出水(shuǐ)不達標?有機物降解能力差?看完(wán)這篇(piān)文章你就懂了!
來(lái)源:亚洲国产一区二区三区波多野结衣環保 發布時間:2022-05-26
影響汙染物(wù)降解(jiě)的生物因素可以大體從三方麵分析下(xià):
一、有機物結構與生物可降(jiàng)解性
生物(wù)降解有(yǒu)機物的難易程(chéng)度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:
1、水中溶解的有機物能否擴散穿過細胞壁,是由分子的大小和溶解度決定(dìng)的。目前認為低於12個碳原子的分子(zǐ)一般(bān)可以(yǐ)進入細(xì)胞。至於有機物分子的溶解度則由親水基和疏水基決定的,當(dāng)親(qīn)水基比疏水基占優勢時,其溶解度就大。
2、不溶於水(shuǐ)的有機(jī)質,其疏水基比親水基占(zhàn)優勢,代謝反應隻(zhī)限於(yú)生物能接觸的水和烴的界麵處。尾端的疏水基溶進細胞的脂肪部(bù)分(fèn)並進行β-氧化。有機(jī)物(wù)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(dài)謝。微生物和不溶的有機物之間的(de)有限接觸麵,妨礙了不溶解化合物的代謝速度。
3、有機物分子中碳(tàn)支鏈對(duì)代謝作用有一定(dìng)影響。一般情況(kuàng)下,碳支鏈能夠阻礙微生物代謝的速(sù)度(dù),如正(zhèng)碳化合物比(bǐ)仲碳化(huà)合物容易被微生物代(dài)謝,叔碳化合物(wù)則不易被微生物代謝。這(zhè)是因為微生物自身(shēn)的酶須適應鏈的結構,在其分子支鏈處裂(liè)解,其中*簡單的分子先被代謝。叔碳化(huà)合物有一對支(zhī)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(wù)一(yī)般先降解,結構複雜的一般後(hòu)降解(jiě)。
二、共代(dài)謝作用
共代謝的概念:有(yǒu)一類物質稱(chēng)為外生物質或異生物質,是指(zhǐ)一些天然條(tiáo)件下並不存在的(de)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(bèi)各種細菌或真菌降解,有些則需添加一些有機物作為初級能源後才能降解,這一現象(xiàng)稱為(wéi)共代謝。
共代謝過程不但提出了一種新的代謝現象(xiàng) ,而且已被作為一種生(shēng)化技術在芳香族(zú)化(huà)合(hé)物生物解研究(jiū)中得(dé)到應用。G ihon等以共代謝為手段 ,分離(lí)和確定了鹵代苯和對氯甲苯的假單胞菌的氧化產物 ,這有助於研究氧進入芳香環(huán)的機製。F ocht和Alexander等應用共代謝技術建立了 DDT的(de)環斷裂機製(zhì)。
Horvath 利用共代謝反應步(bù)驟少的優點 ,分別確定了 2 ,3 ,6 — 三氯苯(běn)甲酸降解(jiě)過程中所含的氧化、 脫氫和脫鹵反應 ,從而發現了無色杆(gǎn)菌代謝2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸的途徑(jìng)。Hanne、 Jaakko、 Woods、 Mary 等利用厭氧反應器中存在共代謝(xiè)的原理 ,通過添加初級(jí)基質(zhì)來處理(lǐ)含氯酚(fēn)的廢水 ,使氯酚這種有毒的 “難降解(jiě)物(wù)質” 得到生物淨化。
現代的環境汙(wū)染迫(pò)切需要人們(men)更(gèng)充分地利用微生(shēng)物的降解活性 ,不幸的是有些化合物(wù)含有(yǒu)高度抗酶(méi)分解的結構元素或取代(dài)基。盡管環境微生物具有逐漸進化、 適應的功能 ,但酶催化途徑的自然進(jìn)化需要多種基因成分的改變(biàn) ,速度很慢 ,不能適應現代環境保護的要求。通過共代謝等各種生物技術的應用 ,在搞清微生物降解環境汙染物的能力和(hé)途徑的基礎上 ,應用現代基因工(gōng)程技術 ,擴展微生物酶對基質的專一性和代(dài)謝途徑 ,更有效地處理和降解各種汙染物 ,更(gèng)好地保護環境。
三、影(yǐng)響微生物降解的環境因素
生(shēng)物降解是微生物對物質特別是(shì)環境汙染物的分解作用。它和傳統(tǒng)的分解在本質上是一樣的(de),但又有分解(jiě)作用(yòng)所沒有的新的特征(如代謝,降(jiàng)解等),因此可視為分解作用的擴展和延伸。
從生(shēng)物降解的定義我們可以明白,微生物的生長對生物降解有著(zhe)至關重要的(de)作用。所(suǒ)以,我將從影響微生物生長的因素來討(tǎo)論影響生物降(jiàng)解的因素。影響微生物生長的因素*重要(yào)的是營養(yǎng)條件、溫度、PH值、需氧量(liàng)、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(xíng)成絡和物。
1、營養條件
營養物對微生物的作用是:提供合(hé)成細胞物質時所需要的物質;作(zuò)為產能反應的反應物,為細胞(bāo)增長的生物合成反(fǎn)應提供能源;充當產能反應所(suǒ)釋放電子的受氫體。所(suǒ)以微生物所(suǒ)需(xū)要的營養物質必須包括組成細胞的(de)各種元素(sù)和產生能量的物質。微生物種類(lèi)繁(fán)多,各種微生物要(yào)求(qiú)的營養物質亦不盡相同,根據對營養要求的不(bú)同,可將微生物分為特定的種類。
根據所需碳的化學形式,微生物可分為:自(zì)養(yǎng)型和異養型;根據所(suǒ)需的能源,微生物可分為:光營養型和化能營養型。
2、溫度對(duì)生物降解的影響
溫度對微生物具有廣泛的影響,不同的反應溫度,就有不同的微生物和不(bú)同的生長規(guī)律。從微(wēi)生物總體來說,生長溫度範圍是0~80℃。根據各類微生物所適應的(de)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(lèi)。
微(wēi)生物的全部生長過程都取決於化學反應,而這些(xiē)反(fǎn)應(yīng)速率都(dōu)受溫(wēn)度的影響(xiǎng)。在*低生長溫度和(hé)*適溫度範圍內,若反應溫度升高(gāo),則反應速率增快,微生物增長速率也隨(suí)之增(zēng)加,處理效果相應提高。
3、PH值
微生物的生化反應是在酶的催(cuī)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(liǎng)性電解質.PH值對微(wēi)生物生張繁殖的影響體現在酶的離解過程中(zhōng),電離(lí)形式不同,催化性質也(yě)就(jiù)不同;此外(wài),酶的催化作用還決(jué)定了基(jī)質的電離(lí)狀況,PH值對基質電離狀況的影(yǐng)響也(yě)進(jìn)而影響到酶的催化作用。一般認為PH值是影響酶的(de)活性的*重要因素之一。
在生物降(jiàng)解過程中,一般細菌、真菌、藻類和(hé)原生動物的PH值適應範圍在4~10之間。在生(shēng)物降解中,保持微生(shēng)物的*適pH範圍是十分重要的。否(fǒu)則,將對微生物的生長繁殖產生不良影響(xiǎng),甚至會造成微生物死亡,破壞生物降解的正常進行。
4、溶解氧
根據微生物(wù)對氧的要求,可(kě)分為好氧(yǎng)微生物(wù)、厭氧微生物及兼性微(wēi)生物。
好氧微生物在降解有機物的代謝過程中以分子氧作為受氫體,如果(guǒ)分子氧不足,降解過程就會因(yīn)為沒有受氫體而不能進行,微生(shēng)物的正(zhèng)常生長規律就會受到影響,甚至被(bèi)破壞(huài)。
而厭氧微生物對氧氣很(hěn)敏感,當有氧存在時,它們就(jiù)無(wú)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程中由脫氫酶所活化的氫將與氧結合形成H2O2,而厭氧(yǎng)微生物(wù)缺乏分解H2O2的(de)酸,從而形成H2O2積累(lèi),對微生物細胞產生毒害作用。所以使用厭氧微生物降解時(shí)要注意隔絕空氣。
5、有(yǒu)毒物質
在被降解(jiě)物質中有時存在著對微(wēi)生物具有(yǒu)抑製和殺害作用的化學(xué)物質。有毒物質(zhì)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以及(jí)使菌體內的酶變質,並失去活性(xìng)。有毒物質可分(fèn)為:①重金(jīn)屬離子(鉛、銅、鉻、砷、銅、鐵、鋅等);②有機物類(酚、甲醛甲醇(chún)、苯、氯苯等);③無機物類(硫化物、氰化鉀、氯化鈉、硫酸根、硝酸根等)。有毒物質對微生物產生毒害作用有一個量的概念,即達到一定濃度(dù)時顯示出毒害作(zuò)用,在(zài)允許濃度以內,微生(shēng)物則可(kě)以承受。
鹽度(嗜鹽菌和耐(nài)鹽菌,不(bú)同環境微生物的適應(yīng)性)和吸附作用和沉積物汙染(rǎn)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,有機物結構(gòu)、共降解作用和影響微生物降解的環境因素(sù),是(shì)影響汙染物的生物降解的(de)主要因素。