硫酸盐还原菌在环境中的应用.pptVIP

内容 硫酸盐还原菌简介 硫酸盐还原菌还原SO42-过程 硫酸盐还原菌的应用 硫酸盐还原菌 硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria,简称SRB)是一类形态各异、营养类型多样、能利用硫酸盐或者其他氧化态硫化物作为电子受体来异化有机物质的厌氧微生物，常见属有脱硫弧菌属( Desu lfovibr io ) 、脱硫肠状菌属( Desul f otomaculum)。因其参与自然界中的多种反应，所以愈来愈多地得到人们的关注。 自然界中最常见的 SRB 是嗜温的革兰氏阴性、 不产芽孢的类型。在淡水及其他含盐量较低的环境中, 易分离到革兰氏阳性、 产芽孢的菌株。 此外,在自然界中存在的还有革兰氏阴性嗜热真细菌、 革兰氏阴性古细菌。 SRB 分布广泛， 可以存在于土壤、 水稻田、 海水、 盐水、 自来水、 温泉水、 地热地区、油井和天然气井、含硫沉积物、河底污泥、 污水、 绵羊瘤胃、 动物肠道等，还可以从一些受污染的环境中检测到它的存在，如厌氧的污水处理厂废物, 被污染的食品中。 基本生长条件 温度：SRB 可以在-5~75℃条件下生存，并能很快适应新的温度环境， 某些种可以在-5℃以下生长，具有芽孢的种可以耐受 80℃ 的高温。 PH：可在 pH 为 5~ 9. 5的范围内生存， 最适 pH 值为 7. 0~ 7. 8。 盐分：在一些高盐的生态环境中，也能检测到它们的存在， 如盐湖、 死海等。 在实验室中分离到的嗜盐菌多数是轻度嗜盐菌( 适宜盐度范围为 1%~ 4%) ，分离到中度嗜盐菌的报道不多。 Eh : 其生长要求 Eh 低于- 150 mV 碳源、氮源： SRB的不同菌属生长所利用的碳源是不同的，最普的 是利用 C3、 C4 脂肪酸，如乳酸盐、 丙酮酸、 苹果酸；此外还可以利用一些挥发性脂肪酸， 如乙酸盐、 丙酸盐、 丁酸盐； 醇类，如乙醇、丙醇等。 铵盐是大多SRB生长所需的氮源。一些报道中，某些 SRB 还能够固氮， 一些菌种能够利用氨基酸中的氮作为氮源, 少数菌种能通过异化还原硝酸盐和亚硝酸盐提供氮。 硫酸盐还原菌在硫循环中的地位 自然界中的硫循环是一个重要的地球化学循环，其中各个环节都有微生物参与，SRB 在这个体系中起着不可缺少的作用。 在此体系中，厌氧条件下， SRB同化有机物时可以以硫酸盐或其它含硫化合物作为电子受体，将其还原为 H2S。在此反应中，产物 H2S 和CO2 量的比例为 1: 2。C6H12O2 + 3H2SO4→6CO2 + 6H2O+ 3H2S 硫酸盐还原菌还原SO42-机理 SRB还原SO42-的机理,具体分为三个阶段： ①分解阶段：在厌氧状态下, 有机物通过基质水平磷酸化产生 ATP和高能电子； ②电子转移阶段：在①阶段产生的高能电子通过SRB特有的电子传递链(如黄素蛋白、细胞色素C等)逐级传递，同时产生大量的 ATP； ③氧化阶段：此阶段中电子转移给氧化态的硫元素( SO42-)，将其还原为 S2-，产生H2S，同时消耗ATP。 SRB除了以硫酸盐为电子受体进行还原反应，还需要有机物为其提供能量并作为生化反应的电子供体。 SRB 在环境中起的一些反应 由于 SRB 代谢产生H2S，H2S 和许多重金属作用，可以生成硫化物或将重金属还原。 应用 生物修复 炼油技术 废水处理 烟气脱硫 生物修复 由于生成的金属硫化物的溶解度较低，可以利用 SRB 的这个性质来处理被重金属污染的湿地、 池塘以及废水等，或者在被污染的区域人为构造湿地，将反应生成的重金属硫化物收集起来集中处理，既利于环境的改良，又可以回收贵重金属。 据报道，美国新墨西哥州的铀矿和密苏里的铅矿用此法处理，将形成的 ZnS、 CdS等回收, 效果较理想。 炼油技术 将硫酸盐还原菌加入到油井中，可以提高油产量。在石油的二次回收过程中, 脱硫弧菌产生的粘液一种胞外多糖，起着表面活性剂的作用，有助于从石油砂层中提取石油。 另外，还有研究认为，它参与石油的形成。据报导，脱硫弧菌可合成 14~25 个碳的长链脂肪族碳氢化合物。 烟气脱硫 利用城市消化污水作为廉价碳源进行烟气脱硫，采用含 SRB 絮体的连续搅拌反应器（CSTR）和细胞固定化的柱型反应器以增大菌液的浓度，CSTR 中SO2 的转化率为 2.1 mmol/(L·h)，在细胞固定化反应器中分别考察了不同载体对亚硫酸盐脱除率的影响，其中以抗毒性高、耐久性强、空隙大著称的BIO-EPTM 载体效果最好， 亚硫酸盐的最大转化率可达到 100%，为 16.5 mol/(L·h)。合成气（36% H2、47% CO、 10% CO2、 5% CH4和 N2，体积分数）作为能量和碳源在滴流床反应器中进行实验，SO2的转化率可达到 8.8 m