污染物的生物降解

1、Microbiology Department.Resource & Environment Science College SWU.LiYong定義定義：（biodegradation）：復雜有機化合物在微生物作用下轉變成結構較簡單化合物或被完全分解的過程。l將有機物徹底分解至釋放出無機產物CO2與H2O，則稱終極降解（ultimate biodegradation）。l通過微生物代謝導致有機或無機化合物的分子結構發(fā)生某種改變、生成新化合物的過程稱為生物轉化（biotransformation或bioconversion）。 為什么利用微生物？l生長速度快，生長旺盛；生長速度快，生長

2、旺盛；l數(shù)量大；數(shù)量大；l代謝類型多樣化；代謝類型多樣化；l適應性強；適應性強；l降解性的質粒降解性的質粒(plasmid)l降解性質粒：在降解性質粒：在假單胞菌屬假單胞菌屬(Pseudomonas)中發(fā)現(xiàn)。中發(fā)現(xiàn)。l它們可編碼一系列能降解復雜物質的它們可編碼一系列能降解復雜物質的酶酶,從而能利用一從而能利用一般細菌所難以分解的物質作般細菌所難以分解的物質作碳源碳源。l這些質粒以其所分解的底物命名這些質粒以其所分解的底物命名,lCAM(樟腦樟腦)質粒質粒,lOCT(辛烷辛烷)質粒質粒,lXYL(二甲苯二甲苯)質粒質粒,lSAL(水楊酸水楊酸)質粒質粒,lMDL(扁桃酸扁桃酸) 質粒質粒,lNA

3、P(萘萘)質粒質粒lTOL(甲苯甲苯)質粒等。質粒等。 環(huán)境污染物質分解途徑 ：l光分解l化學分解（自然分解）l生物分解生物分解 生物分解作用最大，具有重要地位和作用。l可生物降解性（biodegradability）：是指化合物被生物降解的可能性及其難易程度。 分為3種類型：可生物降解物質：單糖、蛋白質、淀粉、核酸等；難生物降解物質：這類物質能被微生物降解，但時間較長，如纖維素、某些農藥和烴類等；不可生物降解物質：如塑料、尼龍等。 研究的意義？ 重要的實踐意義：l對污染物的治理有著指導性；對污染物的治理有著指導性；l可生物降解，處理后排放；可生物降解，處理后排放；l難降解的污染物，控制排放，

4、或改革工業(yè)流程、改變難降解的污染物，控制排放，或改革工業(yè)流程、改變產品化學結構；產品化學結構；l不可生物降解，停止生產。不可生物降解，停止生產。l基質的可生物氧化率 l常應用瓦氏（Warburg，亦稱華氏）呼吸儀進行測定。l呼吸代謝作用釋放出的CO2量或消耗了的O2量 %100氧量理論的基質完全氧化所應消耗耗氧量實際微生物作用下的氧化率）（）（BOD5/COD生物分解速度生物分解速度舉舉 例例0.4較快較快甲醛、乙醛、乙酸、丙酮、丁甲醛、乙醛、乙酸、丙酮、丁酸、甘油、酚等酸、甘油、酚等0.40.3一般一般一般城市污水、醋酸鈣、棕櫚一般城市污水、醋酸鈣、棕櫚酸等酸等0.30.2較慢，微生物需經馴

5、較慢，微生物需經馴化化丙烯醛、丁香皂等丙烯醛、丁香皂等0.2很慢，微生物需長期很慢，微生物需長期馴化馴化丁苯、乙戊二乙烯等丁苯、乙戊二乙烯等基質的生化呼吸曲線基質呼吸線內源呼吸線時間/h兩種呼吸耗氧曲線比較兩種呼吸耗氧曲線比較tBCA耗氧量/(mgo2/g污泥)土壤消毒試驗 ：l新開發(fā)的農藥可生物降解性的評定培養(yǎng)液中降解試驗 ：l包括物理外觀上的變化，諸如濁度、顏色與色度、嗅味等；l微生物學的變化，諸如菌數(shù)、生物量及生物相等；l化學變化，如pH、COD、BOD，特別是該污染物的濃度變化。脫氫酶活性在含有污染物的培養(yǎng)液中微生物脫氫酶活性有所增加，則說明微生物能利用該污染物以供生長繁殖，具有可生物

6、降解性。ATPl凡在含有污染物培養(yǎng)液中生活的微生物體中ATP量增長，說明微生物對該污染物可以降解。放射性14C標記標記l將此種標記污染物加入消毒土壤試驗或培養(yǎng)液微生物降解試驗中，檢測土壤或水體中釋放的14CO2，計算其回收率，從而評定該污染物的可生物降解性 l礦化作用礦化作用（mineralization）指有機污染物在一種或多種微生物的作用下徹底分解為H2O、CO2和簡單的無機化合物含氮化合物、含磷化合物、含硫化合物和含氯化合物等的過程。l礦化作用是徹底的生物降解，即終極降解；終極降解；l礦化作用過程包括氧化、還原、水解、脫水、脫氨基、脫羧基、脫鹵和裂解等生化反應。l共代謝作用共代謝作用 （

7、cometabolism ） 難降解的有機化合物不能直接作為碳源或能源物質被微生物利用，當環(huán)境中存在其他可利用的碳源或能源時，難降解有機化合物被利用，這樣的代謝過程稱為共代謝作用。靠降解其他有機物提供能源：例如直腸梭菌（Clostridium rectum）需有蛋白胨類物質存在才降解丙體666； 靠其他微生物協(xié)同作用：如農藥二嗪農的嘧啶基環(huán)，需鏈霉菌和節(jié)桿菌鏈霉菌和節(jié)桿菌共同協(xié)作才能降解，兩菌各自單獨存在則不起作用；先經別的物質誘導：如一種銅綠假單胞菌要經正庚烷誘導才產生羥化酶系，使鏈烷羥基化為相應的醇。影響微生物降解轉化因素l物質的化學結構 l共代謝作用 l環(huán)境物理化學因素 l降解或轉化污后

8、生成的中間體或終產物有機有機C CO2 + C CO2 + 碳酸鹽和重碳酸鹽碳酸鹽和重碳酸鹽有機有機N NH3 HNO2 HNO3N NH3 HNO2 HNO3有機有機S H2SO4S H2SO4有機有機P H3PO4P H3PO4 微生物：微生物：厭氧細菌厭氧細菌發(fā)酵、厭氧無機鹽呼吸發(fā)酵、厭氧無機鹽呼吸lC C RCOOHRCOOH（有機酸）有機酸）CHCH4 4 + CO + CO2 2lN RCHNHN RCHNH2 2COOH NHCOOH NH3 3（） + + 有機酸（有機酸（）lS HS H2 2S S（）lP POP PO4 43-3-厭氧分解（開始）厭氧分解（開始） 好氧分解

9、（后續(xù)）好氧分解（后續(xù)）l包括：包括：糖類、蛋白質、脂類、石油和人工合成的有機糖類、蛋白質、脂類、石油和人工合成的有機化合物等化合物等。 提問：提問：哪些糖類會成為污染物？哪些糖類會成為污染物？ 難溶的多糖難溶的多糖，且當一些難溶解的多糖數(shù)量較大時才會且當一些難溶解的多糖數(shù)量較大時才會使自凈時間大大增加，從而對環(huán)境造成污染。使自凈時間大大增加，從而對環(huán)境造成污染。這類多這類多糖主要是糖主要是纖維素、半纖維素、果膠質、木質素、淀粉纖維素、半纖維素、果膠質、木質素、淀粉。葡萄糖高聚物，每個纖維素分子含葡萄糖高聚物，每個纖維素分子含140010000個葡萄糖基（個葡萄糖基（1-4糖苷鍵）。糖苷鍵）。

10、棉紡印染廢水、造紙廢水、人造纖棉紡印染廢水、造紙廢水、人造纖維廢水及城市垃圾等，其中均含有大量纖維素。維廢水及城市垃圾等，其中均含有大量纖維素。微生物微生物 纖纖維維素素酶酶 纖纖維維二二糖糖酶酶 纖纖維維素素 纖纖維維二二糖糖 葡葡萄萄糖糖 糖糖酵酵解解 ATP 好好氧氧分分解解 H2O CO2 葡葡萄萄糖糖 丙丙酮酮丁丁醇醇發(fā)發(fā)酵酵 丙丙酮酮 + 丁丁醇醇 + CO2 + H2 厭厭氧氧發(fā)發(fā)酵酵 丁丁酸酸發(fā)發(fā)酵酵 丁丁酸酸 + 乙乙酸酸 + CO2 + H2 三三羧羧酸酸 循循 環(huán)環(huán) 厭厭氧氧發(fā)發(fā)酵酵 l好氧細菌好氧細菌粘細菌、鐮狀纖維菌和纖維弧菌粘細菌、鐮狀纖維菌和纖維弧菌l厭氧細菌厭氧

11、細菌產纖維二糖芽孢梭菌、無芽孢厭氧分解菌產纖維二糖芽孢梭菌、無芽孢厭氧分解菌及嗜熱纖維芽孢梭菌。及嗜熱纖維芽孢梭菌。l放放 線線 菌菌鏈霉菌屬。鏈霉菌屬。l真真 菌菌青霉菌、曲霉、鐮刀霉、木霉及毛霉。青霉菌、曲霉、鐮刀霉、木霉及毛霉。l需要時可以向有菌種庫的研究機構需要時可以向有菌種庫的研究機構購買或自行篩選購買或自行篩選l存在于植物細胞壁的雜多糖。造紙廢水和人造纖維廢水中存在于植物細胞壁的雜多糖。造紙廢水和人造纖維廢水中含半纖維素。含半纖維素。 TCA循環(huán)循環(huán) 聚糖酶聚糖酶 CO2 + H2Ol 半纖維素半纖維素 單糖單糖 + 糖醛酸糖醛酸 H2O 各種發(fā)酵產物各種發(fā)酵產物 厭氧分解厭氧分解

12、l分解纖維素的微生物大多數(shù)能分解半纖維素分解纖維素的微生物大多數(shù)能分解半纖維素。l許多芽孢桿菌、假單胞菌、節(jié)細菌及放線菌能分解半纖維許多芽孢桿菌、假單胞菌、節(jié)細菌及放線菌能分解半纖維素。霉菌有根霉、曲霉、小克銀漢霉、青霉及鐮刀霉。素。霉菌有根霉、曲霉、小克銀漢霉、青霉及鐮刀霉。木質素存在于除苔蘚和藻類外所有植物的細胞壁中木質素存在于除苔蘚和藻類外所有植物的細胞壁中，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。木質素木質素 空腔空腔 纖維素纖維素聚合聚合交聯(lián)交聯(lián)確證的只有確證的只有真菌中的黃孢原毛平革菌真菌中的黃孢原毛平革菌;疑似的只有疑似

13、的只有軟腐菌軟腐菌。(Phanerochaete chrysosprium)是是白腐真菌白腐真菌的一種，隸屬于擔子菌綱、的一種，隸屬于擔子菌綱、同擔子菌亞綱、非褶菌目、同擔子菌亞綱、非褶菌目、絲核菌科。絲核菌科。白腐白腐樹皮上木質素被該菌分樹皮上木質素被該菌分解后漏出解后漏出白色白色的纖維素部分。的纖維素部分。* *木質素降解的意義何在呢？如何實現(xiàn)工業(yè)化白腐菌降木質素降解的意義何在呢？如何實現(xiàn)工業(yè)化白腐菌降解木質素呢？解木質素呢？l來源：來源：毛紡、毛條廠廢水、油脂廠廢水、毛紡、毛條廠廢水、油脂廠廢水、肉聯(lián)廠廢水、制革廠廢水含有大量油脂肉聯(lián)廠廢水、制革廠廢水含有大量油脂l降解油脂較快的微生物：

14、降解油脂較快的微生物：l細細 菌菌 熒光桿菌、綠膿桿菌、靈桿熒光桿菌、綠膿桿菌、靈桿菌菌l絲狀菌絲狀菌 放線菌、分支桿菌放線菌、分支桿菌l真真 菌菌 青霉、乳霉、曲霉青霉、乳霉、曲霉l途徑：途徑：水解水解+氧化氧化l提問：提問：什么是石油？什么是石油？l石油是含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及少量非烴化合物的石油是含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及少量非烴化合物的復雜混合物。復雜混合物。石油污染主要出現(xiàn)在石油污染主要出現(xiàn)在采油區(qū)采油區(qū)和和石油運輸事石油運輸事故現(xiàn)場故現(xiàn)場以及以及石化行業(yè)的工業(yè)廢水石化行業(yè)的工業(yè)廢水中。中。l與分子結構有關與分子結構有關 鏈中等長度（鏈中等長度（C10C24）鏈很長的（鏈很長的（

15、C24以上）以上）短鏈短鏈 （*？）？）l 直鏈直鏈 ? 支鏈支鏈 l 不飽和不飽和 ? 飽和飽和l 烷烴烷烴 ? 芳烴芳烴l降解石油的微生物很多，據(jù)報道有降解石油的微生物很多，據(jù)報道有200多種多種l細細 菌菌 假單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產堿桿菌屬假單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產堿桿菌屬放線菌放線菌 諾卡氏菌諾卡氏菌l酵母菌酵母菌 假絲酵母假絲酵母l霉霉 菌菌 青霉屬、曲霉屬青霉屬、曲霉屬l藻藻 類類 藍藻和綠藻藍藻和綠藻 + O2R-CH2- CH2-CH3 R- CH2-CH2-COOH -氧化氧化 CO2 + H2O CH2-COOH + R-COOHl 以環(huán)己烷為例以環(huán)己烷為例

16、OH O O +O2 +2H 2H +O2 +2H H2O H2O + H2O -2H HOOC-（CH2）4-COOH HOOC-（CH2）4-CH2OH 氧氧 化化 CO2 + H2O OH通常一些微生物只能將環(huán)烷變?yōu)榄h(huán)己酮，另一些微生物只能將通常一些微生物只能將環(huán)烷變?yōu)榄h(huán)己酮，另一些微生物只能將環(huán)己酮氧化開鏈而不能氧化環(huán)己烷，環(huán)己酮氧化開鏈而不能氧化環(huán)己烷，兩類以上微生物的兩類以上微生物的下將污染物下將污染物 徹底降解徹底降解共代謝共代謝。l芳香烴普遍具有生物毒性芳香烴普遍具有生物毒性，但在低濃度范圍內它們可，但在低濃度范圍內它們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。 苯

17、苯類類 酚酚類類萘萘菲菲 蒽蒽微微生生物物名名 稱稱熒熒光光假假單單胞胞菌菌、銅銅綠綠色色假假單單胞胞菌菌及及苯苯桿桿菌菌銅銅綠綠色色假假單單胞胞菌菌、溶溶條條假假單單胞胞菌菌、諾諾卡卡氏氏菌菌、球球形形小小球球菌菌、無無色色桿桿菌菌及及分分枝枝桿桿菌菌菲菲桿桿菌菌、菲菲芽芽孢孢桿桿菌菌熒熒光光假假單單胞胞菌菌和和銅銅綠綠色色假假單單胞胞菌菌、小小球球菌菌及及大大腸腸埃埃希希氏氏菌菌l苯、萘、菲、蒽的降解為如下圖所示苯、萘、菲、蒽的降解為如下圖所示苯的降解苯的降解l酚也是酚也是先被氧化為鄰苯二酚先被氧化為鄰苯二酚，這樣各類芳香烴在降解的后，這樣各類芳香烴在降解的后半段是相同的，可表示如下半段是

18、相同的，可表示如下 苯苯 酚酚 氧氧化化酶酶 酶酶 萘萘 鄰鄰苯苯二二酚酚 酮酮基基己己二二酸酸 菲菲 + O2 + O2 +2H 蒽蒽 琥琥珀珀酸酸 三三羧羧酸酸循循環(huán)環(huán) CO2 + H2O 乙乙酰酰輔輔酶酶Al難難對于自然生態(tài)環(huán)境自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng),如果一種化合物滯留可可達幾個月或幾年達幾個月或幾年之久,或在人工生物處理系統(tǒng)人工生物處理系統(tǒng), 幾小時或幾小時或幾天之內還未能被分解或消除幾天之內還未能被分解或消除 種類種類：穩(wěn)定劑、表面活性劑、人工合成的聚合物、殺蟲劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、人工合成的聚合物、殺蟲劑、除草劑以及各種工藝流程中的廢品等除草劑以及各種工藝流程中的廢品等。 提問：提問：

19、為什么這些有機物難于生物降解？為什么這些有機物難于生物降解？ 微生物缺乏相應的微生物缺乏相應的水解酶水解酶l用用 途途：穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑（潤滑油、絕緣油、增塑劑、油（潤滑油、絕緣油、增塑劑、油漆、熱載體、油墨等都含有）漆、熱載體、油墨等都含有）l危危 害害：急性中毒，是一種致癌因子急性中毒，是一種致癌因子（米糠油（米糠油事件）事件）l降降 解解 菌菌：產堿桿菌、不動桿菌、假單胞菌、芽：產堿桿菌、不動桿菌、假單胞菌、芽孢桿菌以及沙雷氏菌的突變體孢桿菌以及沙雷氏菌的突變體l*共代謝研究進展及其成果對環(huán)保的應用現(xiàn)狀共代謝研究進展及其成果對環(huán)保的應用現(xiàn)狀？l指1968年在日本發(fā)生的一種食品污染公害事件。l

20、患病者5000多人，其中死亡16人，實際受害者超過1萬。l用米糠油中的黑油作家禽飼料，引起幾十萬只雞死亡。癥狀有眼皮腫、掌出汗、全身起紅疙瘩，重者嘔吐惡心，肝功能下降，肌肉痛，咳嗽不止，甚至死亡。l主要污染物是多氯聯(lián)苯。l其發(fā)生原因是，生產米糠油時用多氯聯(lián)苯作脫臭工藝中的熱載體，因管理不善，混入米糠油中，食后中毒。 l可分為陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性電解質四類?？煞譃殛庪x子型、陽離子型、非離子型、兩性電解質四類。l我國目前生產的洗滌劑屬于我國目前生產的洗滌劑屬于。較早開發(fā)。較早開發(fā)的是非線性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸鹽（的是非線性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸鹽（ABSABS）：）： CH3

21、CH3 CH3 | | | NaSO3 C CH2 CHCH2 C CH3 | | CH3 CH3 3甲基分支干擾生物降解甲基分支干擾生物降解，鏈末端與，鏈末端與4個碳原子相連的季碳原個碳原子相連的季碳原子抗攻擊的能力更強子抗攻擊的能力更強。l危害：危害：ABS可以在天然水體中存留可以在天然水體中存留800h以上，使這得接以上，使這得接納他的水體長時間保持，產生納他的水體長時間保持，產生大量泡沫大量泡沫，引起水體，引起水體缺氧缺氧。l為使洗滌劑易于生物降解，人們將為使洗滌劑易于生物降解，人們將ABS的結構改變?yōu)榫€的結構改變?yōu)榫€性的性的直鏈直鏈 CH3 CH3 CH3 | | | NaSO3 C

22、 CH2 CHCH2 C CH3 | | CH3 CH3 3 N a S O3 C H （C H2）9 C H3 | C H3l由于減少了分支，它的生物分解速度大為提高。由于減少了分支，它的生物分解速度大為提高。l細細 菌菌假單胞菌、鄰單胞菌、黃單胞菌、產堿單假單胞菌、鄰單胞菌、黃單胞菌、產堿單胞菌、產堿桿菌、微球菌、大多數(shù)固氮菌胞菌、產堿桿菌、微球菌、大多數(shù)固氮菌l放線菌放線菌諾卡氏菌諾卡氏菌l由于這些微生物的作用，雖然每年排放入環(huán)境中的洗由于這些微生物的作用，雖然每年排放入環(huán)境中的洗滌劑數(shù)量逐年遞增，但環(huán)境中并沒有發(fā)生洗滌劑的明滌劑數(shù)量逐年遞增，但環(huán)境中并沒有發(fā)生洗滌劑的明顯增加。顯增加。

23、因而洗滌劑一般不會引起環(huán)境的有機因而洗滌劑一般不會引起環(huán)境的有機污染。污染。l洗滌劑目前存在的問題主要是洗滌劑中的添加劑聚磷洗滌劑目前存在的問題主要是洗滌劑中的添加劑聚磷酸鹽造成的水體富營養(yǎng)化問題酸鹽造成的水體富營養(yǎng)化問題 。 COOH C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 末末端端氧氧化化 -氧氧化化、脫脫磺磺基基 苯苯甲甲酸酸 CH2COOH 開開環(huán)環(huán)分分解解 SO3- 苯苯乙乙酸酸CO2 + H2Ol人工合成的高分子聚合物是各種人工合成的高分子聚合物是各種塑料塑料制制品的原料。品的原料。90%是由聚乙烯、聚氯乙烯是由聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯所構成。和聚苯乙烯所構成。 l高分子聚合

24、物的分子量在數(shù)千至高分子聚合物的分子量在數(shù)千至15萬的萬的范圍內，一般都能抗生物降解。范圍內，一般都能抗生物降解。 對微生物無影響對微生物無影響 土地板結土地板結 被動物誤食被動物誤食：危害消化系統(tǒng)。：危害消化系統(tǒng)。 影響景觀影響景觀 生物毒性生物毒性l如何解決塑料的難降解問題？如何解決塑料的難降解問題？l（1）限制使用不可降解塑料）限制使用不可降解塑料l（2）l 光降解、高填充碳酸鈣、填充淀粉、淀粉改性塑料、光降解、高填充碳酸鈣、填充淀粉、淀粉改性塑料、 化學合成或用化學合成或用微生物、轉基因植物直接生產可生物降解的塑料；微生物、轉基因植物直接生產可生物降解的塑料；* 如何制造完全生物可降解

25、塑料？有哪些種類？發(fā)展前景如何？l如如殺蟲劑、除草劑等殺蟲劑、除草劑等l化學成分：化學成分：有鹵素、磷酸基、氨基、硝基、羥基及其有鹵素、磷酸基、氨基、硝基、羥基及其它取代物的簡單烴骨架它取代物的簡單烴骨架（有機磷、有機錫、有機氯（有機磷、有機錫、有機氯等）。等）。l相比較其它取代基團而言，微生物對鹵素取代基往往相比較其它取代基團而言，微生物對鹵素取代基往往不適應，因而隨著鹵素取代基數(shù)量的增多，農藥的生不適應，因而隨著鹵素取代基數(shù)量的增多，農藥的生物可降解性大幅度下降。物可降解性大幅度下降。l我國每年使用的農藥達我國每年使用的農藥達50 多萬噸。多萬噸。 l殘留在土壤中；殘留在土壤中；l被灌溉水

26、或雨水淋洗沖入水域被灌溉水或雨水淋洗沖入水域l被降解或轉化成其它物質。被降解或轉化成其它物質。危害：危害：生物毒性生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸變）（急性、慢性、致癌、致畸變） 最典型的一個例子就是殺蟲劑最典型的一個例子就是殺蟲劑DDTDDT（二氯二二氯二苯三氯乙烷），苯三氯乙烷），由于氯代基數(shù)量大，在自然界的半由于氯代基數(shù)量大，在自然界的半衰期長達衰期長達6 6年以上，由于年以上，由于DDTDDT不溶于水而易溶于脂不溶于水而易溶于脂肪，因而可在動物脂肪組織中堆積，并沿著食物鏈肪，因而可在動物脂肪組織中堆積，并沿著食物鏈在逐級向上不斷積累，引起生物各種急慢性中毒。在逐級向上不斷積累，引起生物

27、各種急慢性中毒。DDT經食物鏈濃縮107倍l瑞士化學家默勒瑞士化學家默勒(Poul Muller)1939(Poul Muller)1939年發(fā)明年發(fā)明DDT(DDT(二氯二苯三氯乙烷二氯二苯三氯乙烷) )并用作殺蟲劑，從而并用作殺蟲劑，從而開創(chuàng)了以開創(chuàng)了以DDTDDT為代表的有機氯農藥新時代。為代表的有機氯農藥新時代。l在第二次世界大戰(zhàn)期間及以后在第二次世界大戰(zhàn)期間及以后DDTDDT被廣泛用于被廣泛用于防治瘧疾、腦炎、斑疹傷寒等傳染病，挽救了防治瘧疾、腦炎、斑疹傷寒等傳染病，挽救了數(shù)百萬人的生命。數(shù)百萬人的生命。lDDTDDT把人類從傳染病的把人類從傳染病的“圍城圍城”中解救出來，中解救出來

28、，由此默勒獲得由此默勒獲得19481948年度的諾貝爾獎。年度的諾貝爾獎。l此后此后DDTDDT被廣泛使用，據(jù)估算全世界使用了被廣泛使用，據(jù)估算全世界使用了500500萬噸。萬噸。lDDT具有脂溶性、致癌性和難于被降解的特點，具有脂溶性、致癌性和難于被降解的特點，DDT對益蟲的殺害以及沿食物鏈對益蟲的殺害以及沿食物鏈富集富集造成不良造成不良的生態(tài)效應，魚類、蛙類、鳥類及其他高營養(yǎng)的生態(tài)效應，魚類、蛙類、鳥類及其他高營養(yǎng)級生物繁殖能力下降以至滅絕，對人類健康也級生物繁殖能力下降以至滅絕，對人類健康也構成嚴重威脅。構成嚴重威脅。l美國從美國從1973年起，我國從年起，我國從1983年起禁用年起禁用

29、DDT，其他有機氯農藥也相繼退出歷史舞臺；其他有機氯農藥也相繼退出歷史舞臺；l但殘存有機氯農藥仍像幽靈一樣在生態(tài)環(huán)境中但殘存有機氯農藥仍像幽靈一樣在生態(tài)環(huán)境中徘徊，而且其他化學農藥污染徘徊，而且其他化學農藥污染(以有機磷農藥以有機磷農藥為主為主)的的“圍城圍城”仍然存在。仍然存在。 降解農藥的微生物降解農藥的微生物 這些微生物這些微生物往往往往將農藥逐級降解將農藥逐級降解。l蛋白質、氨基酸、尿素、胺類、腈化物、硝基化合物等。蛋白質、氨基酸、尿素、胺類、腈化物、硝基化合物等。 水中來源：水中來源： 生活污水、屠宰廢水、罐頭食品加工廢水、生活污水、屠宰廢水、罐頭食品加工廢水、制革廢水等制革廢水等

30、種類很多種類很多好好 氧氧 細細 菌菌 鏈球菌和葡萄球菌鏈球菌和葡萄球菌好氧芽孢細菌好氧芽孢細菌枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌及馬鈴薯枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌及馬鈴薯芽孢桿菌芽孢桿菌 兼兼 性性 厭厭 氧氧 菌菌變形桿菌、假單胞菌變形桿菌、假單胞菌 厭厭 氧氧 菌菌腐敗梭狀芽孢桿菌、生孢梭狀芽孢桿菌腐敗梭狀芽孢桿菌、生孢梭狀芽孢桿菌此外，還有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及鏈霉菌此外，還有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及鏈霉菌(放線菌放線菌)。 （好好氧氧菌菌） O2氧氧化化脫脫氨氨蛋蛋白白質質 胨胨 肽肽 進進入入細細胞胞 羧羧酸酸+NH3+H2S H2還還原原脫脫氨氨 （厭厭

31、氧氧菌菌）| 細細胞胞外外水水解解 | 氨氨化化作作用用 | 氧氧化化羧羧酸酸 CO2 + H2O 作作為為氮氮源源參參與與同同化化代代謝謝NH3 亞亞硝硝化化細細菌菌 硝硝化化細細菌菌NH3 HNO2 HNO3 硝硝酸酸鹽鹽 + O2 + O2| 硝硝化化作作用用 | 硫硫磺磺細細菌菌 硫硫化化細細菌菌H2S S H2SO4 硫硫酸酸鹽鹽 + O2 + O2反硝化反硝化N2l氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈類化合物腈類化合物及及硝硝基化合物基化合物 l水中來源：水中來源：化工腈綸廢水、國防工業(yè)廢水、電鍍廢水等?；る婢]廢水、國防工業(yè)廢水、電鍍廢水等。

32、l危危 害：害：生物毒害生物毒害 、環(huán)境積累、環(huán)境積累l細細 菌菌紫色桿菌、假單胞菌紫色桿菌、假單胞菌l放線菌放線菌諾卡氏菌諾卡氏菌l真真 菌菌氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌(茄科病鐮刀茄科病鐮刀霉霉)、木霉及擔子菌等、木霉及擔子菌等 l5HCN + 5.5O2 5CO2 + H2O + 5NH3擔子菌還能利用甲醛、氨水和氫氰酸在腈合成酶的作用下?lián)泳€能利用甲醛、氨水和氫氰酸在腈合成酶的作用下縮合成為縮合成為氨基乙腈，進而合成為丙氨酸。氨基乙腈，進而合成為丙氨酸。 HCN CH3COH CH3CHNH2CN CH3CHNH2COOH l 主要的無機污染物有主要的無機

33、污染物有 :等等l水中來源及危害：水中來源及危害：l磷酸鹽磷酸鹽洗滌劑洗滌劑中作為軟水劑使用的磷酸鹽、中作為軟水劑使用的磷酸鹽、土土l 富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化l氨氮硝酸鹽氨氮硝酸鹽工業(yè)廢水和使用硝酸鹽化肥的農田沖蝕工業(yè)廢水和使用硝酸鹽化肥的農田沖蝕水水 富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化l金屬離子金屬離子 采礦、冶金、化工等行業(yè)的廢水采礦、冶金、化工等行業(yè)的廢水 生物中毒生物中毒l洗滌劑中的磷酸鹽為可溶性的磷酸鈉洗滌劑中的磷酸鹽為可溶性的磷酸鈉l土壤中的磷酸鹽則主要是土壤中的磷酸鹽則主要是難溶難溶的磷酸鈣的磷酸鈣 微生物產酸微生物產酸l土壤中的難溶磷酸鹽土壤中的難溶磷酸鹽 可溶性磷酸鹽可溶性磷酸鹽 洗滌劑中的可溶性磷

34、酸鹽洗滌劑中的可溶性磷酸鹽 卵磷脂、核酸、卵磷脂、核酸、ATPl厭氧條件下，磷酸鹽還可以被梭狀芽孢桿菌、大腸桿菌等還厭氧條件下，磷酸鹽還可以被梭狀芽孢桿菌、大腸桿菌等還原為原為PH3。（。（自燃自燃鬼火）鬼火）l + 8H H3PO4 PH3l 4H2Ol被大多數(shù)微生物作為無機氮源營養(yǎng)物，產物為被大多數(shù)微生物作為無機氮源營養(yǎng)物，產物為蛋白蛋白質、核酸等質、核酸等l 硝化細菌及反硝化細菌硝化細菌及反硝化細菌 l 硝化作用反硝化作用硝化作用反硝化作用 N2l提問：提問：影響金屬離子毒性的因素有哪些？影響金屬離子毒性的因素有哪些？l種類、濃度、存在狀態(tài)種類、濃度、存在狀態(tài)（包括價態(tài)、絡合態(tài)、共存離子

35、性質）（包括價態(tài)、絡合態(tài)、共存離子性質）l例如，例如，比比三價鉻毒得多；三價鉻毒得多；的毒性比其他的汞化合物的毒性比其他的汞化合物毒性大得多；毒性大得多；比無機錫毒，有機錫中的比無機錫毒，有機錫中的比芳香基錫比芳香基錫毒，烷基錫中三烷基又比其他烷基錫毒。毒，烷基錫中三烷基又比其他烷基錫毒。l致毒濃度低致毒濃度低；如汞、鎘等重金屬的致毒濃度范；如汞、鎘等重金屬的致毒濃度范圍在圍在110mg/kg以下；以下；l通過食物鏈積累重金屬可在高營養(yǎng)級水平的生通過食物鏈積累重金屬可在高營養(yǎng)級水平的生物體內成千萬倍地物體內成千萬倍地富集富集，然后通過食物進入人，然后通過食物進入人體，造成慢性中毒體，造成慢性中

36、毒 ；l甲基汞的毒性比無機汞高甲基汞的毒性比無機汞高50100倍，它是親倍，它是親脂性的，具有很高的神經毒性。脂性的，具有很高的神經毒性。l主要是主要是和和作用。作用。l無機汞無機汞（多難溶）（多難溶）：l Hg2+2 Hg0 + Hg2+l注：注：Hg2+2=Hg+ Hg+l零價的金屬汞與一價汞鹽幾乎不溶零價的金屬汞與一價汞鹽幾乎不溶l二價汞鹽除了硫化汞、碘化汞外幾乎均可溶解二價汞鹽除了硫化汞、碘化汞外幾乎均可溶解l有機汞有機汞（易溶）（易溶） ：l通式通式l其中其中R為有機原子基團，為有機原子基團， 為無機離子為無機離子如鹵素原子、硫酸如鹵素原子、硫酸根、硝酸根、磷酸根、氰化物、羥基等根、

37、硝酸根、磷酸根、氰化物、羥基等。l難溶的汞難溶的汞生物吸收困難，生物吸收困難，毒性很小毒性很小l易溶的汞易溶的汞容易吸收，容易吸收，毒性很強毒性很強（其中（其中甲基汞甲基汞的毒的毒性最強）性最強）l毒性體現(xiàn)：毒性體現(xiàn)：神經麻痹以致引起死亡。神經麻痹以致引起死亡。l日本的日本的水俁灣甲基汞中毒事件水俁灣甲基汞中毒事件就是典型的汞污染事件。這類汞中毒一般就是典型的汞污染事件。這類汞中毒一般都不是通過直接飲用水被汞污染造成，而是由于甲基汞在食物鏈積累并都不是通過直接飲用水被汞污染造成，而是由于甲基汞在食物鏈積累并由水中的魚類向上傳遞給人而引起的。由水中的魚類向上傳遞給人而引起的。水中的甲基汞到底是怎水中的甲基汞到底是怎么來的？么來的？ l汞的甲基化是由汞的甲基化是由微生物微生物依靠依靠甲基化輔酶甲基化輔酶形成的形成的。l汞甲