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1、主要教学内容：主要教学内容：第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用第二节第二节 有机物的生物分解性有机物的生物分解性第三节第三节 典型不含氮有机物的分解典型不含氮有机物的分解第四节第四节 典型含氮有机物的生物分解典型含氮有机物的生物分解第五节第五节 微生物对无机元素的转化作用微生物对无机元素的转化作用第六节第六节 生物对污染物的浓缩与吸附作用生物对污染物的浓缩与吸附作用 第九章第九章 微生物对污染物的分解与转化微生物对污染物的分解与转化1n教学目的要求：教学目的要求：掌握：掌握：1 1、生物分解的一般特点与分类。生物分解的一般特点与分类。2 2、有机物好氧生物分解及厌氧
2、生物分解的有机物好氧生物分解及厌氧生物分解的概念、最终产物及其特点。概念、最终产物及其特点。3 3、有机物的好氧生物分解过程及厌氧生物有机物的好氧生物分解过程及厌氧生物分解过程。分解过程。第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用2*一、生物分解的一般特点与分类一、生物分解的一般特点与分类（一）、有机物生物分解的一般特点（一）、有机物生物分解的一般特点n微生物对有机物的分解作用称为微生物对有机物的分解作用称为“生物分生物分解解”或或“生物降解生物降解”。n有机物的生物分解是通过一系列的生化反有机物的生物分解是通过一系列的生化反应，最终将有机物分解成小分子有机物或应，最终将有
3、机物分解成小分子有机物或无机物的过程。无机物的过程。n污水中有机污染物的生物分解过程见下图。污水中有机污染物的生物分解过程见下图。第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用3图图9-1 9-1 有机污染物在污水生物处理过程中的转化途径有机污染物在污水生物处理过程中的转化途径第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用4（二）、生物分解的分类（二）、生物分解的分类n生物分解根据是否有氧气存在，分为好氧分生物分解根据是否有氧气存在，分为好氧分解和厌氧分解两种类型。解和厌氧分解两种类型。有机物在有氧情况下的微生物分解，叫好氧有机物在有氧情况下的微生物分解，叫好氧
4、分解。分解。好氧分解是好氧微生物（包括兼性微生物，好氧分解是好氧微生物（包括兼性微生物，主要是好氧细菌和兼性细菌）活动的结果。主要是好氧细菌和兼性细菌）活动的结果。第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用5n有机物在无氧情况下的微生物分解，叫厌有机物在无氧情况下的微生物分解，叫厌氧分解。氧分解。n是厌氧微生物（包括兼性微生物，主要是是厌氧微生物（包括兼性微生物，主要是厌氧细菌和兼性细菌）活动的结果。厌氧细菌和兼性细菌）活动的结果。n好氧分解与厌氧分解相比，有机物的好氧好氧分解与厌氧分解相比，有机物的好氧分解速率快，分解程度彻底，转化为细胞分解速率快，分解程度彻底，转化为细
5、胞的比例大等特点。的比例大等特点。第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用61 1、有机物好氧分解的最终产物、有机物好氧分解的最终产物n有机物中的元素（有机物中的元素（C C、H H、N N、P P、S S）经好经好氧分解的最终产物主要是：二氧化碳、水、氧分解的最终产物主要是：二氧化碳、水、硫酸盐、磷酸盐等。硫酸盐、磷酸盐等。n分解反应概括地表示如下：分解反应概括地表示如下： 第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用7 CCO CCO2 2+ +碳酸盐和重碳酸盐碳酸盐和重碳酸盐 HH HH2 2O O NNH NNH3 3HNOHNO2 2HNOHN
6、O3 3 SH SH2 2SOSO4 4 PH PH3 3POPO4 4 n上式中的各种酸又可与水中的碱性物质上式中的各种酸又可与水中的碱性物质作用，形成相应的盐类。作用，形成相应的盐类。第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用82 2、有机物厌氧分解的最终产物、有机物厌氧分解的最终产物n有机物中的元素（有机物中的元素（C C、H H、N N、P P、S S）经厌氧分解的经厌氧分解的产物主要是：甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等。产物主要是：甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等。n分解反应概括地表示如下：分解反应概括地表示如下： C C有机酸（脂肪酸）等有机酸（脂肪酸）等 COCO2
7、2、CHCH4 4 N N氨基酸氨基酸NHNH3 3+ +有机酸有机酸 SH SH2 2S S（有臭味、能和废水中的铁形成黑色的硫有臭味、能和废水中的铁形成黑色的硫化铁）化铁） PPO PPO4 43-3- 第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用9 图图9-2此时有机物有此时有机物有2/32/3合成菌体，合成菌体，1/31/3分解。分解。第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用二二、有机物的好氧分解、有机物的好氧分解*有机物的好氧分解过程：有机物的好氧分解过程：10n注意：上述生物氧化过程同时存在着内源呼吸。注意：上述生物氧化过程同时存在着内源呼吸
8、。当有机物充足时，细胞物质大量合成，内源呼吸当有机物充足时，细胞物质大量合成，内源呼吸不显著，所以图中未表示细胞物质的氧化过程。不显著，所以图中未表示细胞物质的氧化过程。有机物几乎耗尽时，内源呼吸成为供应能量的主有机物几乎耗尽时，内源呼吸成为供应能量的主要方式，最后细菌由于缺乏能量而死亡。要方式，最后细菌由于缺乏能量而死亡。n生物处理构筑物内新增长细胞物质量的计算以及生物处理构筑物内新增长细胞物质量的计算以及有机物降解需氧量的计算见后续专业课。有机物降解需氧量的计算见后续专业课。第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用11三、有机物的厌氧分解三、有机物的厌氧分解n有机物厌
9、氧分解过程：有机物厌氧分解过程：早期的有机物厌氧分解过程有两阶段理论、三阶段早期的有机物厌氧分解过程有两阶段理论、三阶段理论。理论。20世纪世纪70年代提出三阶段理论和四类群理论。年代提出三阶段理论和四类群理论。n厌氧分解时，有机物有厌氧分解时，有机物有10%合成菌体。合成菌体。n两阶段理论、三阶段理论、三阶段理论和四类群理两阶段理论、三阶段理论、三阶段理论和四类群理论的厌氧分解过程如下：论的厌氧分解过程如下：第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用12 图图9-3 有机物厌氧分解两阶段理论有机物厌氧分解两阶段理论第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解
10、作用13图图9-4 9-4 厌氧消化三阶段理论厌氧消化三阶段理论第一节第一节 微生物对有机物的分解作用微生物对有机物的分解作用14*图图9-5 9-5 厌氧消化三阶段、四阶段过程厌氧消化三阶段、四阶段过程 15n教学目的要求：教学目的要求：掌握：掌握：1 1、微生物的共代谢现象。、微生物的共代谢现象。第二节第二节 有机物的生物分解性有机物的生物分解性16一、有机一、有机物的生物分解性与分子结构的关系物的生物分解性与分子结构的关系（一）、增加（一）、增加A A类取代基（即异源基团）一般分解性类取代基（即异源基团）一般分解性变差，增加变差，增加B B类取代基，有时可以增加生物分解性。类取代基，有时
11、可以增加生物分解性。nA A类取代基：类取代基：-CI-CI，-SO-SO3 3H H，-CH-CH3 3等。等。nB B类取代基：类取代基：-0H-0H，-COH-COH等。等。（二）、异源基团数目增加越多，生物分解性越差。（二）、异源基团数目增加越多，生物分解性越差。（三）、异源基团的位置对生物分解性产生显著影响。（三）、异源基团的位置对生物分解性产生显著影响。（四）、甲基分支越多，生物分解性越差。（四）、甲基分支越多，生物分解性越差。第二节第二节 有机物的生物分解性有机物的生物分解性17（五）、对于脂肪族化合物，其分子量越大越不易（五）、对于脂肪族化合物，其分子量越大越不易生物分解。生物
12、分解。（六）、芳香族化合物的生物分解性一般低于小分（六）、芳香族化合物的生物分解性一般低于小分子的脂肪族化合物。子的脂肪族化合物。（七）、对于复环芳烃，其苯环越多越难生物降解。（七）、对于复环芳烃，其苯环越多越难生物降解。（注意：好氧条件下的分解规律与厌氧条件下的分（注意：好氧条件下的分解规律与厌氧条件下的分解规律有时不同。上述情况有时也存在例外。）解规律有时不同。上述情况有时也存在例外。）第二节第二节 有机物的生物可分解性有机物的生物可分解性18二、共代谢现象二、共代谢现象*共代谢现象共代谢现象一些有机化合物，单独存在时不能一些有机化合物，单独存在时不能进行生物分解，但在与其他有机化合物同时
13、存在进行生物分解，但在与其他有机化合物同时存在时，可以进行生物分解，这种现象称共代谢现象。时，可以进行生物分解，这种现象称共代谢现象。n微生物的共代谢作用举例：微生物的共代谢作用举例：直肠梭菌在有蛋白胨类物质存在时，才能降解丙直肠梭菌在有蛋白胨类物质存在时，才能降解丙体六六六。体六六六。链霉菌需节杆菌的协同作用，才能降解二嗪农链霉菌需节杆菌的协同作用，才能降解二嗪农( (农农药）药）。（两种微生物共代谢二嗪农）（两种微生物共代谢二嗪农）第二节第二节 有机物的生物可分解性有机物的生物可分解性19n在实践中，已有某些难降解的有机物，经在实践中，已有某些难降解的有机物，经合适的微生物的一系列共代谢作
14、用而彻底合适的微生物的一系列共代谢作用而彻底降解。因此，共代谢在难生物降解化合物降解。因此，共代谢在难生物降解化合物的降解转化中将起重要的作用。的降解转化中将起重要的作用。n共代谢作用的机理有待于继续研究。共代谢作用的机理有待于继续研究。 第二节第二节 有机物的生物可分解性有机物的生物可分解性20三、污水中有机物的生物分解性评价三、污水中有机物的生物分解性评价n污水中混合有机污染物可生物降解性评价方法主要污水中混合有机污染物可生物降解性评价方法主要有：有：BODBOD5 5/COD/CODCrCr比值法、瓦氏呼吸仪测量法、比值法、瓦氏呼吸仪测量法、BODBOD5 5和和TOCTOC的比值等。的
15、比值等。常用的简单易行的方法是常用的简单易行的方法是BODBOD5 5/COD/CODCrCr比值法。一般比值法。一般认为：认为：第二节第二节 有机物的生物可分解性有机物的生物可分解性21BODBOD5 5/COD/CODCrCr比值大于比值大于0.40.6(0.45)(0.45)，该废，该废水可生化性较好。水可生化性较好。0.20.2BODBOD5 5/COD/CODCrCr0.4,0.4,较难生物处理。较难生物处理。BODBOD5 5/COD/CODCrCr0.10.1，难以生物处理。，难以生物处理。第二节第二节 有机物的生物可分解性有机物的生物可分解性22n教学目的要求：教学目的要求：掌
16、握：掌握：1 1、纤维素、淀粉的微生物分解过程。、纤维素、淀粉的微生物分解过程。第三节第三节 典型不含氮有机物的生物分解典型不含氮有机物的生物分解23一、纤维素、半纤维素的生物分解一、纤维素、半纤维素的生物分解（一）、纤维素的生物分解（一）、纤维素的生物分解n纤维素是在自然界分布很广的一种多糖。纤维素是在自然界分布很广的一种多糖。1 1、纤维素的来源、纤维素的来源n树木、农作物中都含有大量纤维素。树木、农作物中都含有大量纤维素。纤维素是植物细胞壁的主要成分，也是数量最纤维素是植物细胞壁的主要成分，也是数量最大的一类环境污染物。大的一类环境污染物。n印染废水由于洗布、上浆和造纸废水由于用木印染废
17、水由于洗布、上浆和造纸废水由于用木材等做原料，中含有较多的纤维素。材等做原料，中含有较多的纤维素。 第三节第三节 典型不含氮有机物的生物分解典型不含氮有机物的生物分解24*2 2、纤维素在微生物作用下的降解过程、纤维素在微生物作用下的降解过程纤维素纤维素纤维素酶纤维素酶葡萄糖葡萄糖n葡萄糖好氧生物分解：葡萄糖好氧生物分解：n葡萄糖厌氧生物分解：葡萄糖厌氧生物分解：第三节第三节 典型的不含氮有机物质的分解典型的不含氮有机物质的分解25第一阶段：第一阶段：第二阶段：第二阶段：n在厌氧情况下，许多微生物还可以将一些简单的在厌氧情况下，许多微生物还可以将一些简单的有机酸分解生成二氧化碳和氢气等。有机酸
18、分解生成二氧化碳和氢气等。第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解263 3、分解纤维素的微生物、分解纤维素的微生物n分解纤维素的微生物主要有纤维黏菌、生孢纤维分解纤维素的微生物主要有纤维黏菌、生孢纤维黏菌、纤维杆菌、纤维弧菌、纤维单胞菌、链刀黏菌、纤维杆菌、纤维弧菌、纤维单胞菌、链刀霉、青霉、木霉、曲霉、毛霉以及某些放线菌。霉、青霉、木霉、曲霉、毛霉以及某些放线菌。（有纤维素酶）（有纤维素酶）上述微生物将纤维素水解为葡萄糖后，葡萄糖的上述微生物将纤维素水解为葡萄糖后，葡萄糖的分解则可以由不能产生纤维素酶的细菌或微生物分解则可以由不能产生纤维素酶的细菌或微生物协助完成。（
19、不能产生纤维素酶的细菌或微生物协助完成。（不能产生纤维素酶的细菌或微生物能参与上述葡萄糖的分解。）能参与上述葡萄糖的分解。）第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解27（二）、半纤维素的生物分解（二）、半纤维素的生物分解1 1、半半纤维素的来源纤维素的来源n人造纤维工业废水、造纸工业废水等。人造纤维工业废水、造纸工业废水等。2 2、半半纤维素在微生物作用下的降解过程纤维素在微生物作用下的降解过程第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解切入酵解途径切入酵解途径283 3、分解半纤维素的微生物、分解半纤维素的微生物n许多芽孢杆菌、假单胞菌、放线菌、根许多
20、芽孢杆菌、假单胞菌、放线菌、根霉、青霉、镰刀霉、曲霉等。霉、青霉、镰刀霉、曲霉等。n上述微生物将半纤维素水解后，水解后上述微生物将半纤维素水解后，水解后的产物则可以由其它微生物协助完成。的产物则可以由其它微生物协助完成。第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解29 二、淀粉的生物分解二、淀粉的生物分解 1 1、淀粉的来源、淀粉的来源n粮食中含有淀粉，所以生活污水中有淀粉。粮食中含有淀粉，所以生活污水中有淀粉。n纺织、印染等工业废水中含有淀粉。纺织、印染等工业废水中含有淀粉。*2 2、淀粉的降解过程、淀粉的降解过程n葡萄糖的好氧分解和厌氧分解同上。葡萄糖的好氧分解和厌氧分解
21、同上。第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解淀粉淀粉淀粉酶淀粉酶葡萄糖葡萄糖303 3、降解淀粉的微生物、降解淀粉的微生物n主要有曲霉、根霉等霉菌。（产生淀粉主要有曲霉、根霉等霉菌。（产生淀粉酶）酶）上述微生物将淀粉水解为葡萄糖后，葡上述微生物将淀粉水解为葡萄糖后，葡萄糖的分解则由不能产生淀粉酶的细菌萄糖的分解则由不能产生淀粉酶的细菌或微生物协助完成。或微生物协助完成。第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解31三、脂肪的生物分解三、脂肪的生物分解1 1、来源、来源n动植物体。动植物体。n毛纺厂、肉类加工厂、食品加工厂、油毛纺厂、肉类加工厂、食品加
22、工厂、油脂厂、制革厂废水及生活污水中都含有脂厂、制革厂废水及生活污水中都含有大量脂肪类。大量脂肪类。 2 2、降解过程、降解过程第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解32（1 1）、甘油的转化）、甘油的转化甘油甘油3-3-磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮丙酮酸丙酮酸脂肪脂肪+ +水水甘油甘油+ +脂肪酸脂肪酸甘油激酶甘油激酶磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶脂肪酶脂肪酶第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解切入酵解途径切入酵解途径33n丙酮酸：丙酮酸：好氧分解：丙酮酸好氧分解：丙酮酸TCATCA循环循环厌氧分解：丙酮酸厌氧分解：丙酮酸小分子有机
23、酸、醇等。小分子有机酸、醇等。（2 2）、脂肪酸的转化）、脂肪酸的转化n脂肪酸进入细胞后，在通气良好的情况下，通脂肪酸进入细胞后，在通气良好的情况下，通过过-氧化，转化为乙酰氧化，转化为乙酰CoACoA，进入进入TCATCA循环，循环，进行好氧分解。进行好氧分解。n在厌氧的情况下，脂肪酸被分解为较简单的醋在厌氧的情况下，脂肪酸被分解为较简单的醋酸，之后被转化为二氧化碳、甲烷。酸，之后被转化为二氧化碳、甲烷。第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解343 3、分解脂类的主要微生物、分解脂类的主要微生物n主要是好氧性种类，如荧光杆菌、绿脓杆主要是好氧性种类，如荧光杆菌、绿脓杆
24、菌、灵杆菌、分枝杆菌、无色杆菌、芽孢菌、灵杆菌、分枝杆菌、无色杆菌、芽孢杆菌、青霉和曲霉等霉菌、某些放线菌等，杆菌、青霉和曲霉等霉菌、某些放线菌等，厌氧性细菌中的荚膜梭菌也能分解脂类物厌氧性细菌中的荚膜梭菌也能分解脂类物质。质。n上述微生物将脂类水解后，水解后产物的上述微生物将脂类水解后，水解后产物的进一步分解由其它相应的微生物协助完成。进一步分解由其它相应的微生物协助完成。第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解35四、芳香族化合物的生物分解四、芳香族化合物的生物分解n酚的微生物转化途径酚的微生物转化途径P P9999五、烃类化合物的生物分解五、烃类化合物的生物分解n甲
25、烷甲烷n烯烃烯烃P P206206第三节第三节 典型不含氮有机物质的分解典型不含氮有机物质的分解36n教学目的要求：教学目的要求：掌握：掌握：1 1、蛋白质的微生物分解过程。、蛋白质的微生物分解过程。2 2、含氮有机物质的生物降解中生物脱氨氮、含氮有机物质的生物降解中生物脱氨氮的基本原理（过程）、相关概念及硝化的基本原理（过程）、相关概念及硝化细菌的主要特点。细菌的主要特点。第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解37一、蛋白质的生物分解一、蛋白质的生物分解n蛋白质是有许多氨基酸分子所组成。蛋白质是有许多氨基酸分子所组成。 （一）、来源（一）、来源n生活污水、屠宰废水
26、、罐头食品加工废生活污水、屠宰废水、罐头食品加工废水、乳品加工废水及制革废水等均含有水、乳品加工废水及制革废水等均含有蛋白质。蛋白质。（二）、降解过程（二）、降解过程第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解381 1、氨化作用、氨化作用*氨化作用氨化作用有机氮化物转化为氨态氮的过程。有机氮化物转化为氨态氮的过程。n氨化作用包括蛋白质的水解作用和氨基酸的脱氨氨化作用包括蛋白质的水解作用和氨基酸的脱氨基作用。基作用。水解作用：水解作用：蛋白质水解蛋白质水解氨基酸氨基酸进入细菌的细胞（水解作进入细菌的细胞（水解作用）用）第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物
27、质的生物分解蛋白酶蛋白酶39微生物对氨基酸进行脱氨基作用（氨基酸微生物对氨基酸进行脱氨基作用（氨基酸分解）：分解）：在有氧条件下在有氧条件下 RCHNH RCHNH2 2COOH+OCOOH+O2 2RCOOH+CORCOOH+CO2 2+NH+NH3 3在厌氧条件下在厌氧条件下 RCHNH RCHNH2 2COOH+HCOOH+H2 2RCHRCH2 2COOH+NHCOOH+NH3 3第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解40n脱氨基作用形成的不含氮有机物遵循不含氮有机物脱氨基作用形成的不含氮有机物遵循不含氮有机物的分解过程继续分解，或进行生物合成为细胞物质。的
28、分解过程继续分解，或进行生物合成为细胞物质。如有氧存在时，构成蛋白质的如有氧存在时，构成蛋白质的2020种氨基酸通过脱氨种氨基酸通过脱氨基作用可分别转变为基作用可分别转变为-酮戊二酸、草酰乙酸、延酮戊二酸、草酰乙酸、延胡索酸、丙酮酸等进入胡索酸、丙酮酸等进入TCATCA循环进行氧化分解。循环进行氧化分解。无氧存在时，则进行厌氧分解。无氧存在时，则进行厌氧分解。n脱氨基作用形成的脱氨基作用形成的NHNH3 3，一部分可以作为微生物所，一部分可以作为微生物所需氮的来源，多余的即排泄到环境中。需氮的来源，多余的即排泄到环境中。第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解41n能
29、分解蛋白质和氨基酸的微生物有：能分解蛋白质和氨基酸的微生物有：氨化细菌（占主导作用）氨化细菌（占主导作用）好氧细菌如荧光假单胞菌、灵杆菌等。好氧细菌如荧光假单胞菌、灵杆菌等。兼性厌氧细菌如变形杆菌等。兼性厌氧细菌如变形杆菌等。厌氧细菌有腐败梭菌等。厌氧细菌有腐败梭菌等。霉菌有曲霉、毛霉、木霉、链霉菌等。霉菌有曲霉、毛霉、木霉、链霉菌等。第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解422 2、硝化作用、硝化作用* *NHNH3 3的脱除：脱氨基后经微生物体内排出的的脱除：脱氨基后经微生物体内排出的NHNH3 3超标，则超标，则通过生物脱氮（硝化作用、反硝化作用）进一步分解通
30、过生物脱氮（硝化作用、反硝化作用）进一步分解而无害化。而无害化。* *硝化作用硝化作用由氨氧化成硝酸的过程称为硝化作用。由氨氧化成硝酸的过程称为硝化作用。第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解43n参与硝化作用的微生物主要是硝化细菌。参与硝化作用的微生物主要是硝化细菌。硝化细菌包括：亚硝酸细菌和硝酸细菌。硝化细菌包括：亚硝酸细菌和硝酸细菌。亚硝酸细菌有：亚硝化单胞菌属、亚硝化亚硝酸细菌有：亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化叶菌数等。球菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化叶菌数等。硝酸细菌有：硝化杆菌属、硝化球菌属、硝酸细菌有：硝化杆菌属、硝化球菌属、硝化刺菌属
31、等。硝化刺菌属等。n几种亚硝酸菌和硝酸菌的典型形态：几种亚硝酸菌和硝酸菌的典型形态：第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解44亚硝酸菌亚硝酸菌硝酸菌硝酸菌图图 9-6 几种硝化细菌几种硝化细菌第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解45* *硝化细菌的主要特点硝化细菌的主要特点 革兰氏染色阴性。革兰氏染色阴性。 有强烈的好氧性。有强烈的好氧性。 适宜于中性或碱性（偏碱性）环境适宜于中性或碱性（偏碱性）环境（pH7.0-8.1)pH7.0-8.1)。 是化能自养菌。是化能自养菌。 对毒质十分敏感。对毒质十分敏感。 世代时间长，世代时间长，82
32、4小时。小时。 菌体收率低。菌体收率低。第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解463 3、反硝化作用（硝酸盐呼吸）、反硝化作用（硝酸盐呼吸）* *反硝化作用反硝化作用硝酸盐在缺氧的情况下可被硝酸盐在缺氧的情况下可被厌氧菌厌氧菌( (多数是兼性厌氧菌或兼性细菌）作多数是兼性厌氧菌或兼性细菌）作用而还原成亚硝酸盐和氮气等，这一过程称用而还原成亚硝酸盐和氮气等，这一过程称为反硝化作用。为反硝化作用。n步骤（过程）：（需要有机物的供应）步骤（过程）：（需要有机物的供应） 即：即：NONO3 3- -NONO2 2- -NN2 2第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含
33、氮有机物质的生物分解47n参与微生物主要是反硝化细菌。反硝化细参与微生物主要是反硝化细菌。反硝化细菌多数是异养的、兼性的，如反硝化杆菌、菌多数是异养的、兼性的，如反硝化杆菌、荧光假单胞菌等等；少数反硝化细菌是自荧光假单胞菌等等；少数反硝化细菌是自养菌。养菌。二、尿素的转化二、尿素的转化n自然界中，尿素是人、畜尿的主要成分，自然界中，尿素是人、畜尿的主要成分，工农业生产中也合成和使用尿素，所以尿工农业生产中也合成和使用尿素，所以尿素在环境中大量存在。素在环境中大量存在。第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解48（一）、尿素的来源（一）、尿素的来源n人、畜的尿液。人、畜
34、的尿液。n某些工业废水。某些工业废水。（二）、降解过程（二）、降解过程第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解49n尿素细菌产生的尿素酶（尿素细菌产生的尿素酶（胞外酶胞外酶）可以把）可以把尿素水解成碳酸铵，碳酸铵不稳定，分解尿素水解成碳酸铵，碳酸铵不稳定，分解成氨、二氧化碳和水。成氨、二氧化碳和水。第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解50n参与微生物：分解尿素的细菌有尿芽孢八叠球菌、参与微生物：分解尿素的细菌有尿芽孢八叠球菌、巴斯德氏芽孢杆菌等。巴斯德氏芽孢杆菌等。n氨则进行硝化作用与反硝化作用氨则进行硝化作用与反硝化作用n含氮有机物除蛋
35、白质和尿素以外，其它在此不作含氮有机物除蛋白质和尿素以外，其它在此不作介绍，课后可参阅有关资料。介绍，课后可参阅有关资料。第四节第四节 典型含氮有机物质的生物分解典型含氮有机物质的生物分解51n教学目的要求：教学目的要求：本节作一般性了解。本节作一般性了解。第五节第五节 微生物对无机元素的转化作用微生物对无机元素的转化作用52一、硫的生物转化（一、硫的生物转化（2 2个典型例子）个典型例子）（一）、硫磺细菌对无机硫的转化（一）、硫磺细菌对无机硫的转化第五节第五节 微生物对无机元素的转化作用微生物对无机元素的转化作用（二）、硫化细菌对硫的转化（二）、硫化细菌对硫的转化53二、磷的生物转化二、磷的
36、生物转化（一）、不溶性磷酸盐的转化（一）、不溶性磷酸盐的转化（二）、厌氧条件下磷酸盐的转化（二）、厌氧条件下磷酸盐的转化第五节第五节 微生物对无机元素的转化作用微生物对无机元素的转化作用54三、金属的生物转化三、金属的生物转化（一）、铬的生物转化（一）、铬的生物转化n六价格可以被某些微生物还原为三价铬。六价格可以被某些微生物还原为三价铬。即微生物解毒作用。即微生物解毒作用。第五节第五节 微生物对无机元素的转化作用微生物对无机元素的转化作用55n细菌还原细菌还原CrCr（VIVI）为低毒或无毒的）为低毒或无毒的CrCr（）典型的还原细菌有：铜绿假单胞菌、荧光假典型的还原细菌有：铜绿假单胞菌、荧光
37、假单胞菌、恶臭假单胞菌、阴沟肠杆菌等等。单胞菌、恶臭假单胞菌、阴沟肠杆菌等等。n曲霉菌还原曲霉菌还原CrCr（VIVI）为低毒或无毒的）为低毒或无毒的CrCr（）等。）等。第五节第五节 微生物对无机元素的转化作用微生物对无机元素的转化作用56nCrCr（VIVI）还原菌典型形态之一（杆菌）还原菌典型形态之一（杆菌）图图9-7 Cr（VI）还原菌典型形态之一（杆菌）还原菌典型形态之一（杆菌）第五节第五节 微生物对无机元素的转化作用微生物对无机元素的转化作用57（二）、汞的生物转化（二）、汞的生物转化n微生物对汞的转化作用有氧化、还原和微生物对汞的转化作用有氧化、还原和甲基化等。甲基化等。n甲基化
38、甲基化某些微生物可以把元素汞和汞离子转化某些微生物可以把元素汞和汞离子转化为甲基汞等。甲基汞的毒性大于元素汞为甲基汞等。甲基汞的毒性大于元素汞和汞离子。甲基汞可以导致水俣病的发和汞离子。甲基汞可以导致水俣病的发生。生。第五节第五节 微生物对无机元素的转化作用微生物对无机元素的转化作用58图图9-8 水俣病典型症状水俣病典型症状第五节第五节 微生物对无机元素的转化作用微生物对无机元素的转化作用59n短时间摄入甲基汞过多（短时间摄入甲基汞过多（1000mg），），将导致痉挛、麻痹、意识障碍等急性中将导致痉挛、麻痹、意识障碍等急性中毒症状，并很快死亡。毒症状，并很快死亡。n短时间摄入甲基汞过多短时间
39、摄入甲基汞过多500mg以上，则以上，则导致感觉障碍导致感觉障碍运动失调运动失调语言障碍语言障碍视野缩小视野缩小听力障碍。听力障碍。第五节第五节 微生物对无机元素的转化作用微生物对无机元素的转化作用60n教学目的要求：教学目的要求：掌握：掌握：1 1、生物对污染物的浓缩作用与放大作用的生物对污染物的浓缩作用与放大作用的概念。概念。第六节第六节 生物对污染物的浓缩与吸附作用生物对污染物的浓缩与吸附作用61第六节第六节 生物对污染物的浓缩与吸附作用生物对污染物的浓缩与吸附作用一、生物对污染物的浓缩作用一、生物对污染物的浓缩作用* * （一）、生物浓缩（一）、生物浓缩n生物浓缩作用生物浓缩作用当生物
40、对某种化学物质的吸当生物对某种化学物质的吸收速率大于体内分解速率与排泄速率之和时，收速率大于体内分解速率与排泄速率之和时，化学物质就会在体内积累，这种现象称为生物化学物质就会在体内积累，这种现象称为生物浓缩作用。浓缩作用。* * （二）、生物放大（二）、生物放大n生物放大作用生物放大作用是指某种化学物质在食物链是指某种化学物质在食物链上有低位营养级生物到高位营养级生物逐级增上有低位营养级生物到高位营养级生物逐级增大的现象。大的现象。62n举例：举例：湖中有机氯杀虫剂湖中有机氯杀虫剂DDTDDT由湖水到水鸟逐级由湖水到水鸟逐级增高。增高。湖中有机氯杀虫剂湖中有机氯杀虫剂DDTDDT由湖水由湖水
41、鱼类鱼类 人类人类逐级增高。逐级增高。二、微生物对有机污染物的吸附作用二、微生物对有机污染物的吸附作用n微生物特别是细菌很小，比表面积很大，微生物特别是细菌很小，比表面积很大，因此吸附能力很强。因此吸附能力很强。第六节第六节 生物对污染物的浓缩与吸附作用生物对污染物的浓缩与吸附作用63n微生物对水中的有机颗粒、胶体物质、溶解性有机微生物对水中的有机颗粒、胶体物质、溶解性有机物，特别是疏水性有毒有害有机污染物具有吸附能物，特别是疏水性有毒有害有机污染物具有吸附能力。力。n微生物对水中的有机颗粒、胶体物质、溶解性有机微生物对水中的有机颗粒、胶体物质、溶解性有机物，特别是疏水性有毒有害有机污染物的吸
42、附是一物，特别是疏水性有毒有害有机污染物的吸附是一个快速的物理过程。个快速的物理过程。活性污泥系统中只需要活性污泥系统中只需要2030minmin左右。左右。微生物吸附的物质如农药、多氯联苯、多环芳烃等微生物吸附的物质如农药、多氯联苯、多环芳烃等将有可能积累在剩余污泥中，可能引起二次污染。将有可能积累在剩余污泥中，可能引起二次污染。第六节第六节 生物对污染物的浓缩与吸附作用生物对污染物的浓缩与吸附作用64三、微生物对金属的吸附作用三、微生物对金属的吸附作用n不同的微生物能吸附不同的金属离子，见不同的微生物能吸附不同的金属离子，见P218表。微生物细胞表面与重金属吸附结合表。微生物细胞表面与重金
43、属吸附结合的基团有巯基、羧基、羟基等。的基团有巯基、羧基、羟基等。n微生物对金属的吸附有表面吸附和胞内吸微生物对金属的吸附有表面吸附和胞内吸附。附。胞外吸附（表面吸附）快速、可逆。胞外吸附（表面吸附）快速、可逆。胞内吸附慢速、不可逆。胞内吸附慢速、不可逆。第六节第六节 生物对污染物的浓缩与吸附作用生物对污染物的浓缩与吸附作用65n注意：污水处理过程中，污水中的重金注意：污水处理过程中，污水中的重金属离子由于微生物的吸附作用被浓缩到属离子由于微生物的吸附作用被浓缩到的活性污泥中，会影响污泥的资源化利的活性污泥中，会影响污泥的资源化利用，特别是堆肥利用。用，特别是堆肥利用。第六节第六节 生物对污染
44、物的浓缩与吸附作用生物对污染物的浓缩与吸附作用66一、名词解释一、名词解释1 1、好氧生物分解、好氧生物分解 2 2、厌氧生物分解、厌氧生物分解3 3、氨化作用、氨化作用 4 4、硝化作用、硝化作用 5 5、反硝化作用、反硝化作用6 6、共代谢现象、共代谢现象 7 7、生物浓缩、生物浓缩 8 8、生物放大、生物放大 二、问答题二、问答题 1 1、有机物的好氧生物分解过程图示。、有机物的好氧生物分解过程图示。2 2、有有机机物物的的两两阶阶段段、四四阶阶段段厌厌氧氧生生物物分分解解过过程程图图示。示。 习题习题67 3 3、有机物好氧生物分解和有机物厌氧生物分解的、有机物好氧生物分解和有机物厌氧生物分解的最终产物及其特点。最终产物及其特点。 4 4、试讨论有机物的生物分解性与其分子结构的关、试讨论有机物的生物分解性与其分子结构的关系。系。5 5、生物脱氨氮的基本原理是什么？试述硝化细菌、生物脱氨氮的基本原理是什么？试述硝化细菌的主要特点。的主要特点。 6 6、试述生物浓缩与生物放大。、试述生物浓缩与生物放大。 7 7、微生物的污染物吸附作用将会对环境产生什么、微生物的污染物吸附作用将会对环境产生什么不利的影响？不利的影响？习题习题68若有不当之处，请指正，谢谢！69
