出水不達標?有機物降解能力差?看完這篇文章你就懂了(le)!
來源:久久国产av環保(bǎo) 發布(bù)時(shí)間:2022-05-26
影響汙染物降(jiàng)解的生物因素可以大體從三方麵分析下:
一(yī)、有機物結構與生物可降解性(xìng)
生物降解有機(jī)物的難易程度(dù)與有機物的結構特征有很大的關係。
*先,有機物生物降解的機理是(shì):
1、水中溶解的有機物能否擴散穿過細胞壁,是(shì)由分子(zǐ)的大小和溶解(jiě)度決定的。目前認為低於12個碳原子的分子一般可以進入細胞。至於有機物分子的溶解度則由親水基和疏水(shuǐ)基決定的,當親水基比疏水(shuǐ)基占優勢(shì)時,其(qí)溶解(jiě)度就大。
2、不溶於水的有機質,其(qí)疏水基比親水基占(zhàn)優勢,代謝反應隻限於生(shēng)物能接觸的水和烴的(de)界麵處。尾端的疏水基溶進細胞的脂肪部分(fèn)並進行β-氧化(huà)。有機物以這種形式從水(shuǐ)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(jī)物之間的有(yǒu)限(xiàn)接觸麵,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(dìng)影響。一般情況下,碳支鏈能夠阻礙微生物代謝的(de)速度(dù),如正碳化合物比仲碳(tàn)化合物容易被微生物代謝,叔(shū)碳化合物則不易被微生物代謝。這是因為微生物自身的酶須適應鏈的結構,在其分子支鏈處裂解,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(zuò)多(duō)次(cì)的裂解。具體來說,結構簡單(dān)的有機物一般先降解,結構複雜的一(yī)般後降解。
二、共代(dài)謝作(zuò)用
共代謝的概念:有一類物質稱為外生物質或異生物質,是(shì)指一(yī)些天然條件下並不存在的由人(rén)工合成的化(huà)學物質(zhì),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(jun1)降(jiàng)解,有些則需添(tiān)加(jiā)一些有(yǒu)機物作為初級能(néng)源後才能降解,這一現象(xiàng)稱(chēng)為(wéi)共代(dài)謝。
共(gòng)代謝過程不但(dàn)提出了一種新的代謝現象 ,而且已被作為一(yī)種生化技術在芳(fāng)香族化合物生物(wù)解研究中得到應用。G ihon等以共代(dài)謝為手段 ,分離(lí)和確定了鹵代苯和對(duì)氯甲苯的假單胞菌的氧化產物 ,這有助於研究氧進入芳香環的機製。F ocht和Alexander等應(yīng)用共代謝技術建(jiàn)立了 DDT的環斷裂機製。
Horvath 利用共代謝反應步(bù)驟少的優點 ,分別確(què)定了 2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸降解過程(chéng)中所含的氧化、 脫(tuō)氫和脫鹵反應 ,從(cóng)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(zhōng)存在(zài)共代謝的原理 ,通過添加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(dé)到生物淨化。
現代(dài)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高度抗酶分解的結構元素(sù)或(huò)取(qǔ)代基。盡管環境微生物具有逐漸(jiàn)進化、 適應的功能 ,但酶催化途徑的自然進化需要多種基因成分的改(gǎi)變 ,速度很慢 ,不能適應現代環境保(bǎo)護的要求。通過共代謝等各(gè)種生物技術(shù)的應(yīng)用(yòng) ,在搞清微(wēi)生物降解環境汙染物的能力和(hé)途徑的基礎上 ,應(yīng)用現代基因工程技(jì)術(shù) ,擴展(zhǎn)微生(shēng)物酶對基質的專一性和(hé)代謝途徑 ,更(gèng)有效地處理和降解各種汙染物 ,更好地保護環境。
三、影響微生物降解的環境因素(sù)
生物降解(jiě)是微生物對物質(zhì)特別是(shì)環境汙染(rǎn)物的分解作(zuò)用。它和傳統的分解在本質上是一樣的,但又有分(fèn)解作用所沒有的(de)新的特征(如代謝,降解等),因此可視為分(fèn)解作用的擴展和延伸。
從生物降解的定義我們可以明白,微生物的生長對生物降解(jiě)有著至(zhì)關重要的(de)作用。所(suǒ)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(sù)。影響微生物(wù)生長的因素*重要的(de)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)汙染物被(bèi)其他物質所吸附形成絡和物。
1、營養條件
營養物對微生物的作用是:提供合成細胞物(wù)質時所需要的物質;作為產能反應的反應物,為細胞增長的生物(wù)合成反應提供能源;充當產(chǎn)能反(fǎn)應所(suǒ)釋放電子的受氫體。所以微生物所需要的營養物質必須包括組成細胞的各種(zhǒng)元素和產生能量的物質。微生物種(zhǒng)類繁多,各種微生物(wù)要求的營養物質亦不盡相(xiàng)同,根據對營養要求的(de)不同,可將微生物分(fèn)為特定的種類(lèi)。
根據所需碳的化學形式,微生(shēng)物可分為:自養型和異養型(xíng);根據所需的能(néng)源(yuán),微生(shēng)物可分為:光營養型和化能營養型。
2、溫度對生物降(jiàng)解(jiě)的(de)影(yǐng)響
溫度對(duì)微生物具有(yǒu)廣泛(fàn)的影響,不同的反應溫度,就有不同的微生物和不同的生長規律。從微生物總體來說,生長溫度範(fàn)圍是0~80℃。根據各類微生物所適應(yīng)的溫度範圍,微生(shēng)物可分為(wéi)高溫性(嗜熱菌)、中溫性、常溫性和低溫性(嗜冷菌(jun1))四(sì)類。
微生(shēng)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(dù)範圍內,若反(fǎn)應(yīng)溫度(dù)升高(gāo),則反應速率增快,微生物增長速率也隨之增加,處理效果相應(yīng)提高。
3、PH值
微生物的生化反(fǎn)應是在酶的催化作用下進行(háng)的,酶的基本成分是蛋白質,是具有離解基團的兩性電解質.PH值(zhí)對微生(shēng)物生張繁殖的影響體現在酶的離解過程中,電離形式(shì)不同,催化性質也就不同;此外,酶的催化作用還決定了基質(zhì)的(de)電離狀況(kuàng),PH值對基質電離狀況的影(yǐng)響也進而影響到酶的催化作用。一般認為PH值是影響酶的活性的*重(chóng)要因素之一。
在生物降解過程中,一般細菌、真菌、藻類(lèi)和原生動物的PH值適應範圍(wéi)在(zài)4~10之(zhī)間。在生物降解中,保持微生物的*適pH範圍是十分重要的。否則,將對微生物的生長繁殖產生不良影響,甚至(zhì)會造(zào)成微生(shēng)物死亡,破壞生物降解的正常進行。
4、溶解氧
根據微生物對氧的要求,可分為好氧微生物、厭氧(yǎng)微(wēi)生物及兼性微(wēi)生物。
好氧微生物在(zài)降解有機物的代謝過程(chéng)中以分子氧作(zuò)為受氫體,如果分子氧不足,降解過程就會因為沒有受氫體而不能進(jìn)行,微生物的正常生長規律就(jiù)會受到影響,甚至被破壞。
而厭氧微生物對氧氣很敏感,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氫酶所活化的氫將與氧結合(hé)形成H2O2,而厭氧微生物缺(quē)乏分解H2O2的酸,從(cóng)而形成H2O2積累,對(duì)微生物細胞產生毒害作(zuò)用。所以使用厭氧微生物降解(jiě)時(shí)要注(zhù)意隔絕空氣。
5、有毒物質
在被降解物質中有(yǒu)時存在著對微生物具有抑製和殺害作用的化學物質。有毒物質對微生物的毒害作用,主要表現在使細菌細胞的正常結構遭到破壞(huài)以及使菌體內的酶變質,並失去活性。有毒物質可分為:①重金屬離子(鉛(qiān)、銅、鉻、砷(shēn)、銅、鐵、鋅(xīn)等);②有機物類(酚、甲醛甲醇、苯、氯苯等);③無機(jī)物類(硫化物、氰化(huà)鉀、氯化鈉(nà)、硫(liú)酸根、硝酸(suān)根等)。有毒物質對微生物產生毒害(hài)作用有一個量的概念,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(嗜鹽菌和(hé)耐鹽(yán)菌,不同環境微生物的適應(yīng)性)和吸(xī)附作用和沉積物汙染物被其他物質所吸(xī)附形(xíng)成絡和(hé)物等因素也會影響降解。
綜上所述,有機物結構、共降解作用和影響微生物降解的環境因素,是影響汙染物的生物降解的主要因素。