文档介绍：第二章微生物对污染物的降解和转化
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一、有机污染物的降解途径
(光解作用)
(具有紫外线吸收峰的化合物)
(由于温度、氧气、pH、金属离子等发生化学降解或转化)
(通过动物、植物和微生物的代谢活动来分解各种有机物)
第一节有机污染物的生物降解
自然界化学物质的降解主要通过上述三种途径交叉进行,其中与微生物降解作用的关系最大。
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光降解作用
光解过程可分为三类:
第一类称为直接光解,这是化合物本身直接吸收了太阳能而进行分解反应;
第二类称为敏化光解,水体中存在的天然物质(如腐殖质等)被阳光激发,又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应;
第三类是氧化反应,天然物质被辐照而产生自由基或纯态氧(又称单一氧)等中间体,这些中间体又与化合物作用而生成转化的产物。
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1、直接光解
光化学反应的先决条件应该是污染物的吸收光谱要与太阳发射光谱在水环境中可利用的部分相适应。
水环境中污染物光吸收作用仅来自太阳辐射可利用的能量,太阳发射几乎恒定强度的辐射和光谱分布,但是在地球表面上的气体和颗粒物通过散射和吸收作用,改变了太阳的辐射强度。阳光与大气相互作用改变了太阳辐射的谱线分布。
太阳辐射到水体表面的光强随波长而变化,特别是近紫外(290—320nm)区光强变化很大,而这部分紫外光往往使许多有机物发生光解作用。其次,光强随太阳射角高度的降低而降低。
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2、敏化光解(间接光解)
除了直接光解外,光还可以用其他方法使水中有机污染物降解。一个光吸收分子可能将它的过剩能量转移到一个接受体分子,导致接受体反应,这种反应就是光敏化作用。2,5—二甲基呋喃就是可被光敏化作用降解的一个化合物,在蒸馏水中将其暴露于阳光中没有反应,但是它在含有天然腐殖质的水中降解很快,这是由于腐殖质可以强烈地吸收波长小于500nm的光,并将部分能量转移给它,从而导致它的降解反应。
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3、氧化反应
有机毒物在水环境中所常遇见的氧化剂有单重态氧(1O2),烷基过氧自由基(RO2·),烷氧自由基(RO·)或羟自由基(OH·)。这些自由基虽然是光化学的产物,但它们是与基态的有机物起作用的,所以把它们放在光化学反应以外,单独作为氧化反应这一类。
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二、微生物的生物化学转化作用
(失电子,自身被氧化,化合价升高)
生物降解(biodegradation) 微生物降解
主要是
微生物的代谢活动主要体现在以下几个方面:
Fe2+ Fe3+ S SO42-
NH3 NO2- NO3-
醇(糖类 C-OH) 醛(-CHO) 酸(-COOH)
氧化亚铁硫杆菌
氧化硫硫杆菌
亚硝化单胞菌属
硝化杆菌属
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2. 还原作用(得电子,自身被还原,化合价降低)
二、微生物的生物化学转化作用
大肠杆菌
具有特色的是硝酸的还原反应:
NO3- NH3
烯烃发生加氢还原,变成烷
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3. 脱羧作用:
羧酸分子中失去羧基放出二氧化碳的反应叫做脱羧反应。
4. 脱氨基作用:
微生物的特色反应
-CH-NH2 -CH2 + NH3
二、微生物的生物化学转化作用
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5. 水解作用(酯类水解反应生成醇+羧酸)
酯的水解油脂经加碱水解可得高碳脂肪酸钠(肥皂)和甘油;制脂肪酸要用加酸乳化水解。低碳烯烃与浓硫酸作用所得烷基硫酸酯,经加酸水解可得低碳醇。
淀粉水解; C6H22O11(麦芽糖) 5H2O+C6H12O6
二、微生物的生物化学转化作用
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