
影响污染物降解的生物因素可以大体从三方面分析下:
一、有机物结构与生物可降解性
生物降解有机物的难易程度与有机物的结构特征有很大的关系 。
首先 , 有机物生物降解的机理是:
1、水中溶解的有机物能否扩散穿过细胞壁 , 是由分子的大小和溶解度决定的 。 目前认为低于12个碳原子的分子一般可以进入细胞 。 至于有机物分子的溶解度则由亲水基和疏水基决定的 , 当亲水基比疏水基占优势时 , 其溶解度就大 。
2、不溶于水的有机质其疏水基比亲水基占优势代谢反应只限于生物能接触的水和烃的界面处 。 尾端的疏水基溶进细胞的脂肪部分并进行β-氧化 。 有机物以这种形式从水和烃的界面处被逐步拉入细胞中并被代谢 。 微生物和不溶的有机物之间的有限接触面 , 妨碍了不溶解化合物的代谢速度 。
3、有机物分子中碳支链对代谢作用有一1定影响 。 一般情况下 , 碳支链能够阻碍微生物代谢的速度如正碳化合物比仲碳化合物容易被微生物代谢叔碳化合物则不易被微生物代谢 。 这是因为微生物自身的酶须适应链的结构 , 在其分子支链处裂解 , 其中简单的分子先被代谢 。 叔碳化合物有一对支链 , 这就要把分子作多次的裂解 。 具体来说 , 结构简单的有机物一般先降解 , 结构复杂的一般后降解 。
二、共代谢作用
共代谢的概念:有一类物质称为外生物质或异生物质 , 是指一些天1然条件下并不存在的由人工合成的化学物质 , 例如杀虫剂 , 杀菌剂和除草剂等 , 其中许多有易被各种细菌或真菌降解 , 有些则需添加一些有机物作为初级能源后才能降解 , 这一现象称为共代谢 。
共代谢过程不但提出了一种新的代谢现象 而且已被作为一种生化技术在芳香族化合物生物解研究中得到应用 。 G ihon等以共代谢为手段 分离和确定了卤代苯和对氯甲1苯的假单胞菌的氧化产物 这有助于研究氧进入芳香环的机制 。 F ocht和Alexander等应用共代谢技术建立了 DDT的环断裂机制 。
Horvath 利用共代谢反应步骤少的优点 分别确定了 2 3 6 — 三氯1苯甲酸降解过程中所含的氧化、 脱氢和脱卤反应 从而发现了无色杆菌代谢2 3 6 — 三氯1苯甲酸的途径 。 Hanne、 Jaakko、 Woods、 Mary 等利用厌氧反应器中存在共代谢的原理 通过添加初级基质来处理含氯酚的废水 使氯酚这种有毒的 “难降解物质” 得到生物净化 。
现代的环境污染迫切需要人们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结构元素或取代基 。 尽管环境微生物具有逐渐进化、 适应的功能 但酶催化途径的自然进化需要多种基因成分的改变 速度很慢 不能适应现代环境保护的要求 。 通过共代谢等各种生物技术的应用 在搞清微生物降解环境污染物的能力和途径的基础上 应用现代基因工程技术 扩展微生物酶对基质的专一性和代谢途径 更有效地处理和降解各种污染物 更好地保护环境 。
三、影响微生物降解的环境因素
生物降解是微生物对物质特别是环境污染物的分解作用 。 它和传统的分解在本质上是一样的 , 但又有分解作用所没有的新的特征(如代谢 , 降解等) , 因此可视为分解作用的扩展和延伸 。
从生物降解的定义我们可以明白 , 微生物的生长对生物降解有着至关重要的作用 。 所以 , 我将从影响微生物生长的因素来讨论影响生物降解的因素 。 影响微生物生长的因素重要的是营养条件、温度、PH值、需氧量、有毒物质 , 土壤湿度、盐度及吸附作用和沉积物污染物被其他物质所吸附形成络和物 。
1、营养条件
营养物对微生物的作用是:提供合成细胞物质时所需要的物质;作为产能反应的反应物 , 为细胞增长的生物合成反应提供能源;充当产能反应所释放电子的受氢体 。 所以微生物所需要的营养物质必1须包括组成细胞的各种元素和产生能量的物质 。 微生物种类繁多 , 各种微生物要求的营养物质亦不尽相同 , 根据对营养要求的不同 , 可将微生物分为特定的种类 。
根据所需碳的化学形式 , 微生物可分为:自养型和异养型;根据所需的能源 , 微生物可分为:光营养型和化能营养型 。
2、温度对生物降解的影响
温度对微生物具有广泛的影响 , 不同的反应温度 , 就有不同的微生物和不同的生长规律 。 从微生物总体来说 , 生长温度范围是0~80℃ 。 根据各类微生物所适应的温度范围 , 微生物可分为高温性(嗜热菌)、中温性、常温性和低温性(嗜冷菌)四类 。
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