水环境化学-6-水环境中的微生物化学过程课件.ppt

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1、第6章水环境中的微生物化学过程物质在生物作用下经受的化学变化，称为生物转化或代谢。生物转化、化学转化和光化学转化构成了污染物质在环境中的三大主要转化类型。物质在环境中的生物转化，微生物起着关键作用。由于微生物大量存在于自然界，生物转化呈多样性，又具有大的表面/体积值，繁殖非常迅速，对环境条件适应性强等特点。微生物一词并非生物分类学(种、属、科、目、纲、门、界)的专门名词。微生物是一切肉眼看不见或看不清、个体微小、构造简单的低等生物的统称，它包括原核生物（细菌、古细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体

2、）、真核生物（原生动物、真菌、藻类）、非细胞生物（噬菌体、病毒）等个体微小，必须借助光学显微镜或电子显微镜才能看清其形态构造及测量其大小的生物。湿地——大自然的“肾”湿地是地球生态环境的重要组成部分，与森林、海洋并称为全球三大生态系统。《湿地公约》对湿地的定义为“湿地是指天然或人工、长久或暂时的沼泽地、泥炭地、静止或流动的淡水、半咸水、咸水水域，包括低潮时水深不超过6米的海水区。”人工湿地：指用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，充填一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、

3、化学、生物三重协同作用使污水得到净化。按照污水流动方式，分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。中华人民共和国国家环境保护标准《人工湿地污水处理工程技术规范HJ2005-2010》，环境保护部发布。活性污泥法生化处理池活性污泥法处理污水，是利用活性污泥在废水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用，去除废水中有机污染物的一种废水处理方法。活性污泥基本概念是由1912年英国人ClarkandCage发现对废水进行长时间曝气会产生污泥并使水质明显改善，其后ArdenandLackett进一步

4、研究，发现由于实验容器洗不干净，瓶壁留下残渣反而使处理效果提高，从而发现活性微生物菌胶团，定名为活性污泥而来。活性污泥法处理污水的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。6.1天然水体中的微生物环境6.2有机污染物在水体中的生物降解过程6.3水体中金属的微生物转化1、浮游微生物群落6.1天然水体中的微生物环境2、底栖微生物群落浮游植物：包括真核生物（藻类）和原核生物（蓝细菌（蓝藻））两类生物在内的光自

5、养生物。浮游细菌原生动物1、浮游微生物群落2.底栖微生物群落海（河、湖）底是水体与地表之间的一个过渡区，是含有有机物、矿物颗粒物质以及水的一个扩散和松散型的复合体。在沉积物的下部，微生物数量由于氧的消耗而下降，利用硝酸盐、硫酸盐和铁作为末端电子受体的厌氧微生物过程显示了较深的沉积物层特征。活性污泥微生物的分类1）细菌：异养型原核细菌（107～108个/mL）动胶杆菌属假单胞菌属（在含糖类、烃类污水中占优势）产碱杆菌属（在含蛋白质多的污水中占优势）黄杆菌属大肠埃希式杆菌2）真菌：微小的腐生或寄生丝状菌3

6、）原生动物：鞭毛虫，纤毛虫等。通过辨认原生物的种类，能够判断处理水质的优劣，它是一种指示性生物。原生物摄食水中的游离细菌，是细菌的首次捕食者。4）后生动物：主要是轮虫，它在活性污泥中的不经常出现，轮虫的出现是水性稳定的标志。后生动物是细菌的第二捕食者。由于温度、pH值、氧气浓度等因素影响微生物群落的组成、生长速率和酶含量，这些环境条件不仅能影响微生物参与的转化速率，有时还能成为这些反应能否进行的控制因素。许多烃类在好氧条件下可生物降解，但在缺氧条件下的存在要持久得多。在高度还原条件下可观察到某些有机氯

7、溶剂（如CCl4）的生物转化，而在有氧条件下，这些化合物却是持久性的。6.2有机污染物在水体中的生物降解过程水环境中有机物的生物降解依赖于微生物通过酶催化反应分解有机物，其本质是酶促反应。微生物能否利用环境中的污染物，取决于其能否合成降解污染物的酶。6.2.1有机化合物的生物降解细菌对有机物的氧化分解作用往往超过一般的化学氧化作用，在反应进行的速度和深度方面胜过强的化学氧化剂。细菌对有机物新陈代谢过程的各种反应都是依靠称为酶的一种生物催化剂来完成的。酶是一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具

8、有催化活性的生物催化剂。80年代初发现了具有催化功能的RNA——核酶(ribozyme)，这一发现打破了酶是蛋白质的传统观念，开辟了酶学研究的新领域。1、酶(Enzyme)酶与一般催化剂的共同点:在反应前后没有质和量的变化；只能催化热力学允许的化学反应；只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。酶促反应具有极高的效率:酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍;酶加速反应的机理是降低反应的活化能(activat