環(huán)境微生物學(xué)第九章微生物對(duì)污染物的分解與轉(zhuǎn)化作用概述

1、1第九章 微生物對(duì)污染物的分解與轉(zhuǎn)化作用第一節(jié) 微生物對(duì)污染物的分解與轉(zhuǎn)化作用第二節(jié) 有機(jī)物的生物分解性第三節(jié) 不含氮有機(jī)物質(zhì)的生物分解第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用第六節(jié) 生物對(duì)污染物的濃縮與吸附作用2第一節(jié) 微生物對(duì)有機(jī)物的分解作用一、生物分解的一般特點(diǎn)與分類二、有機(jī)物的好氧生物分解三、有機(jī)物的厭氧生物分解3生物分解的基本規(guī)律： 有機(jī)物經(jīng)逐步分解后，產(chǎn)生能進(jìn)入TCA循環(huán)或（和）能作為合成代謝原料的中間代謝產(chǎn)物。 逐步分解過程因化合物而異，但后面的分解過程基本相同。生物分解后的去向（產(chǎn)物）？細(xì)胞物質(zhì)（微生物的生長）分解產(chǎn)物（CO2、小分子有機(jī)物等）第一節(jié) 微生

2、物對(duì)有機(jī)物的分解作用一、生物分解的一般特點(diǎn)與分類4污染物、細(xì)胞構(gòu)成物C、H、O、N、P、S、礦物元素、維生素等能源化學(xué)能(污染物等)、光能受 氫 體O2、CO2、SO42-、NO3-等微生物體合成分解熱能生物污泥能分解 產(chǎn) 物+隨水排出微生物生物不可降解殘留物有機(jī)體分解(內(nèi)源呼吸)CO2、H2O、NH4+、NO2-NO3-、SO42-、PO43-、H2、N2、H2S、CH4、乙醇、有機(jī)酸、硫醇等簡單化合物有機(jī)污染物的生物分解過程第一節(jié) 微生物對(duì)有機(jī)物的分解作用有機(jī)物的生物分解：通過一系列的生化反應(yīng)，將有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物或簡單無機(jī)物的過程5生物分解類型特點(diǎn)分解對(duì)象有機(jī)物的分析方法生物去除（

3、Bioelimination）由于微生物細(xì)胞、活性污泥等的吸附作用使化學(xué)物質(zhì)濃度降低的一種現(xiàn)象。這里所說的“生物去除”不是真正意義上的分解，而是一種表觀現(xiàn)象，也可稱為“表觀生物分解”。各種色譜分析有機(jī)碳分析初級(jí)分解（Primary biodegradation）在分解過程中，化學(xué)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而失去原化學(xué)物質(zhì)特征的分解。各種色譜分析官能團(tuán)分析毒性測試環(huán)境可接收的分解（Environmentally acceptable biodegradation）經(jīng)過生物分解，化學(xué)物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和毒性達(dá)到環(huán)境安全要求的程度。各種色譜分析官能團(tuán)分析毒性測試完全分解(礦化)（Ultimate b

4、iodegradation）有機(jī)化合物被分解成穩(wěn)定無機(jī)物（CO2、H2O等）的分解總有機(jī)碳分析產(chǎn)生的CO2分析第一節(jié) 微生物對(duì)有機(jī)物的分解作用有機(jī)物的生物分解類型及其特點(diǎn)（根據(jù)分解程度分類） 6微生物的分類 好氧微生物（aerobe）：只能在有氧條件下生長，沒有氧氣無法生存 厭氧微生物（anaerobe）：只能在沒有氧氣的環(huán)境下生長，有氧氣反而不能生長。 兼性微生物（facultative aerobe）：即可在有氧條件下，也可在無氧條件下生長。在自然界中，大多數(shù)微生物屬于這一類。第一節(jié) 微生物對(duì)有機(jī)物的分解作用根據(jù)分解條件分類好氧分解：在好氧條件下進(jìn)行的分解 好氧呼吸厭氧分解：在厭氧條件下進(jìn)

5、行的分解厭氧呼吸發(fā)酵7 兼性微生物的代謝：DO0.20.3mg/L條件下：好氧代謝 DO3）異源基團(tuán)的位置對(duì)生物降解性產(chǎn)生顯著影響。第二節(jié) 有機(jī)物的生物分解性188）好氧條件下的降解規(guī)律與厭氧有時(shí)不同9）化學(xué)品的生物降解性預(yù)測物理化學(xué)性質(zhì)生物降解性/QSBR(Quantitative Structure Biodegradability Relationship)5）脂肪族：分子量越大越不易降解6）芳香族0.4-0.6 可生物處理性好0.2BOD5/CODcr0.4 含有難生物分解的有機(jī)物，較難生物處理BOD5/CODcr1.2 可生物處理性好0.3BOD5 /DOC1.2 含有難生物分解的有

6、機(jī)物，較難生物處理BOD5/DOC0.3 有機(jī)污染物的生物分解性差，難以生物處理 BOD5/DOC比值預(yù)測污水可生物處理性的參考標(biāo)準(zhǔn)28第三節(jié) 不含氮有機(jī)物質(zhì)的生物分解一、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的生物分解二、淀粉的生物分解三、脂肪的生物分解四、芳香族化合物的生物分解五、烴類化合物的生物分解六、合成洗滌劑的生物分解291. 纖維素多糖化合物22323COH OCH CH OHCH CHOHCOOH乳酸42CHCO、61051222116126()nC H OC H OC H O 纖維素纖維二糖酶纖維二糖葡萄糖能降解纖維素的微生物： 主要是霉菌和一些特殊的細(xì)菌：纖維粘菌、纖維桿菌、蓮霉菌、曲霉、

7、青霉、木霉一、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素第三節(jié) 不含氮有機(jī)物質(zhì)的生物分解酶302. 半纖維素 分子結(jié)構(gòu)：由聚戊糖、聚己糖、聚糖醛酸構(gòu)成 降解過程：半纖維素單糖+糖醛酸 能降解纖維素的微生物：芽孢桿菌、假單胞菌、放線菌。第三節(jié) 不含氮有機(jī)物質(zhì)的生物分解313. 木質(zhì)素（lignin）CCCHOCCCHOH3COCCCHOH3COH3CO基本構(gòu)成單位芳醚鍵降解機(jī)理（較為復(fù)雜）： 芳醚鏈斷裂苯丙烷大分子解聚、 、 、能降解木質(zhì)素的微生物：擔(dān)子菌綱，如白腐菌第三節(jié) 不含氮有機(jī)物質(zhì)的生物分解32二、淀粉 分子結(jié)構(gòu)：多糖 降解過程：淀粉糊精麥芽糖葡萄糖 降解微生物：主要有霉菌（曲霉、根霉）三、脂肪 結(jié)構(gòu)：C

8、H2 O C R1CH2 O C R2CH2 O C R3OOO 脂肪 甘油+脂肪酸脂肪酶 降解微生物：熒光桿菌、綠膿桿菌放線菌、真霉第三節(jié) 不含氮有機(jī)物質(zhì)的生物分解33四、芳香化合物OHOHOHCOOHCOOH酚鄰苯二酚粘康酸（mucomic acid）第三節(jié) 不含氮有機(jī)物質(zhì)的生物分解34CH3CH3OHOHCH3OHOH苯甲酸、粘康酸第三節(jié) 不含氮有機(jī)物質(zhì)的生物分解35五、烴類（脂肪烴）2. 烯烴：烯烴加氧化合物脂肪酸氧化1. 烷烴：CnH2n+2一般從末端氧化，形成醇、醛、酸、 CO2氧化降解微生物：主要是一些細(xì)菌、酵母菌第三節(jié) 不含氮有機(jī)物質(zhì)的生物分解36C7H15 CH3n-Octa

9、neMonooxygenaseC7H15CH2 OHn-OctanolNAD+NADH+ NADH + O:O(O2)+ NAD+ H2 OHC7H15O = On-OctanolOHC7H15C = On-Octanoic acidH2 ONAD+NADHATPAMP+PPiCoA-Oxidationto acetyl-CoASteps in oxidation of an aliphatic hydrocarbon.The first of which is catalyzed by a monooxygenase37H3C(CH2)nCH2 CH2COOHn+4 carbonsFatty

10、 acid ofCoAactivationATPAMP+PPiH3C(CH2)nCH2 CH2CCoA OFADFADHH3C(CH2)nCHCHCCoA OH3C(CH2)nCHOHCHCCoA OH2ONAD+NADHH3C(CH2)n C CH2CCoA O OCoAH3C(CH2)nCCoA O+H3CCCoA OActivated fatty acid Of n+2 carbons readyfor next stepAcetyl-CoAMechanism of beta oxidation of a fatty acid（which lead to successive forma

11、tion of two carbon fragments of acetyl-CoA）38SO3NaCH2（CH2）10 CH3十二烷基苯磺酸鈉SO3NaCH2COOHCH3SO3NaCH3OHOH氧化.HSO3六、合成洗滌劑降解微生物：主要是芽孢桿菌、假單胞菌（惡臭假單胞菌）第三節(jié) 不含氮有機(jī)物質(zhì)的生物分解39第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解一、氮循環(huán)及其微生物的作用二、氨化、硝化與反硝化三、蛋白質(zhì)的生物分解三、尿素的轉(zhuǎn)化40一、氮循環(huán)及其微生物的作用固氮有機(jī)氮34/NH NH氧化/氨化32/NO NO硝化N2反硝化第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解41二、氨化、硝化與反硝化1、氨化作用（含氮有機(jī)物的

12、生物氧化）有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨的過程：OrgNNH3 不含氮有機(jī)物好氧、厭氧情況下都生成NH3RC COOHNH2RCOOHCO2NH3RCH2COOHNH3O2H有氧缺氧氨化細(xì)菌（Ammonifier）： 種類繁多（熒光假單胞菌、變形桿菌等）第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解422、硝化作用：氨氧化成亞硝酸、硝酸的過程分兩步進(jìn)行（好氧條件）限速階段、控制階段NH3NO2-NO3-幾個(gè)術(shù)語：氨氧化、亞硝（酸）化、亞硝酸氧化、硝酸化第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解43硝化菌（nitrifier）亞硝酸菌（nitrite bacteria），亦稱氨氧化菌硝酸菌（nitrate bacteria），亦稱亞硝酸氧化菌

13、亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas）亞硝化球菌屬亞硝化螺菌屬亞硝化葉菌屬亞硝化弧菌屬亞硝酸菌硝化桿菌屬Nitrobacter硝化刺菌屬硝化球菌屬硝化螺菌屬硝酸菌常見的硝化細(xì)菌第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解44硝化菌與活性污泥中異養(yǎng)菌的生長速率比較細(xì)菌種類世代時(shí)間(h)最大增長速率(1/h)亞硝酸菌硝酸菌活性污泥中異養(yǎng)菌8-368-592.3-8.7 0.02-0.090.01-0.060.08-0.3化能自養(yǎng)好氧適于中性和弱堿性環(huán)境生長速度慢，世代時(shí)間824小時(shí)對(duì)有害化學(xué)物質(zhì)敏感（用于毒性測定）硝化菌的主要特性第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解45氧化氨的細(xì)菌菌體大小/mG+C%世代時(shí)間/hCh

14、.A1H. 2貯存物細(xì)胞色素，色素pH范圍溫度范圍/oC亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonas)0.71.51.02.447.451.0Ch.A多聚磷酸+, 淡黃至淡紅5.88.5530（2530）亞硝化球菌屬（Nitrosococcus)1.51.81.72.550.051812Ch.A肝糖，多聚磷酸+, 淡黃至淡紅6.08.0230亞硝化螺菌屬（Nitrosospira)0.30.81.08.054.124Ch.A+, 淡黃至淡紅6.58.51530（2035)亞硝化葉菌屬（Nitrosolobus)1.01.51.02.553.656.1Ch.A肝糖，多聚磷酸+, 淡黃至淡紅6.08.

15、21530亞硝化弧菌屬（Nitrosovibrio）0.30.41.13.054Ch.A7.57.82530-5 3+5 4氧化亞硝酸的細(xì)菌硝化桿菌屬（Nitrobacter）0.60.81.02.060.161.78幾天Ch.AH肝糖，多聚磷酸和PHB+, 淡黃色6.58.5540硝化刺菌屬（Nitrospina）0.30.42.76.557.5Ch.A肝糖+, 7.58.02530硝化球菌屬（Nitrococcus）1.51.861.2Ch.A肝糖和PHB+,淡黃至淺紅6.88.0 1530硝化螺菌屬（Nitrospira）0.30.450Ch.A肝糖和PHB7.58.02530亞硝化細(xì)菌

16、和硝化細(xì)菌的一些特征亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的一些特征1Ch.A代表化能無機(jī)營養(yǎng)，2H代表化能有機(jī)營養(yǎng)。3 4為最低生長溫度(周群英等，p250)4610 m50 mSubstratum硝化刺菌屬亞硝化單胞菌屬20 mNH4+NO2-NO3-NH4+NH2OHNO2-NO3-O2O2(NH4+-oxidizers)(NO2-oxidizers)O247(1)溶解氧（DO）：DO低于0.5mg/L時(shí)，硝酸菌活性受到抑制，而亞硝酸菌（即氨氧化菌）對(duì)低溶解氧的耐受程度高于硝酸菌，DO低于0.5mg/L時(shí)仍能正常代謝。 (2)溫度：溫度低于12oC，硝化活性明顯下降，30 oC時(shí)活性最大，超過30 oC時(shí)

17、，活性反而降低。(3)pH值：亞硝酸菌的最適pH范圍為7.0-7.8，而硝酸菌的最適pH范圍為7.7-8.1。pH值過高或過低都會(huì)抑制硝化活性。硝化過程常大量產(chǎn)酸，可使pH值降低，限制硝化作用進(jìn)行，運(yùn)行中應(yīng)隨時(shí)調(diào)節(jié)pH值。影響硝化作用的主要因素第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解48(4)營養(yǎng)物質(zhì)：硝化菌為自養(yǎng)微生物，生長不需有機(jī)質(zhì)。在污水處理中，硝化反應(yīng)一般在有機(jī)物濃度較低的條件下較易發(fā)生。(5)氨氮： 氨氮濃度大于100-200mg/L時(shí)，對(duì)硝化反應(yīng)呈現(xiàn)抑制作用。(6)毒物： 硝化菌對(duì)毒物的敏感度大于一般細(xì)菌，大多數(shù)重金屬和有機(jī)物對(duì)硝化菌具有抑制作用。一般來說，亞硝酸菌比硝酸菌對(duì)毒物更敏感。第四節(jié)

18、 含氮有機(jī)物的生物分解49一些化學(xué)物質(zhì)對(duì)活性污泥硝化活性的影響物質(zhì)75%抑制濃度(mg/L)物質(zhì)75%抑制濃度(mg/L)銅酚鄰-甲酚氰三氯甲烷4.05.612.81.318苯胺硫代乙酰胺丙烯醇氨基硫脲丙酮7.70.53200.182000(張希衡，1996)第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解503、反硝化作用（Denitrification）定義：硝酸、亞硝酸鹽在無氧條件下被微生物還原成亞硝酸和氮?dú)獾倪^程。反硝化菌（Denitrifying bacteria）及其特征： 參與反硝化作用的細(xì)菌叫反硝化菌v大多數(shù)是異養(yǎng)菌（反硝化桿菌、熒光假單胞菌）， 也有一些自養(yǎng)菌（硝化硫桿菌）v 大部分是兼性細(xì)菌，

19、有氧氣時(shí)利用氧氣呼吸，厭氧時(shí) 利 用硝酸和亞硝酸根呼吸第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解51反硝化細(xì)菌的種類和若干特性反硝化細(xì)菌溫度/oCpH革蘭氏染色與O2關(guān)系備注假單胞菌屬（Pseudomonas）307.08.5好氧脫氮副球菌屬（Paracoccus denitrificans）30兼性膠德克斯氏菌（Derxia gummosa） 25305.59.0兼性固氮產(chǎn)堿菌屬（Alcaligenes）307.0兼性兼性營養(yǎng)色桿菌屬（Chromobacter）2578兼性兼性營養(yǎng)脫氮硫桿菌（Thiobacillus denitrificans）28307兼性第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解52反硝化機(jī)理：3

20、222NONONON ON氣態(tài)溫室效應(yīng)氣體上述過程可以在任何一種氣態(tài)氮中止，取決于pH值。pH7 N232NONO32NON3NO微生物種類不同對(duì)的還原能力和最終產(chǎn)物也不同。熒光桿菌、變形桿菌微球菌、假單胞菌參見：張希衡.廢水厭氧生物處理工程.環(huán)境科學(xué)出版社.P351有些細(xì)菌含有三種厭氧呼吸途徑32NONO22NON O22N ON第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解53 反硝化作用需要足夠的有機(jī)碳源。 甲醇、乙醇、乙酸、苯甲酸、葡萄糖等均可作為碳源。 利用最多的是甲醇，因?yàn)樗鼉r(jià)廉，而且氧化分解產(chǎn)物為水和二氧化碳，不留任何難降解中間產(chǎn)物。 在飲用水的脫氮處理中宜采用乙醇，以避免殘留甲醇對(duì)人體的危害。

21、影響反硝化作用的主要因素影響反硝化作用的主要因素第四節(jié) 含氮有機(jī)物的生物分解（1）營養(yǎng)物質(zhì)54(2)(2)溶解氧溶解氧 在在O O2 2和和NONO3 3- -同時(shí)存在時(shí)，反硝化菌首先利用同時(shí)存在時(shí)，反硝化菌首先利用O O2 2作為最作為最終電子受體，只有溶解氧濃度接近零（氧化還原電位終電子受體，只有溶解氧濃度接近零（氧化還原電位 0 - -100mV)0 - -100mV)時(shí)才開始進(jìn)行反硝化作用。時(shí)才開始進(jìn)行反硝化作用。 (3)(3)溫度溫度 最佳溫度為最佳溫度為30304040 o oC C。溫度。溫度0, 細(xì)胞內(nèi)積累硫而形成硫磺顆粒。（二） 硫化作用第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用59

22、常見的硫磺細(xì)菌無色硫磺細(xì)菌紫色硫磺細(xì)菌：紫硫菌、八疊硫菌（光能自養(yǎng)）（光合菌著色菌科、舊稱紅硫菌科，俗稱紫硫菌）貝日阿托氏菌，如白硫磺菌(Beggiatoa)發(fā)硫細(xì)菌(Thiothrix)硫磺細(xì)菌的細(xì)胞合成方式：無色硫磺菌：化學(xué)合成2224COHCH OH O紫色硫磺菌：1）化學(xué)合成；2）光合成2224COHCH OH O 日光菌紫素不產(chǎn)生氧氣的光合作用循環(huán)光合磷酸化第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用60特點(diǎn)：利用硫化物作能源，但不能在細(xì)胞內(nèi)積累硫單體。常見的硫化菌好氧菌厭氧菌 脫氮硫桿菌：在缺氧情況下還原硝酸根為氮?dú)?Thiobacillus denitrificans)2223246,H

23、S Na S O Na S OS22324,S S OH SO排硫桿菌氧化硫桿菌2 23332424222582644NaSOKNONaHCONaSOKSONCOHO2) 硫化細(xì)菌的一般特性第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用61第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用幾種常見的硫化細(xì)菌62脫氮硫桿菌的應(yīng)用：反硝化（硝酸氮的處理）S2進(jìn)水 3NO出水24SON23324322652223KNOSCaCOK SOCaCOCON能量第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用63硫酸鹽被還原成硫化氫的過程。硫酸鹽被還原成硫化氫的過程。反硫化作用微生物：反硫化作用微生物：硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原菌（e.g. 去硫弧菌）

24、去硫弧菌）厭氧且在厭氧且在有機(jī)物有機(jī)物存在的條件下：存在的條件下：242SOH S32423222CH COOHNa SONa COH SCOH O硫酸鹽還原菌（反硫化細(xì)菌）硫酸鹽還原菌（反硫化細(xì)菌）嚴(yán)格的厭氧菌，能進(jìn)行反硫化作用的細(xì)菌有：脫硫脫硫弧菌（Desulfovibrio desulfuricans）巨大脫硫弧菌（Desulfovibrio gigas）至黑脫硫腸狀菌（Desulfotomaculum nigrificans）第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用（三）（三） 反硫化作用反硫化作用64含硫廢水硫酸鹽生物還原SO42H2S(厭氧)硫化物生物氧化H2SS0(好氧)H2S空氣吹脫

25、NaOH吸收Na2S回收處理水工藝1工藝2處理水含SO42-廢水生物處理工藝 第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用65二、磷的生物轉(zhuǎn)化二、磷的生物轉(zhuǎn)化1. 無機(jī)磷的有機(jī)化無機(jī)磷的有機(jī)化24)HPO不溶性磷酸鹽可溶化（微生物、植物利用有機(jī)磷化物2. 有機(jī)磷化物的生物降解有機(jī)磷化物的生物降解3. 磷酸還原：磷酸還原： （類似于反硝化、反硫化）（類似于反硝化、反硫化）梭狀芽孢桿菌、大腸桿菌梭狀芽孢桿菌、大腸桿菌3433323H POH POH POPH揮發(fā)性揮發(fā)性232324()H CO COHNOH SO、細(xì)菌氧化細(xì)菌氧化 硝化菌、硫化菌硝化菌、硫化菌pH的降低的降低第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作

26、用66三、金屬的生物轉(zhuǎn)化三、金屬的生物轉(zhuǎn)化1. 鐵化合物的氧化沉淀：鐵化合物的氧化沉淀：233()FeFeFe OH鐵細(xì)菌鐵細(xì)菌鐵細(xì)菌的特性：鐵細(xì)菌的特性： 能利用還原態(tài)鐵作為能源；能利用還原態(tài)鐵作為能源； 自養(yǎng)菌；自養(yǎng)菌； 絲狀菌；絲狀菌； 一般生活在含氧少、但有較多鐵質(zhì)和一般生活在含氧少、但有較多鐵質(zhì)和CO2的水中。的水中。32232464()4167.5FeCOOH OFe OHCOJ（一）鐵的生物轉(zhuǎn)化（一）鐵的生物轉(zhuǎn)化第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用673. 有機(jī)鐵化物的形成溶解性鐵被植物、微生物吸收利用有機(jī)結(jié)合態(tài)有機(jī)酸鐵鹽 2. 鐵化合物的還原與溶解1）CO2、無機(jī)酸、有機(jī)酸的生成

27、鐵沉降溶解2）氧化還原電位的降低32FeFe第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用68 在厭氧條件下，有些鉻耐性細(xì)菌可以將Cr6+還原成無毒性的Cr3+。 曾報(bào)道的Cr6+還原細(xì)菌有銅綠假單胞菌、螢光假單胞菌、惡臭假單胞菌、含糊假單胞菌、門多薩假單胞菌、酪鏈球菌、真養(yǎng)產(chǎn)堿菌)、陰溝腸桿菌等。 陰溝腸桿菌HO-1菌株是從活性污泥中分離出來的一種兼性厭氧菌。據(jù)稱該菌株的Cr6+還原能力是其它菌的10倍以上。第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用（二）鉻的生物轉(zhuǎn)化（二）鉻的生物轉(zhuǎn)化691汞的生物氧化和還原汞的生物氧化和還原在好氧條件下，一些細(xì)菌（如枯草芽孢桿菌和巨大芽孢在好氧條件下，一些細(xì)菌（如枯草芽孢桿菌

28、和巨大芽孢桿菌等）能將元素汞氧化生成二價(jià)汞離子桿菌等）能將元素汞氧化生成二價(jià)汞離子Hg2。有些細(xì)菌，如銅綠假單胞菌、大腸桿菌、變形桿菌等在有些細(xì)菌，如銅綠假單胞菌、大腸桿菌、變形桿菌等在適宜的條件下能將適宜的條件下能將Hg2還原為金屬汞。還原為金屬汞。2汞的甲基化汞的甲基化有些微生物能把元素汞和汞離子轉(zhuǎn)化為甲基汞和二甲基有些微生物能把元素汞和汞離子轉(zhuǎn)化為甲基汞和二甲基汞，這種過程稱汞的甲基化。汞，這種過程稱汞的甲基化。汞的甲基化在好氧和厭氧條件下均可能發(fā)生。汞的甲基化在好氧和厭氧條件下均可能發(fā)生。產(chǎn)甲烷菌、匙形梭狀芽孢桿菌、熒光假單胞菌、大腸桿產(chǎn)甲烷菌、匙形梭狀芽孢桿菌、熒光假單胞菌、大腸桿菌

29、、產(chǎn)氣腸桿菌和巨大芽孢桿菌等都具有將元素汞轉(zhuǎn)化菌、產(chǎn)氣腸桿菌和巨大芽孢桿菌等都具有將元素汞轉(zhuǎn)化為甲基汞的能力。為甲基汞的能力。甲基汞的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于元素汞和汞離子。甲基汞的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于元素汞和汞離子。第五節(jié) 微生物對(duì)無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用（三）汞的生物轉(zhuǎn)化（三）汞的生物轉(zhuǎn)化70一、生物對(duì)污染物的濃縮作用第六節(jié) 生物對(duì)污染物的濃縮與吸附作用（一）生物濃縮 一般定義：生物個(gè)體或處于同一營養(yǎng)水平的生物種群，從環(huán)境中吸收并蓄積某種元素或化合物，使體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中濃度的現(xiàn)象，又稱生物富集。 生物濃縮的程度一般用生物濃縮系數(shù)（Bio-concentration Factor, BCF，亦稱富集因子）來

30、表示，濃縮系數(shù)越大，生物濃縮的程度越高。 度物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的濃物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度BCF71 指同一生物個(gè)體在不同的生長發(fā)育階段，生指同一生物個(gè)體在不同的生長發(fā)育階段，生物濃縮系數(shù)不斷增加的現(xiàn)象。物濃縮系數(shù)不斷增加的現(xiàn)象。 生物積累的程度也用生物積累的程度也用BCF表示。表示。 不同種生物和同一種生物的不同器官和組織不同種生物和同一種生物的不同器官和組織對(duì)同一化學(xué)物質(zhì)的生物積累速率有很大的差對(duì)同一化學(xué)物質(zhì)的生物積累速率有很大的差別。別。（二）生物積累與生物放大生物積累（Bio-accumulation）第六節(jié) 生物對(duì)污染物的濃縮與吸附作用72 指生態(tài)系統(tǒng)中，某種化學(xué)物質(zhì)的生物濃縮系數(shù)在同一食

31、物鏈指生態(tài)系統(tǒng)中，某種化學(xué)物質(zhì)的生物濃縮系數(shù)在同一食物鏈上，由低位營養(yǎng)級(jí)生物到高位營養(yǎng)級(jí)生物逐級(jí)增大的現(xiàn)象。上，由低位營養(yǎng)級(jí)生物到高位營養(yǎng)級(jí)生物逐級(jí)增大的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是由于高位營養(yǎng)級(jí)生物捕食低位營養(yǎng)級(jí)生物所造成這種現(xiàn)象是由于高位營養(yǎng)級(jí)生物捕食低位營養(yǎng)級(jí)生物所造成的。的。 有關(guān)美國圖爾湖和克爾馬斯南部保護(hù)區(qū)有機(jī)氯殺蟲劑有關(guān)美國圖爾湖和克爾馬斯南部保護(hù)區(qū)有機(jī)氯殺蟲劑DDT對(duì)對(duì)生物群落污染的研究表明，湖水中生物群落污染的研究表明，湖水中DDT濃度為濃度為0.006 mg/L情情況下，水體中藻類細(xì)胞內(nèi)的濃度為況下，水體中藻類細(xì)胞內(nèi)的濃度為0.10.3 mg/L（BCF為為167500），魚類體內(nèi)的最高濃度為），魚類體內(nèi)的最高濃度為1.6mg/L（BCF為為2667）,以魚類為食的水鳥體內(nèi)的濃度高達(dá)以魚類為食的水鳥體內(nèi)的濃度高達(dá)6375.5 mg/L（BCF為為10,500125,873）。）。由于生物濃縮、生物積累和生物放大作用，即使是進(jìn)入環(huán)境中的微量污染物，也會(huì)通過逐級(jí)生物放大，影響高位營養(yǎng)級(jí)的生物，甚至人類。生物放大（Bio-magnification）第六節(jié) 生物對(duì)污染物的濃縮與吸附作用73 有機(jī)物質(zhì)的生物吸附是一個(gè)快速的物理過程。 在污水活性污