出水不達標?有機(jī)物(wù)降解能力(lì)差?看完這篇(piān)文章你就懂了!
來源(yuán):人妻系列电影環保 發布(bù)時間:2022-05-26
影響汙染物降解的生物因素可以大體從三方麵分析下:
一、有機物結構與生物可降解性
生物降解有機物的難易程度與有機物的結構特征有很大的關係(xì)。
*先,有機物生物降解的機理是(shì):
1、水中溶解的有(yǒu)機物能否擴(kuò)散(sàn)穿過細胞壁,是由分子的大小和溶解度決定的。目前認為低(dī)於12個碳原子的分子一般可(kě)以進入細胞。至於有機物分子的溶解度則由親(qīn)水基和疏水基決定的,當親水基比疏水基占優勢時,其溶解度(dù)就大。
2、不溶於水的有機質,其疏水基比親水基占優勢,代謝反應隻限於生(shēng)物能接觸的水和烴的界麵處。尾端的疏水基溶(róng)進細胞的脂肪部分(fèn)並進行β-氧(yǎng)化。有機物以這種形式從水和烴的界麵處被逐步拉入細胞中並被代謝。微生物和不溶的有機物之間的有限接觸麵(miàn),妨礙了不溶解化合物的代謝速度。
3、有機物分子中碳支鏈對代謝作用有一定影響。一般情況下,碳支鏈能夠阻礙微生物代謝的速(sù)度,如正(zhèng)碳化合物比仲碳化合物容易被微生物代謝,叔碳化(huà)合物則(zé)不易被微生物(wù)代謝。這是因為微生物自身的酶須適應鏈的結構,在其分子支(zhī)鏈(liàn)處裂解,其中*簡單的分子先被代謝。叔碳化合(hé)物有一對支鏈,這就要把分子作多次的裂解。具體來說,結構簡單的有機物一般先降解,結(jié)構複雜的一般後降解。
二、共代謝作用
共(gòng)代謝(xiè)的(de)概(gài)念:有一類物(wù)質稱為外生物質(zhì)或異生(shēng)物(wù)質,是指一些(xiē)天然條件下並不存在的由人工合成的化學物質,例(lì)如殺蟲劑,殺菌劑和除草劑等,其中許多有易被(bèi)各種(zhǒng)細菌或真菌降解,有些(xiē)則需添加一些有(yǒu)機(jī)物作為初級(jí)能源(yuán)後才能降(jiàng)解,這一(yī)現象稱為(wéi)共代謝。
共代謝過程不但提出(chū)了一種新的代謝現象 ,而且已被作為一種生化技術在芳香族化合(hé)物生物解研究中得到應(yīng)用。G ihon等以共代謝為手段 ,分離和確定了鹵代苯和對氯甲苯的假單胞菌的氧化產物 ,這有助於研究氧(yǎng)進入芳香環的機製。F ocht和Alexander等(děng)應(yīng)用共代謝技術建立了 DDT的環斷裂機製。
Horvath 利用共代(dài)謝反(fǎn)應步驟少的優點 ,分(fèn)別確定了 2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸(suān)降解過程中所含的氧化、 脫氫和脫鹵反應(yīng) ,從而發現了無色杆菌代謝2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸的途徑(jìng)。Hanne、 Jaakko、 Woods、 Mary 等(děng)利用厭氧反應器中存在(zài)共代謝的(de)原理(lǐ) ,通過添加(jiā)初級基質來處理含氯酚的廢水 ,使氯酚這種有毒的 “難降解物質” 得到生物淨化。
現代的環境汙染迫切需要人們更充分地利用微生物的降解活性 ,不幸的是有些化合物含有(yǒu)高(gāo)度抗酶分解(jiě)的結(jié)構元素或(huò)取代基。盡管環境(jìng)微生物具有逐漸進(jìn)化、 適應的功能 ,但酶催化途徑的自然進化需要多種(zhǒng)基因成分(fèn)的改(gǎi)變 ,速(sù)度很慢 ,不能適應現代環境保護的(de)要求。通過共代謝等各種生物技術的應(yīng)用 ,在搞清微生物降(jiàng)解環境汙染物的能(néng)力和途徑的基礎上 ,應用現代基因工程技術(shù) ,擴展微生物酶對基質的專一性和代謝途徑 ,更有效地(dì)處理和降解各種汙染物 ,更好地(dì)保護環境(jìng)。
三、影響微(wēi)生物降解的環境因素
生(shēng)物降解是微生(shēng)物對物質(zhì)特別是(shì)環境汙染物(wù)的分解作用。它和傳統的(de)分解在本(běn)質上是一樣的,但又有分解作用所沒有的新的特征(如代謝,降解等),因(yīn)此可視為分(fèn)解(jiě)作用的擴展和延伸。
從生物降解的定(dìng)義我(wǒ)們可以(yǐ)明白,微生(shēng)物的生長對生物降解(jiě)有(yǒu)著(zhe)至關重要的(de)作用。所以(yǐ),我將從影(yǐng)響(xiǎng)微生物生長的因素來討論(lùn)影響生物降解的因素。影響微生物生長的因素*重要的是營養條件、溫度、PH值、需氧量、有毒物質,土壤濕度、鹽度及吸附作用和沉積物(wù)汙染物(wù)被其他物質所吸附形成絡和物。
1、營養條件
營養(yǎng)物對微(wēi)生(shēng)物的作用是:提供合成(chéng)細胞物(wù)質時所需要的(de)物質;作為產能反應的反應物,為(wéi)細胞增長的生物合成反應提供能源;充當產能反應所(suǒ)釋放電子(zǐ)的受氫體。所以微生物所需要的營(yíng)養物質必須包括組成細胞的各種元素和產生能量的(de)物質。微生物種類繁多,各種微生物要求的(de)營養物質亦不盡相同,根據對營養要求的不同,可將微生物分為特定的種類。
根據(jù)所需碳的化(huà)學(xué)形式,微(wēi)生物可分為(wéi):自養型和(hé)異養(yǎng)型;根據所(suǒ)需的能源,微生物可分為:光營養型和化(huà)能營養型。
2、溫度對生物降解的影響
溫度對微生物具有廣泛的(de)影響,不同(tóng)的反應溫度,就有不同的微生物和不同的生長規律。從微生物總體來說,生長溫度範圍是0~80℃。根據(jù)各類微(wēi)生物所適應的溫度(dù)範圍,微生物(wù)可分為(wéi)高溫性(嗜熱菌)、中溫性、常溫性和低溫性(xìng)(嗜(shì)冷菌)四類。
微生物的全部生長過程都取決於化學反應,而這些反應速率都受溫度的影響。在*低生長溫度和*適溫度範圍內,若反應(yīng)溫度升(shēng)高,則反應速率增快,微生(shēng)物增長速(sù)率也隨之增(zēng)加,處(chù)理效果相(xiàng)應提高(gāo)。
3、PH值
微生物的生化反應是在酶的催化作用下進行的,酶的基本成分(fèn)是(shì)蛋白質(zhì),是(shì)具有離解基團的兩性電解質.PH值對微生物生張繁殖的影響(xiǎng)體現在(zài)酶的離解過程中,電離形式不同,催(cuī)化性質也就不同;此外(wài),酶的催化作用還決(jué)定了(le)基質的電離狀況,PH值對基質電(diàn)離狀(zhuàng)況的影響也進而影響到酶的催化作用。一般認為PH值是(shì)影響酶的(de)活性(xìng)的*重要因素之一(yī)。
在生物降(jiàng)解過程中(zhōng),一般(bān)細菌、真菌、藻類和原生動物的PH值適應範圍在4~10之間。在生物降解中,保持微生(shēng)物的*適pH範圍(wéi)是十分重要的。否則,將對(duì)微生物(wù)的生長繁殖產生不良影響,甚至會造成微生(shēng)物(wù)死亡,破壞生物降解的正(zhèng)常進行。
4、溶解氧
根據(jù)微生物(wù)對氧的要求,可分為好氧微(wēi)生物、厭氧微生物及兼性微生物。
好氧微生物在降解有(yǒu)機物的(de)代謝過(guò)程中以分子氧作(zuò)為受氫體(tǐ),如果分子氧不足,降(jiàng)解過程就會因為沒有受氫體而不能進行,微生(shēng)物的正常生長規律就會受到影響,甚至被破壞。
而(ér)厭氧微生物(wù)對氧氣很敏感,當有氧存在時,它們就無法生長。這是因為在有氧存在的環境中,厭氧微生物在代謝過程中由脫(tuō)氫酶所活(huó)化的氫將(jiāng)與氧結合形成H2O2,而厭氧(yǎng)微(wēi)生物缺乏分解H2O2的(de)酸,從而形成H2O2積累,對(duì)微生物細胞產生毒害作用。所以使用厭氧微生物降解時(shí)要注意隔絕(jué)空氣。
5、有毒物質
在被降解物質中(zhōng)有時存在著對微生物具有(yǒu)抑製和殺害作(zuò)用的化學物質。有毒物質(zhì)對(duì)微生物的毒害作用,主要表現在使細菌細胞的正(zhèng)常結構遭到破(pò)壞以及使菌體(tǐ)內的酶變質,並失去活性。有毒物質可分為:①重金屬離子(鉛、銅、鉻、砷、銅、鐵、鋅等);②有機物類(酚、甲(jiǎ)醛(quán)甲(jiǎ)醇、苯、氯(lǜ)苯等(děng));③無機物類(硫化物、氰化(huà)鉀、氯化鈉、硫酸根、硝酸根等)。有毒物質對微(wēi)生物產生(shēng)毒害(hài)作用有一(yī)個量的概念,即達到一定濃度時顯示出毒害作用,在允許濃度以內,微生物則可以承受。
鹽度(嗜鹽菌(jun1)和耐鹽菌,不同環境(jìng)微生物的適應性(xìng))和吸附作用和沉積物汙染物被其他物質所吸附形成絡和物等因素也會影響降解。
綜上所述,有機(jī)物(wù)結構、共降解作用和影響微生物降解的環境(jìng)因素,是影響汙染物的(de)生物(wù)降解的主要因素。