華北理工水處理生物學(xué)課件06廢水生物處理中的微生物及水體污染的指示生物-2不含氮有機物質(zhì)（碳源）的分解

第二節(jié)

不含氮有機物質(zhì)（碳源）的分解包括糖類、脂類、石油和人工合成的有機化合物等。

（一）糖類污染物哪些糖類會成為污染物？難溶的多糖，且當(dāng)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。這類多糖主要是纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素、淀粉。1．纖維素的轉(zhuǎn)化β葡萄糖高聚物，每個纖維素分子含1400~10000個葡萄糖基（β1-4糖苷鍵）。來源：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。A．微生物分解途徑B．分解纖維素的微生物好氧細菌——粘細菌、鐮狀纖維菌和纖維弧菌厭氧細菌——產(chǎn)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。放線菌——鏈霉菌屬。真菌——青霉菌、曲霉、鐮刀霉、木霉及毛霉。需要時可以向有菌種庫的研究機構(gòu)購買或自行篩選。2．半纖維素的轉(zhuǎn)化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。分解過程

TCA循環(huán)各種酶CO2+H2O

半纖維素單糖+糖醛酸

H2O各種發(fā)酵產(chǎn)物厭氧分解分解纖維素的微生物大多數(shù)能分解半纖維素。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。Lignin木質(zhì)素木質(zhì)素空腔纖維素3．木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化木質(zhì)素存在于除苔蘚和藻類外所有植物的細胞壁中，由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。香豆醇松柏醇芥子醇聚合交聯(lián)木質(zhì)素模式圖自然界中哪些微生物能夠進行木質(zhì)素的降解呢？確證的只有真菌中的黃孢原毛平革菌，疑似的只有軟腐菌。黃孢原平毛革菌(Phanerochaete

chrysosprium)是白腐真菌的一種，隸屬于擔(dān)子菌綱、同擔(dān)子菌亞綱、非褶菌目、絲核菌科。白腐—樹皮上木質(zhì)素被該菌分解后漏出白色的纖維素部分。

（二）油脂的轉(zhuǎn)化水中來源：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降解油脂較快的微生物：細菌

——熒光桿菌、綠膿桿菌、靈桿菌絲狀菌

——放線菌、分枝桿菌真菌

——青霉、乳霉、曲霉途徑：水解+β氧化（三）石油的轉(zhuǎn)化石油成分是什么？石油是含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及少量非烴化合物的復(fù)雜混合物。石油污染主要出現(xiàn)在采油區(qū)和石油運輸事故現(xiàn)場以及石化行業(yè)的工業(yè)廢水中。1．石油成分的生物降解性與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)A．鏈長度

鏈中等長度（C10~C24）＞鏈很長的（C24以上）＞短鏈

（*？）B．鏈結(jié)構(gòu)直鏈?支鏈

不飽和?飽和烷烴?芳烴鏈末端有季碳原子（四周都與C相連）的烴以及多環(huán)芳烴極難降解

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2．降解石油的微生物降解石油的微生物很多，據(jù)報道有200多種細菌

——假單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬放線菌

——諾卡氏菌酵母菌

——假絲酵母霉菌

——青霉屬、曲霉屬藻類

——藍藻和綠藻3．石油的降解機理A．鏈烷烴的降解

+O2R-CH2-CH2-CH3R-CH2-CH2-COOHβ-氧化

CO2+H2OCH2-COOH+R-COOHB．無支鏈環(huán)烷烴的降解

以環(huán)己烷為例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，兩類以上微生物的協(xié)同作用下將污染物徹底降解——共代謝。C．芳香烴芳香烴普遍具有生物毒性，但在低濃度范圍內(nèi)它們可以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烴的細菌類別

苯和酚的代謝苯、萘、菲、蒽的降解為如下圖所示

苯的代謝萘的代謝菲的代謝蒽的代謝酚也是先被氧化為鄰苯二酚，這樣各類芳香烴在降解的后半段是相同的，可表示如下為什么這些有機物難于生物降解？微生物缺乏相應(yīng)的水解酶（四）人工合成的難降解有機化合

物的生物降解難———對于自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng),如果一種化合物滯留可達幾個月或幾年之久,或在人工生物處理系統(tǒng),幾小時或幾天之內(nèi)還未能被分解或消除種類：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。1.氯苯類用途：穩(wěn)定劑（潤滑油、絕緣油、增塑劑、油漆、熱載體、油墨等都含有）危害：急性中毒，是一種致癌因子（米糠油事件）降解菌：產(chǎn)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通過共代謝完成氯苯的完全降解。2．洗滌劑可分為陰離子型、陽離子型、非離子型、混合型四類。我國目前生產(chǎn)的洗滌劑屬于陰離子型烷基苯磺酸鈉。較早開發(fā)的是非線性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸鹽（ABS）：ABS甲基分支干擾生物降解，鏈末端與4個碳原子相連的季碳原子抗攻擊的能力更強。危害：ABS可以在天然水體中存留800h以上，使這得接納他的水體長時間保持，產(chǎn)生大量泡沫，引起水體缺氧。為使洗滌劑易于生物降解，人們將ABS的結(jié)構(gòu)改變?yōu)榫€性的直鏈烷基苯磺酸鹽（LAS）：由于減少了分支，它的生物分解速度大為提高。ABSA．降解洗滌劑的微生物細菌——假單胞菌、鄰單胞菌、黃單胞菌、產(chǎn)堿單胞菌、產(chǎn)堿桿菌、微球菌、大多數(shù)固氮菌放線菌——諾卡氏菌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)生洗滌劑的明顯增加。因而洗滌劑一般不會引起環(huán)境的有機污染。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。B．洗滌劑的降解機理對微生物無影響（1）.土地板結(jié)（2）.被海鳥及海洋哺乳動物誤食，致使這些動物消化系統(tǒng)停滯，引起死亡。具報道每年海洋中死于廢棄塑料的海鳥和海洋哺乳動物，數(shù)目之多令人觸目驚心。（3）.影響景觀目前發(fā)現(xiàn)能降解塑料的微生物，種類很少，而且降解速度緩慢。他們主要是細菌、放線菌、曲霉中的某些成員。3.塑料塑料在環(huán)境中積累有哪些危害？危害：白色污染如何解決塑料的難降解問題？（1）限制使用不可降解塑料（2）開發(fā)可降解塑料

光降解、高填充碳酸鈣、填充淀粉、淀粉改性塑料、化學(xué)合成或用微生物、轉(zhuǎn)基因植物直接生產(chǎn)可生物降解的塑料；*如何制造完全生物可降解塑料？有哪些種類？發(fā)展前景如何？4.農(nóng)藥如殺蟲劑、除草劑等化學(xué)成分：有鹵素、磷酸基、氨基、硝基、羥基及其它取代物的簡單烴骨架（有機磷、有機錫、有機氯等）。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(yīng)，因而隨著鹵素取代基數(shù)量的增多，農(nóng)藥的生物可降解性大幅度下降。水中來源：農(nóng)田土壤的灌溉水或雨水危害：生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸變）最典型的一個例子就是殺蟲劑DDT（二氯二苯三氯乙烷），由于