水环境中的微生物化学过程.ppt

*************************************************************************沉积物中：Hg2+与Hg：无机歧化反应甲基化，鱼体生物富集的主要对象***上节课内容有机污染物质的微生物降解糖类、脂肪、蛋白质6.2有毒有机污染物质生物转化类型氧化、还原、水解、结合6.3水体中金属的微生物转化6.4污染物质的生物转化速率第59页,共77页，星期六，2024年，5月6.3水体中金属的微生物转化（汞的氧化、还原和甲基化P182）第60页,共77页，星期六，2024年，5月汞汞存在形态汞在环境中的存在形态有三种金属汞无机汞化合物有机汞化合物汞的毒性大小有机汞〉金属汞〉无机汞化合物第61页,共77页，星期六，2024年，5月汞汞的环境化学行为汞及其化合物有较大挥发性有机汞〉无机汞汞的氧化还原电位较高胶体对汞有强烈的吸附作用汞的甲基化第62页,共77页，星期六，2024年，5月环境中的汞与甲基汞和二甲基汞的生化循环P185图第63页,共77页，星期六，2024年，5月汞甲基化甲基化过程：在好氧或厌氧条件下，水体底质中某些微生物能使二价无机汞转变为甲基汞和二甲基汞的过程，称为汞的甲基化。甲基钴氨蛋氨酸转移酶，辅酶为甲基钴氨素：含钴的一种咕啉衍生物。第64页,共77页，星期六，2024年，5月 甲基汞和二甲基汞之间可以相互转化。它主要决定于反应的条件。好氧条件下，产物主要是甲基汞厌氧条件下，尤其是H2S存在时，则更多地转化为二甲基汞，是重金属完全甲基化的一个重要途径第65页,共77页，星期六，2024年，5月汞的甲基化产物与pH的关系pH较低时，甲基化产物以CH3Hg+为主；pH升高到8以上时，则以(CH3)2Hg占优势；水中甲基汞和二甲基汞是两种主要形态?(CH3)2Hg+H+===CH3Hg++CH4第66页,共77页，星期六，2024年，5月甲基汞在水中的实际存在形态取决于Cl-难度和pH，一般有CH3HgCl、CH3HgOH、CH3Hg+三种形式。正常水体中，主要以CH3HgCl、CH3HgOH形态存在。二甲基汞是挥发性的，可由水体挥发至大气中。在大气中由于紫外线的照射，二甲基汞可光解为Hg0及－CH3，并可进一步放出氢和偶合成甲烷和乙烷。第67页,共77页，星期六，2024年，5月甲基钴氨素简式六个配体四个咕啉环上四个氮咕啉D环支链上二甲基苯并咪唑的一个氮原子一个甲基负离子第68页,共77页，星期六，2024年，5月汞的生物甲基化途径第69页,共77页，星期六，2024年，5月汞的生物去甲基化汞的生物去甲基化（还原作用）：在水体底质中还存在一类抗汞微生物，能使甲基汞或无机汞化合物变成金属汞，这是微生物以还原作用转化汞的途径。CH3HgCl+2H→Hg+2CH4+HCl(CH3)2Hg+2H→Hg+2CH4HgCl2+2H→Hg+2HCl第70页,共77页，星期六，2024年，5月6.4污染物质的生物转化速率第71页,共77页，星期六，2024年，5月酶促反应的速率米氏方程式中：S——底物；E——酶；ES——复合物；P——产物； k1、k2、k3——相应单元反应速率常数。k2则ES形成与分解的速率微分方程为：如果酶促反应体系处于动态平衡，则：令Km=(k2+k3)/k1，得[ES]=[E]0[S]/{Km+[S]}第72页,共77页，星期六，2024年，5月如果酶促反应的速率(v)为：v=k3[ES]=k3[E]0[S]/{Km+[S]}当[ES]=[E]0时，酶促反应达到最大速率(vmax)，vmax=k3[ES]=k3[E]0,米氏方程：v=vmax[S]/{Km+[S]}Km为米氏系数[S][Km]时，v=vmax[S]/Km，呈现动力学一级反应特征，这是米氏方程的第一阶段情况[S][Km]时，v=vmax，呈现零级动力学反应特征，这是米氏方程的第三阶段情况[S]与Km差不多时，酶促反应处于零级和一级反应之间，这是米氏方程的第二阶段情况。vmaxv[S]0第73页,共77页，星期六，2024年，5月将米氏方程转化为线性方程：时，Km＝[S]Km值是在酶促反应速率达到最大反应速率一半时的底物浓度，其单位