非烃烃化化合合物物的的复复杂杂混混合合物物。石石油油污污染染主主要要出出现现在在采采油油区区和和石石油油运运输输事事故现场以及石化行业的工业废水中。故现场以及石化行业的工业废水中。 * * * *石油成分的生物降解性石油成分的生物降解性石油成分的生物降解性石油成分的生物降解性与分子结构有关与分子结构有关* *降降解石油的微生物解石油的微生物l降解石油的微生物很多，据报道有降解石油的微生物很多，据报道有200多种多种l细细 菌菌 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌放线菌 诺卡氏菌诺卡氏菌l酵母菌酵母菌 假丝酵母假丝酵母l霉霉 菌菌 青
40、霉属、曲霉属青霉属、曲霉属l藻藻 类类 蓝藻和绿藻蓝藻和绿藻- -石油石油的降解机理的降解机理 链烷烃的降解链烷烃的降解链烷烃的降解链烷烃的降解+ O2R-CH2- CH2-CH3 R- CH2-CH2-COOH -氧化氧化 CO2 + H2O CH2-COOH + R-COOH无支链环烷烃的降解无支链环烷烃的降解无支链环烷烃的降解无支链环烷烃的降解l以环己烷为例以环己烷为例 通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，两类以上微生物的两类以上微生物的协同作协同作协同
41、作协同作用用用用下将污染物下将污染物 彻底降解彻底降解共代谢共代谢。- - - - 芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃l芳芳香香烃烃普普遍遍具具有有生生物物毒毒性性，但但在在低低浓浓度度范范围围内内它它们们可可以不同程度的被微生物分解。以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烃的细菌类别已知降解不同芳香烃的细菌类别- - - -苯和苯和苯和苯和酚的代谢酚的代谢酚的代谢酚的代谢l苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示苯的代谢苯的代谢苯的代谢苯的代谢萘萘萘萘的的的的代代代代谢谢谢谢菲的代谢菲的代谢菲的代谢菲的代谢蒽的代谢蒽的代谢蒽的代谢蒽的代谢l酚也是酚也是先被氧化为邻苯二酚先被
42、氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示如下的后半段是相同的，可表示如下2.2 2.2 人工合成物质物的生物降解人工合成物质物的生物降解l难难对对于于自自然然生生态态环环境境系系统统, ,如如果果一一种种化化合合物物滞滞留留可可达达几几个个月月或或几几年年之之久久, ,或或在在人人工工生生物物处处理理系系统统, , 几小时或几天之内还未能被分解或消除几小时或几天之内还未能被分解或消除2.2 2.2 人工合成物质物的生物降解人工合成物质物的生物降解种种类类：稳稳定定剂剂、表表面面活活性性剂剂、人人工工合合成成的的聚聚合合物物、杀杀虫虫剂剂、除除草草剂剂以
43、以及及各各种种工工艺艺流流程程中中的的废废品等品等为什么这些有机物难于生物降解？为什么这些有机物难于生物降解？微生物缺乏相应的水解酶微生物缺乏相应的水解酶2.2.12.2.12.2.12.2.1氯苯类氯苯类氯苯类氯苯类l用用 途途：稳稳定定剂剂（润润滑滑油油、绝绝缘缘油油、增增塑塑剂剂、油油漆漆、热载体、油墨等都含有）热载体、油墨等都含有）l危危 害：害：急性中毒，是一种致癌因子急性中毒，是一种致癌因子（米糠油事件）（米糠油事件）l降降 解解 菌菌： 产产碱碱杆杆菌菌、不不动动杆杆菌菌、假假单单胞胞菌菌、芽芽孢孢杆杆菌以及沙雷氏菌的突变体菌以及沙雷氏菌的突变体l l通过通过通过通过共代谢共代谢
44、完成氯苯的完全降解完成氯苯的完全降解完成氯苯的完全降解完成氯苯的完全降解。l* *共共代代谢谢研研究究进进展展及及其其成成果果对对环环保保的的应应用用现现状状？2.2.22.2.22.2.22.2.2洗涤剂洗涤剂洗涤剂洗涤剂l可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。l我我国国目目前前生生产产的的洗洗涤涤剂剂属属于于阴阴阴阴离离离离子子子子型型型型烷烷烷烷基基基基苯苯苯苯磺磺磺磺酸酸酸酸钠钠钠钠。较较早早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（ABS）：）：ABSABS甲基分支干扰生物降解
45、甲基分支干扰生物降解，链末端与，链末端与4个碳原子相连的季碳个碳原子相连的季碳原子抗攻击的能力更强原子抗攻击的能力更强。l危害：危害：ABS可以在天然水体中存留可以在天然水体中存留800h以上，使这得接以上，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。纳他的水体长时间保持，产生大量泡沫，引起水体缺氧。l为使洗涤剂易于生物降解，人们将为使洗涤剂易于生物降解，人们将ABS的结构改变为线的结构改变为线性的直链性的直链烷基苯磺酸盐（烷基苯磺酸盐（烷基苯磺酸盐（烷基苯磺酸盐（LASLAS）：）：）：）：l由于减少了分支，它的生物分解速度大为提高。由于减少了分支，它的生物分解速度大为提高。A
46、BSABS- - 降解洗涤剂的微生物降解洗涤剂的微生物降解洗涤剂的微生物降解洗涤剂的微生物l细细 菌菌假假单单胞胞菌菌、邻邻单单胞胞菌菌、黄黄单单胞胞菌菌、产产碱碱单单胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌l放线菌放线菌诺卡氏菌诺卡氏菌l由由于于这这些些微微生生物物的的作作用用，虽虽然然每每年年排排放放入入环环境境中中的的洗洗涤涤剂剂数数量量逐逐年年递递增增，但但环环境境中中并并没没有有发发生生洗洗涤涤剂剂的的明明显显增增加加。因因而而洗洗涤涤剂剂一一般般不不会会引引起起环环境境的的有有机机污污染染。洗洗涤涤剂剂目目前前存存在在的的问问题题主主要要是是洗洗涤涤
47、剂中的添加剂聚磷酸盐造成的水体富营养化问题剂中的添加剂聚磷酸盐造成的水体富营养化问题 。- -洗涤剂的降解机理洗涤剂的降解机理洗涤剂的降解机理洗涤剂的降解机理- - 白白色色污污染染的的危危害害对对微微生生物物无无影影响响/ /土土地地板板结结/ /被被海海鸟鸟及及海海洋洋哺哺乳乳动动物物误误食食，致致使使这这些些动动物物消消化化系系统统停停滞滞，引引起起死死亡亡。具具报报道道每每年年海海洋洋中中死死于于废废弃弃塑塑料料的的海海鸟鸟和和海海洋洋哺哺乳动物，数目之多令人触目惊心乳动物，数目之多令人触目惊心/ / 影响景观影响景观- - 能能降降解解塑塑料料的的微微生生物物，目目前前发发现现种种类
48、类很很少少，而而且且降降解解速度缓慢。速度缓慢。主要是主要是细菌细菌细菌细菌、放线菌、曲霉中的某些成员放线菌、曲霉中的某些成员放线菌、曲霉中的某些成员放线菌、曲霉中的某些成员。2.2.3 2.2.3 塑料塑料如何解决塑料的难降解问题？如何解决塑料的难降解问题？-限制使用不可降解塑料限制使用不可降解塑料- -开发可降解塑料开发可降解塑料开发可降解塑料开发可降解塑料l 光降解、高填充碳酸钙、填充淀粉、淀粉改性塑光降解、高填充碳酸钙、填充淀粉、淀粉改性塑料、料、 化学合成或用微生物、转基因植物直接生产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可生物降解的塑料2.2.4 2.2.4 农药农
49、药l如杀虫剂、除草剂等如杀虫剂、除草剂等l化化学学成成分分：有有卤卤素素、磷磷酸酸基基、氨氨基基、硝硝基基、羟羟基基及及其其它取代物的简单烃骨架（有机磷、有机锡、有机氯等）。它取代物的简单烃骨架（有机磷、有机锡、有机氯等）。l相相比比较较其其它它取取代代基基团团而而言言，微微生生物物对对卤卤素素取取代代基基往往往往不不适适应应，因因而而随随着着卤卤素素取取代代基基数数量量的的增增多多，农农药药的的生生物物可可降降解解性性大大幅幅度度下下降降。水中来源：农田土壤的灌溉水或雨水水中来源：农田土壤的灌溉水或雨水l危害：生物毒性（急性、慢性、致癌、致危害：生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸变）畸变）l最
50、典型的一个例子就是杀虫剂最典型的一个例子就是杀虫剂DDTDDT（二氯二苯三二氯二苯三氯乙烷），由于氯代基数量大，在自然界的半衰氯乙烷），由于氯代基数量大，在自然界的半衰期长达半年以上，由于期长达半年以上，由于DDTDDT不溶于水而易溶于脂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链在逐级向上不断积累，引起生物各种急慢性中毒。毒。* *降解农药的微生物降解农药的微生物 细细 菌菌 假单胞菌、芽孢杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌、产碱杆菌、黄杆菌产碱杆菌、黄杆菌 放线菌放线菌 诺卡氏菌诺卡氏菌 真真 菌菌 曲霉曲霉这些微生物往往这些微生物往往需共代谢需共代谢将农药逐级降解将农药逐级降解
