第九章微生物对污染物的分解与转化作用第一节微生物对污染物的分解与转化作用第二节有机物的生物分解性第三节不含氮有机物质的生物分解第四节含氮有机物的生物分解第五节微生物对无机元素的转化作用第六节生物对污染物的浓缩与吸附作用
1 第九章 微生物对污染物的分解与转化作用 第一节 微生物对污染物的分解与转化作用 第二节 有机物的生物分解性 第三节 不含氮有机物质的生物分解 第四节 含氮有机物的生物分解 第五节 微生物对无机元素的转化作用 第六节 生物对污染物的浓缩与吸附作用
第一节微生物对有机物的分解作用、生物分解的一般特点与分类有机物的好氧生物分解三、有机物的厌氧生物分解
2 第一节 微生物对有机物的分解作用 一、生物分解的一般特点与分类 二、有机物的好氧生物分解 三、有机物的厌氧生物分解
化学物质（污染物）的微生物分解与转化过程细胞污染物微生物（种类、浓度）（种类、浓度）分解产物自然环境（水、土壤等）人工环境（生物反应器等）
3 自然环境（水、土壤等） 人工环境（生物反应器等） 化学物质（污染物）的微生物分解与转化过程 污染物 （种类、浓度） 微生物 ＋（种类、浓度） 细胞 分解产物
第一节微生物对有机物的分解作用一、生物分解的一般特点与分类生物分解的基本规律：交（和）·有机物经逐步分解后，产生能进入TCA循环或能作为合成代谢原料的中间代谢产物。·逐步分解过程因化合物而异，但后面的分解过程基本相同。细胞物质（微生物的生长）生物分解后的去向（产物）？分解产物（CO、小分子有机物等）
4 生物分解的基本规律： • 有机物经逐步分解后，产生能进入TCA循环或（和） 能作为合成代谢原料的中间代谢产物。 • 逐步分解过程因化合物而异，但后面的分解过程基本 相同。 生物分解后的去 向（产物）？ 细胞物质（微生物的生长） 分解产物（CO2、小分子有机物等） 第一节 微生物对有机物的分解作用 一、生物分解的一般特点与分类
第一节微生物对有机物的分解作用有机物的生物分解：通过一系列的生化反应，将有机物分解成小分子有机物或简单无机物的过程有机体分解（内源呼吸）污染物、细胞构成物微生物体生物不可降解残留物C、H、O、N、P、S、合成微矿物元素、维生素等生物污泥有机污染生能源物的生物化学能（污染物等）、光能分解物分解过程受氢体能分解产物O2、CO2、SO,2、NO;等CO2、H,O、NH+、NO,NO,、SO2PO、H2、N2、H,SCH、乙醇、有机酸、硫醇等简单化合物随水排出热能
5 污染物、细胞构成物 C、H、O、N、P、S、 矿物元素、维生素等 能 源 化学能(污染物等)、光能 受 氢 体 O2、CO2、SO4 2-、NO3 -等 微生物体 合成 分解 热能 生物污泥 能 + 分 解 产 物 随水排出 微 生 物 生 物 不 可 降 解 残 留 物 有机体分解(内源呼吸) CO2、H2 O、 NH4 +、 NO2 - NO3 - 、 SO4 2-、 PO4 3-、H2、N2、H2 S、 CH4、乙醇、有机酸、 硫醇等简单化合物 有机污染 物的生物 分解过程 第一节 微生物对有机物的分解作用 有机物的生物分解：通过一系列的生化反应，将 有机物分解成小分子有机物或简单无机物的过程
第一节微生物对有机物的分解作用有机物的生物分解类型及其特点点（根据分解程度分类）分解对象有机物的特点生物分解类型分析方法生物去除各种色谱分析由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使(Bioelimination)有机碳分析化学物质浓度降低的一种现象。这里所说的“生物去除”不是真正意义上的分解，而是一种表观现象，也可称为“表观生物分解”初级分解（Primary在分解过程中，化学物质的分子结构发生变各种色谱分析官能团分析biodegradation)化，从而失去原化学物质特征的分解。毒性测试环境可接收的分解各种色谱分析经过生物分解，化学物质的物理化学性质和官能团分析Environmentally毒性达到环境安全要求的程度。毒性测试acceptablebiodegradation)完全分解（矿化）总有机碳分析有机化合物被分解成稳定无机物（CO2、H,0(Ultimate等）的分解产生的C02分析biodegradation)
6 生物分解类型 特点 分解对象有机物的 分析方法 生物去除 （Bioelimination） 由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使 化学物质浓度降低的一种现象。这里所说的 “生物去除”不是真正意义上的分解，而是 一种表观现象，也可称为“表观生物分解”。 各种色谱分析 有机碳分析 初级分解（Primary biodegradation） 在分解过程中，化学物质的分子结构发生变 化，从而失去原化学物质特征的分解。 各种色谱分析 官能团分析 毒性测试 环境可接收的分解 （Environmentally acceptable biodegradation） 经过生物分解，化学物质的物理化学性质和 毒性达到环境安全要求的程度。 各种色谱分析 官能团分析 毒性测试 完全分解(矿化) （Ultimate biodegradation） 有机化合物被分解成稳定无机物（CO2、H2O 等）的分解 总有机碳分析 产生的CO2分析 第一节 微生物对有机物的分解作用 有机物的生物分解类型及其特点（根据分解程度分类）
第一节微生物对有机物的分解作用好氧呼吸好氧分解：在好氧条件下进行的分解根据分解条件分类厌氧呼吸厌氧分解：在厌氧条件下进行的分解发酵·好氧微生物（aerobe）：只能在有氧条件下生长，没有氧气无法生存微生·厌氧微生物（anaerobe）：只能在没有氧气的物的环境下生长，有氧气反而不能生长分类·兼性微生物（facultativeaerobe）：即可在有氧条件下，也可在无氧条件下生长。在自然界中，大多数微生物属于这一类
7 微生 物的 分类 • 好氧微生物（aerobe）：只能在有氧条件下生 长，没有氧气无法生存 • 厌氧微生物（anaerobe）：只能在没有氧气的 环境下生长，有氧气反而不能生长。 • 兼性微生物（facultative aerobe）：即可在有氧 条件下，也可在无氧条件下生长。在自然界中， 大多数微生物属于这一类。 第一节 微生物对有机物的分解作用 根据分解 条件分类 好氧分解：在好氧条件下进行的分解 好氧呼吸 厌氧分解：在厌氧条件下进行的分解 厌氧呼吸 发酵
第一节微生物对有机物的分解作用·兼性微生物的代谢：DO>0.2~0.3mg/L条件下：好氧代谢DO<0.2~0.3mg/L条件下：厌氧代谢，一些好氧微生物（好氧细菌，球衣细菌、真菌等）能在微氧环境（DO接近于零）中生长。因此在微氧环境中占优势的微生物常常是好氧微生物
8 • 兼性微生物的代谢：DO>0.2~0.3mg/L条件下：好氧代谢 DO<0.2~0.3mg/L条件下：厌氧代谢 • 一些好氧微生物（好氧细菌，球衣细菌、真菌等）能在微氧 环境（DO接近于零）中生长。因此在微氧环境中占优势的 微生物常常是好氧微生物。 第一节 微生物对有机物的分解作用
第一节微生物对有机物的分解作用二、有机物的好氧生物分解好氧分解过程：（1）消化：由胞外酶把大分子分解为可以被细胞吸收的小分子（2）小分子的脱氢氧化：产生可进入TCA循环的乙酰一CoA。（3）乙酰一CoA进入TCA循环和呼吸链被氧化成CO,和H,0好氧分解的产物：CO2、H,O、有机物CHONP(NH3+NO2+NO3-）H,SO4、HPO4
9 二、 有机物的好氧生物分解 好氧分解过程： （1）消化：由胞外酶把大分子分解为可以被细胞吸收的小分子。 （2）小分子的脱氢氧化：产生可进入TCA循环的乙酰－CoA。 （3）乙酰－CoA进入TCA循环和呼吸链被氧化成CO2和H2O 有机物CHONP CO2、 H2O、 （NH3＋NO2＋NO3 －） H2SO4 、 H3PO4 好氧分解的产物： 第一节 微生物对有机物的分解作用
第一节微生物对有机物的分解作用三、有机物的厌氧生物分解厌氧分解的基本过程：消化（与好氧分解基本一样）、厌氧呼吸、发酵问题：·最终产物为什么是甲烷、氨、硫化氢？最终产物：有机酸·厌氧分解的水往往呈黑色，CHCO,为什么？NH,RNH,N有机酸臭味物质SH,S低级脂肪酸也有臭味PPO"10
10 三、 有机物的厌氧生物分解 厌氧分解的基本过程： 消化（与好氧分解基本一样）、厌氧呼吸、发酵 最终产物： C 有机酸 CH CO 4 2 、 N NH RNH 3 2 、 有机酸 S—— H S2 P—— 3 PO4 − 臭味物质 低级脂肪酸也有臭味 第一节 微生物对有机物的分解作用 问题： • 最终产物为什么是甲烷、氨、 硫化氢？ • 厌氧分解的水往往呈黑色， 为什么？