出水不達標?有機物降解能力差?看完(wán)這篇文章你就懂了!
來源:抖阴app成人(shèng)環保 發(fā)布時間(jiān):2022-05-26
影響汙染物降解的生物因素可(kě)以大體從三方麵分析下:
一(yī)、有(yǒu)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。
*先,有機物生物降(jiàng)解的機理是:
1、水中溶解(jiě)的(de)有機物能(néng)否擴散穿過細胞壁,是由分子的大小(xiǎo)和溶解度(dù)決(jué)定的。目前認為低於12個碳原子的分子一般可(kě)以進入細胞。至於有機物(wù)分子的溶解度則由親水基和疏水基決定的,當親水基(jī)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(qí)疏水基比親水基占優勢(shì),代謝(xiè)反應隻限於生物能接觸的(de)水和烴的界(jiè)麵處。尾端的疏水基溶進細胞的脂肪部分並進行β-氧化。有機物以這(zhè)種形式從(cóng)水和烴的界麵處(chù)被逐步拉入細胞中並被代謝。微生物和不溶的(de)有機(jī)物之間的有限接觸麵,妨礙了不(bú)溶解化合物的代謝速度。
3、有機物分子中碳支鏈對(duì)代謝作用有一定影響。一般情況下,碳支鏈能夠(gòu)阻礙微生物代謝的速度,如正碳化合物比仲碳化合物容易被微生物代謝,叔碳化合物則不易被微生物代謝。這是因為微(wēi)生物自身的酶須適應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu),在其分子支鏈處裂解(jiě),其中*簡單的分子先被代謝。叔碳化合物有一對支鏈,這就要把分子作多次的裂解(jiě)。具體來說,結構簡單(dān)的有機物一般先降解,結構複雜的一般後降解。
二、共代謝作用
共代謝的概念:有一(yī)類物質稱為外生物質或異生物質,是指一些天然條件下並不存在的由人工合成的化學物質,例如殺蟲劑,殺菌劑和除草劑等,其中許多有易被各種細菌或真菌降解(jiě),有些則(zé)需添加一些有機物(wù)作為初級能源後才能降解,這一現象稱為(wéi)共代謝。
共代謝過程(chéng)不但提出了一種新的(de)代謝現象 ,而且已被作為一種生化技術在芳香族化合物生物解研究中得到應用。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(jun1)的氧化產物 ,這(zhè)有助(zhù)於研究氧進入芳香環的機製。F ocht和Alexander等應用共代謝技術建立(lì)了 DDT的環斷裂機製。
Horvath 利用(yòng)共代(dài)謝反應步驟少的優點 ,分別確定了 2 ,3 ,6 — 三氯苯(běn)甲酸降(jiàng)解過程中(zhōng)所含的氧化、 脫氫和脫鹵(lǔ)反應 ,從而發現了無色杆菌代謝2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸的途徑。Hanne、 Jaakko、 Woods、 Mary 等利用厭氧反應器中存在共代謝的原理 ,通過(guò)添加初級基質來處理含氯酚的廢(fèi)水 ,使(shǐ)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(xū)要人們更充分地利用微生物的(de)降解活性 ,不幸的是(shì)有些化(huà)合物含有高(gāo)度抗酶分解的結構元素或取代基。盡管(guǎn)環境微(wēi)生物具有逐漸進化、 適應(yīng)的功(gōng)能 ,但酶催化途徑的自然進(jìn)化需(xū)要多種基因成分(fèn)的改變 ,速度很慢 ,不能適應(yīng)現代環境(jìng)保護的要求。通過共代謝等各(gè)種生物技術的應(yīng)用 ,在搞清(qīng)微生物降解環境汙染物的能力和途徑的基礎上(shàng) ,應用現(xiàn)代基因工程(chéng)技術 ,擴展微(wēi)生物酶對基質的專一性和代謝途徑 ,更有效地處(chù)理和降解各種汙染物 ,更好地保護環境。
三、影響(xiǎng)微生物降解的環境因素(sù)
生物降解是微生(shēng)物對物質特別是環境汙染物的分解作用。它和傳統的分解在本質上是一樣的,但又有分解作(zuò)用所沒有的新的特(tè)征(如代謝,降(jiàng)解等(děng)),因此可視為分解作用的擴展和延伸。
從生(shēng)物降解的定(dìng)義我們可以明白,微生物(wù)的生長對生物降(jiàng)解(jiě)有著至(zhì)關重要的(de)作用。所以,我將從影響微生物生長的因素來討論影響生物降解的因素。影響微生物生長的因素*重要(yào)的是營養條件、溫度、PH值、需氧量、有毒物質,土壤(rǎng)濕度、鹽度及吸附作用和沉積物汙染物被其他物質所吸附形成絡和物(wù)。
1、營(yíng)養條件
營養物對微生物的作用是:提供合成細胞物質時所需要的(de)物質;作為(wéi)產能反應的反應物,為細(xì)胞增長(zhǎng)的(de)生物合成反應(yīng)提供能源;充當產能反應所釋(shì)放電子的受氫體。所(suǒ)以微(wēi)生物(wù)所需要的營養物(wù)質必須包括組成細胞的各種元(yuán)素和(hé)產生能量的物質。微生物種類繁(fán)多,各種微生物要求的(de)營養物質亦(yì)不盡相(xiàng)同,根據對營(yíng)養(yǎng)要求的不同,可將微生物分為特定的種類。
根據所需碳的化學形(xíng)式,微生物可分為:自(zì)養型和異養型;根據所需的能源,微生物可(kě)分為:光營養型和化能營養型。
2、溫度對生物(wù)降解的影響
溫(wēn)度對(duì)微生物具有廣泛的影響(xiǎng),不同的反應溫度,就有不同的微生物和不同的生長規律。從微生(shēng)物總體來說,生長溫度(dù)範圍是0~80℃。根據各類(lèi)微生物所適應的溫度範圍,微生物可分為高溫性(嗜熱菌)、中溫性、常溫性和低溫性(嗜冷菌)四類。
微(wēi)生物的全部生長過程都取(qǔ)決於化學反應,而這些反應速率都受溫度(dù)的影響。在*低生長溫度和*適(shì)溫度範圍內,若反應溫度升高,則反應速率增快,微生物增長速率也隨之增(zēng)加,處理效(xiào)果相應(yīng)提高。
3、PH值
微(wēi)生物的生(shēng)化反應是(shì)在(zài)酶的(de)催化(huà)作用下進行的,酶的基本成分是蛋白質,是具(jù)有離解基團的兩性電(diàn)解(jiě)質.PH值對微生物生張繁殖的影(yǐng)響體現在酶的離解過程中,電離形式不同(tóng),催化性質也就不同(tóng);此外,酶的催(cuī)化作用還決定了基質的電離狀況,PH值對基質電離狀況的影響也(yě)進而(ér)影(yǐng)響到酶的催(cuī)化作用。一(yī)般(bān)認為PH值(zhí)是影響酶的活性(xìng)的*重要因素之(zhī)一。
在生物降(jiàng)解過程中,一(yī)般細菌、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,保持微生物的*適pH範(fàn)圍是(shì)十分重要的。否則(zé),將對(duì)微生物的生長繁殖產(chǎn)生(shēng)不良影響,甚至會造成微生物死亡,破壞生物降解的(de)正常進行。
4、溶解氧
根據微生物對氧的要求,可分為好氧微(wēi)生物、厭氧微生物及兼性微生物。
好氧(yǎng)微生物(wù)在降解有機物的代謝過程(chéng)中以分子氧作為受氫體,如果分子氧不足,降解過程(chéng)就會因為沒有受氫體而不能進行,微生(shēng)物的正常(cháng)生長規律就會受到影響,甚至被破壞。
而厭氧微生物對氧氣(qì)很敏感,當(dāng)有氧存在時,它們就(jiù)無法生(shēng)長。這是因為在有氧存在的環境中,厭氧微生物在代謝過(guò)程中(zhōng)由脫氫酶(méi)所活化的氫將(jiāng)與氧結合形成H2O2,而厭氧微生物缺乏分解(jiě)H2O2的酸,從而形成H2O2積累,對微生物細胞(bāo)產生毒害(hài)作用。所以使用厭氧(yǎng)微生物降解時要注意隔絕空氣。
5、有毒物質
在被(bèi)降解物質中有時存在著對微生物具有抑製和殺害(hài)作用的化學物質(zhì)。有毒物質對微生(shēng)物的毒害作用,主要表現在使細菌細(xì)胞的(de)正常(cháng)結構(gòu)遭到破壞以及使菌體內的酶變質,並失去活性。有毒物質可分(fèn)為:①重金屬離子(鉛、銅、鉻、砷、銅、鐵、鋅等);②有機物類(酚、甲醛甲醇、苯、氯苯等);③無機物類(硫化物(wù)、氰化鉀、氯化鈉、硫酸根、硝酸根等)。有(yǒu)毒物質對微生物產生毒害作用有一個量的(de)概念,即達到(dào)一定(dìng)濃度時顯示出毒害作用,在(zài)允(yǔn)許濃度以內,微生物則可以承受。
鹽度(嗜鹽菌和耐(nài)鹽菌,不同環境微生(shēng)物的適應性(xìng))和吸附作用和沉積物汙(wū)染物被其他(tā)物質所吸附形成絡和物等因(yīn)素也會影響降解。
綜上所(suǒ)述,有機物結構(gòu)、共降(jiàng)解作用和影響微生(shēng)物降解的環境因素,是影響汙染物的生物降解的主要(yào)因素。