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出水不達(dá)標(biāo)，有機(jī)物降解能力差？可以看看這篇文章！
來(lái)源：科柏盛環(huán)保 發(fā)布時(shí)間：2021-12-07
出水不達(dá)標(biāo)，有機(jī)物降解能力差？可以看看這篇文章！
影響污染物降解的生物因素我認(rèn)為可以大體從三方面分析下：
一、有機(jī)物結(jié)構(gòu)與生物可降解性
生物降解有機(jī)物的難易程度與有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特征有很大的關(guān)系。
*先，有機(jī)物生物降解的機(jī)理是：1、水中溶解的有機(jī)物能否擴(kuò)散穿過(guò)細(xì)胞壁，是由分子的大小和溶解度決定的。目前認(rèn)為低于12個(gè)碳原子的分子一般可以進(jìn)入細(xì)胞。至于有機(jī)物分子的溶解度則由親水基和疏水基決定的，當(dāng)親水基比疏水基占優(yōu)勢(shì)時(shí)，其溶解度就大。2、不溶于水的有機(jī)質(zhì),其疏水基比親水基占優(yōu)勢(shì),代謝反應(yīng)只限于生物能接觸的水和烴的界面處。尾端的疏水基溶進(jìn)細(xì)胞的脂肪部分并進(jìn)行β－氧化。有機(jī)物以這種形式從水和烴的界面處被逐步拉入細(xì)胞中并被代謝。微生物和不溶的有機(jī)物之間的有限接觸面，妨礙了不溶解化合物的代謝速度。3、有機(jī)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?yàn)槲⑸镒陨淼拿疙氝m應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)，在其分子支鏈處裂解，其中*簡(jiǎn)單的分子先被代謝。叔碳化合物有一對(duì)支鏈，這就要把分子作多次的裂解。具體來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的有機(jī)物一般先降解，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的一般后降解。
二、共代謝作用
共代謝的概念：有一類(lèi)物質(zhì)稱為外生物質(zhì)或異生物質(zhì)，是指一些天然條件下并不存在的由人工合成的化學(xué)物質(zhì)，例如殺蟲(chóng)劑，殺菌劑和除草劑等，其中許多有易被各種細(xì)菌或真菌降解，有些則需添加一些有機(jī)物作為初級(jí)能源后才能降解，這一現(xiàn)象稱為共代謝。
共代謝過(guò)程不但提出了一種新的代謝現(xiàn)象 ,而且已被作為一種生化技術(shù)在芳香族化合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(duì)氯甲苯的假單胞菌的氧化產(chǎn)物 ,這有助于研究氧進(jìn)入芳香環(huán)的機(jī)制。F ocht和Alexander等應(yīng)用共代謝技術(shù)建立了 DDT的環(huán)斷裂機(jī)制。Horvath 利用共代謝反應(yīng)步驟少的優(yōu)點(diǎn) ,分別確定了 2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸降解過(guò)程中所含的氧化、 脫經(jīng)和脫鹵反應(yīng) ,從而發(fā)現(xiàn)了無(wú)色桿菌代謝2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸的途徑。Hanne、 Jaakko、 Woods、 Mary 等利用厭氧反應(yīng)器中存在共代謝的原理 ,通過(guò)添加初級(jí)基質(zhì)來(lái)處理含氯酚的廢水 ,使氯酚這種有毒的 “難降解物質(zhì)” 得到生物凈化。
現(xiàn)代的環(huán)境污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高度抗酶分解的結(jié)構(gòu)元素或取代基。盡管環(huán)境微生物具有逐漸進(jìn)化、 適應(yīng)的功能 ,但酶催化途徑的自然進(jìn)化需要多種基因成分的改變 ,速度很慢 ,不能適應(yīng)現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)的要求。通過(guò)共代謝等各種生物技術(shù)的應(yīng)用 ,在搞清微生物降解環(huán)境污染物的能力和途徑的基礎(chǔ)上 ,應(yīng)用現(xiàn)代基因工程技術(shù) ,擴(kuò)展微生物酶對(duì)基質(zhì)的專(zhuān)一性和代謝途徑 ,更有效地處理和降解各種污染物 ,更好地保護(hù)環(huán)境。
三、影響微生物降解的環(huán)境因素
生物降解是微生物對(duì)物質(zhì)特別是環(huán)境污染物的分解作用。它和傳統(tǒng)的分解在本質(zhì)上是一樣的，但又有分解作用所沒(méi)有的新的特征（如代謝，降解等），因此可視為分解作用的擴(kuò)展和延伸。
從生物降解的定義我們可以明白，微生物的生長(zhǎng)對(duì)生物降解有著至關(guān)重要的作用。所以，我將從影響微生物生長(zhǎng)的因素來(lái)討論影響生物降解的因素。影響微生物生長(zhǎng)的因素*重要的是營(yíng)養(yǎng)條件、溫度、PH值、需氧量、有毒物質(zhì)，土壤濕度、鹽度及吸附作用和沉積物污染物被其他物質(zhì)所吸附形成絡(luò)和物。
1．營(yíng)養(yǎng)條件
營(yíng)養(yǎng)物對(duì)微生物的作用是：提供合成細(xì)胞物質(zhì)時(shí)所需要的物質(zhì)；作為產(chǎn)能反應(yīng)的反應(yīng)物，為細(xì)胞增長(zhǎng)的生物合成反應(yīng)提供能源；充當(dāng)產(chǎn)能反應(yīng)所釋放電子的受氫體。所以微生物所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)必須包括組成細(xì)胞的各種元素和產(chǎn)生能量的物質(zhì)。微生物種類(lèi)繁多，各種微生物要求的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)亦不盡相同，根據(jù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求的不同，可將微生物分為特定的種類(lèi)。根據(jù)所需碳的化學(xué)形式，微生物可分為：自養(yǎng)型和異養(yǎng)型;根據(jù)所需的能源，微生物可分為：光營(yíng)養(yǎng)型和化能營(yíng)養(yǎng)型。
2．溫度對(duì)生物降解的影響
溫度對(duì)微生物具有廣泛的影響，不同的反應(yīng)溫度，就有不同的微生物和不同的生長(zhǎng)規(guī)律。從微生物總體來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)溫度范圍是0～80℃。根據(jù)各類(lèi)微生物所適應(yīng)的溫度范圍，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(lèi)。
微生物的全部生長(zhǎng)過(guò)程都取決于化學(xué)反應(yīng)，而這些反應(yīng)速率都受溫度的影響。在*低生長(zhǎng)溫度和*適溫度范圍內(nèi)，若反應(yīng)溫度升高，則反應(yīng)速率增快，微生物增長(zhǎng)速率也隨之增加，處理效果相應(yīng)提高。
3．PH值
微生物的生化反應(yīng)是在酶的催化作用下進(jìn)行的，酶的基本成分是蛋白質(zhì)，是具有離解基團(tuán)的兩性電解質(zhì)．PH值對(duì)微生物生張繁殖的影響體現(xiàn)在酶的離解過(guò)程中，電離形式不同，催化性質(zhì)也就不同；此外，酶的催化作用還決定了基質(zhì)的電離狀況，PH值對(duì)基質(zhì)電離狀況的影響也進(jìn)而影響到酶的催化作用。一般認(rèn)為PH值是影響酶的活性的*重要因素之一。
在生物降解過(guò)程中，一般細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物的PH值適應(yīng)范圍在4～10之間。在生物降解中，保持微生物的*適pH范圍是十分重要的。否則，將對(duì)微生物的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生不良影響，甚至?xí)斐晌⑸锼劳�，破壞生物降解的正常進(jìn)行。
4．溶解氧
根據(jù)微生物對(duì)氧的要求，可分為好氧微生物、厭氧微生物及兼性微生物。
好氧微生物在降解有機(jī)物的代謝過(guò)程中以分子氧作為受氫體，如果分子氧不足，降解過(guò)程就會(huì)因?yàn)闆](méi)有受氫體而不能進(jìn)行，微生物的正常生長(zhǎng)規(guī)律就會(huì)受到影響，甚至被破壞。
而厭氧微生物對(duì)氧氣很敏感，當(dāng)有氧存在時(shí)，它們就無(wú)法生長(zhǎng)。這是因?yàn)樵谟醒醮嬖诘沫h(huán)境中，厭氧微生物在代謝過(guò)程中由脫氫酶所活化的氫將與氧結(jié)合形成H2O2，而厭氧微生物缺乏分解H2O2的酸，從而形成H2O2積累，對(duì)微生物細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用。所以使用厭氧微生物降解時(shí)要注意隔絕空氣。
5.有毒物質(zhì)
在被降解物質(zhì)中有時(shí)存在著對(duì)微生物具有抑制和殺害作用的化學(xué)物質(zhì)。有毒物質(zhì)對(duì)微生物的毒害作用，主要表現(xiàn)在使細(xì)菌細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞以及使菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，并失去活性。有毒物質(zhì)可分為：①重金屬離子（鉛、銅、鉻、砷、銅、鐵、鋅等）；②有機(jī)物類(lèi)（酚、甲醛甲醇、苯、氯苯等）；③無(wú)機(jī)物類(lèi)（硫化物、氰化鉀、氯化鈉、硫酸根、硝酸根等）。有毒物質(zhì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害作用有一個(gè)量的概念，即達(dá)到一定濃度時(shí)顯示出毒害作用，在允許濃度以內(nèi)，微生物則可以承受。
鹽度（嗜鹽菌和耐鹽菌,不同環(huán)境微生物的適應(yīng)性）和吸附作用和沉積物污染物被其他物質(zhì)所吸附形成絡(luò)和物等因素也會(huì)影響降解。
綜上所述，有機(jī)物結(jié)構(gòu)、共降解作用和影響微生物降解的環(huán)境因素，是影響污染物的生物降解的主要因素。
影響污染物降解的生物因素我認(rèn)為可以大體從三方面分析下：
一、有機(jī)物結(jié)構(gòu)與生物可降解性
生物降解有機(jī)物的難易程度與有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特征有很大的關(guān)系。
*先，有機(jī)物生物降解的機(jī)理是：1、水中溶解的有機(jī)物能否擴(kuò)散穿過(guò)細(xì)胞壁，是由分子的大小和溶解度決定的。目前認(rèn)為低于12個(gè)碳原子的分子一般可以進(jìn)入細(xì)胞。至于有機(jī)物分子的溶解度則由親水基和疏水基決定的，當(dāng)親水基比疏水基占優(yōu)勢(shì)時(shí)，其溶解度就大。2、不溶于水的有機(jī)質(zhì),其疏水基比親水基占優(yōu)勢(shì),代謝反應(yīng)只限于生物能接觸的水和烴的界面處。尾端的疏水基溶進(jìn)細(xì)胞的脂肪部分并進(jìn)行β－氧化。有機(jī)物以這種形式從水和烴的界面處被逐步拉入細(xì)胞中并被代謝。微生物和不溶的有機(jī)物之間的有限接觸面，妨礙了不溶解化合物的代謝速度。3、有機(jī)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?yàn)槲⑸镒陨淼拿疙氝m應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)，在其分子支鏈處裂解，其中*簡(jiǎn)單的分子先被代謝。叔碳化合物有一對(duì)支鏈，這就要把分子作多次的裂解。具體來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的有機(jī)物一般先降解，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的一般后降解。
二、共代謝作用
共代謝的概念：有一類(lèi)物質(zhì)稱為外生物質(zhì)或異生物質(zhì)，是指一些天然條件下并不存在的由人工合成的化學(xué)物質(zhì)，例如殺蟲(chóng)劑，殺菌劑和除草劑等，其中許多有易被各種細(xì)菌或真菌降解，有些則需添加一些有機(jī)物作為初級(jí)能源后才能降解，這一現(xiàn)象稱為共代謝。
共代謝過(guò)程不但提出了一種新的代謝現(xiàn)象 ,而且已被作為一種生化技術(shù)在芳香族化合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(duì)氯甲苯的假單胞菌的氧化產(chǎn)物 ,這有助于研究氧進(jìn)入芳香環(huán)的機(jī)制。F ocht和Alexander等應(yīng)用共代謝技術(shù)建立了 DDT的環(huán)斷裂機(jī)制。Horvath 利用共代謝反應(yīng)步驟少的優(yōu)點(diǎn) ,分別確定了 2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸降解過(guò)程中所含的氧化、 脫經(jīng)和脫鹵反應(yīng) ,從而發(fā)現(xiàn)了無(wú)色桿菌代謝2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸的途徑。Hanne、 Jaakko、 Woods、 Mary 等利用厭氧反應(yīng)器中存在共代謝的原理 ,通過(guò)添加初級(jí)基質(zhì)來(lái)處理含氯酚的廢水 ,使氯酚這種有毒的 “難降解物質(zhì)” 得到生物凈化。
現(xiàn)代的環(huán)境污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高度抗酶分解的結(jié)構(gòu)元素或取代基。盡管環(huán)境微生物具有逐漸進(jìn)化、 適應(yīng)的功能 ,但酶催化途徑的自然進(jìn)化需要多種基因成分的改變 ,速度很慢 ,不能適應(yīng)現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)的要求。通過(guò)共代謝等各種生物技術(shù)的應(yīng)用 ,在搞清微生物降解環(huán)境污染物的能力和途徑的基礎(chǔ)上 ,應(yīng)用現(xiàn)代基因工程技術(shù) ,擴(kuò)展微生物酶對(duì)基質(zhì)的專(zhuān)一性和代謝途徑 ,更有效地處理和降解各種污染物 ,更好地保護(hù)環(huán)境。
三、影響微生物降解的環(huán)境因素
生物降解是微生物對(duì)物質(zhì)特別是環(huán)境污染物的分解作用。它和傳統(tǒng)的分解在本質(zhì)上是一樣的，但又有分解作用所沒(méi)有的新的特征（如代謝，降解等），因此可視為分解作用的擴(kuò)展和延伸。
從生物降解的定義我們可以明白，微生物的生長(zhǎng)對(duì)生物降解有著至關(guān)重要的作用。所以，我將從影響微生物生長(zhǎng)的因素來(lái)討論影響生物降解的因素。影響微生物生長(zhǎng)的因素*重要的是營(yíng)養(yǎng)條件、溫度、PH值、需氧量、有毒物質(zhì)，土壤濕度、鹽度及吸附作用和沉積物污染物被其他物質(zhì)所吸附形成絡(luò)和物。
1．營(yíng)養(yǎng)條件
營(yíng)養(yǎng)物對(duì)微生物的作用是：提供合成細(xì)胞物質(zhì)時(shí)所需要的物質(zhì)；作為產(chǎn)能反應(yīng)的反應(yīng)物，為細(xì)胞增長(zhǎng)的生物合成反應(yīng)提供能源；充當(dāng)產(chǎn)能反應(yīng)所釋放電子的受氫體。所以微生物所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)必須包括組成細(xì)胞的各種元素和產(chǎn)生能量的物質(zhì)。微生物種類(lèi)繁多，各種微生物要求的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)亦不盡相同，根據(jù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求的不同，可將微生物分為特定的種類(lèi)。根據(jù)所需碳的化學(xué)形式，微生物可分為：自養(yǎng)型和異養(yǎng)型;根據(jù)所需的能源，微生物可分為：光營(yíng)養(yǎng)型和化能營(yíng)養(yǎng)型。
2．溫度對(duì)生物降解的影響
溫度對(duì)微生物具有廣泛的影響，不同的反應(yīng)溫度，就有不同的微生物和不同的生長(zhǎng)規(guī)律。從微生物總體來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)溫度范圍是0～80℃。根據(jù)各類(lèi)微生物所適應(yīng)的溫度范圍，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(lèi)。
微生物的全部生長(zhǎng)過(guò)程都取決于化學(xué)反應(yīng)，而這些反應(yīng)速率都受溫度的影響。在*低生長(zhǎng)溫度和*適溫度范圍內(nèi)，若反應(yīng)溫度升高，則反應(yīng)速率增快，微生物增長(zhǎng)速率也隨之增加，處理效果相應(yīng)提高。
3．PH值
微生物的生化反應(yīng)是在酶的催化作用下進(jìn)行的，酶的基本成分是蛋白質(zhì)，是具有離解基團(tuán)的兩性電解質(zhì)．PH值對(duì)微生物生張繁殖的影響體現(xiàn)在酶的離解過(guò)程中，電離形式不同，催化性質(zhì)也就不同；此外，酶的催化作用還決定了基質(zhì)的電離狀況，PH值對(duì)基質(zhì)電離狀況的影響也進(jìn)而影響到酶的催化作用。一般認(rèn)為PH值是影響酶的活性的*重要因素之一。
在生物降解過(guò)程中，一般細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物的PH值適應(yīng)范圍在4～10之間。在生物降解中，保持微生物的*適pH范圍是十分重要的。否則，將對(duì)微生物的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生不良影響，甚至?xí)斐晌⑸锼劳�，破壞生物降解的正常進(jìn)行。
4．溶解氧
根據(jù)微生物對(duì)氧的要求，可分為好氧微生物、厭氧微生物及兼性微生物。
好氧微生物在降解有機(jī)物的代謝過(guò)程中以分子氧作為受氫體，如果分子氧不足，降解過(guò)程就會(huì)因?yàn)闆](méi)有受氫體而不能進(jìn)行，微生物的正常生長(zhǎng)規(guī)律就會(huì)受到影響，甚至被破壞。
而厭氧微生物對(duì)氧氣很敏感，當(dāng)有氧存在時(shí)，它們就無(wú)法生長(zhǎng)。這是因?yàn)樵谟醒醮嬖诘沫h(huán)境中，厭氧微生物在代謝過(guò)程中由脫氫酶所活化的氫將與氧結(jié)合形成H2O2，而厭氧微生物缺乏分解H2O2的酸，從而形成H2O2積累，對(duì)微生物細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用。所以使用厭氧微生物降解時(shí)要注意隔絕空氣。
5.有毒物質(zhì)
在被降解物質(zhì)中有時(shí)存在著對(duì)微生物具有抑制和殺害作用的化學(xué)物質(zhì)。有毒物質(zhì)對(duì)微生物的毒害作用，主要表現(xiàn)在使細(xì)菌細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞以及使菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，并失去活性。有毒物質(zhì)可分為：①重金屬離子（鉛、銅、鉻、砷、銅、鐵、鋅等）；②有機(jī)物類(lèi)（酚、甲醛甲醇、苯、氯苯等）；③無(wú)機(jī)物類(lèi)（硫化物、氰化鉀、氯化鈉、硫酸根、硝酸根等）。有毒物質(zhì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害作用有一個(gè)量的概念，即達(dá)到一定濃度時(shí)顯示出毒害作用，在允許濃度以內(nèi)，微生物則可以承受。
鹽度（嗜鹽菌和耐鹽菌,不同環(huán)境微生物的適應(yīng)性）和吸附作用和沉積物污染物被其他物質(zhì)所吸附形成絡(luò)和物等因素也會(huì)影響降解。
綜上所述，有機(jī)物結(jié)構(gòu)、共降解作用和影響微生物降解的環(huán)境因素，是影響污染物的生物降解的主要因素。
