污染环境的生物修复原理.ppt

一、微生物转化氮素物质的一般途径氮素是核酸及蛋白质的主要成分，是构成生物体的必须元素。自然界蕴藏着丰富的氮素物质，其主要形态有三种：1.分子态氮，存在于空气中，数量最大，占空气容量近79%，每亩土地上空估计有5000吨；2.生物体中的蛋白质、核酸和其它有机氮化物；3.铵盐及硝酸盐等无机态氮化物。前两种形态的氮虽然数量很大，但不能被植物直接吸收利用。后一种形态的氮，是植物所能吸收的氮，但为数很少，远不能满足地面植物对氮素营养的需求。上述三种形态的氮素物质，在自然界中因生物的作用，不断地相互转化，进行着氮素循环。氮素循环图例1、2第31页，共62页，星期日，2025年，2月5日第32页，共62页，星期日，2025年，2月5日第33页，共62页，星期日，2025年，2月5日二、氨化作用有机氮化物在微生物的分解作用中释放出氨的过程，称为氨化作用(ammonification)。这里着重介绍：（一）蛋白质的分解（二）核酸的分解（三）其它含氮有机物的分解第34页，共62页，星期日，2025年，2月5日（一）蛋白质的分解1.氧化脱氨基作用：产生酮酸和氨2.水解脱氨基作用：产生含氧酸和氨3.还原脱氨基作用：产生饱和酸和氨第35页，共62页，星期日，2025年，2月5日氨基酸脱氨基后的残余基团是一个有机酸，将作为微生物生活的碳源物质，在呼吸作用中或被氧化分解成CO2。或被发酵生成低分子有机酸、醇或碳氢化合物。绝大多数异养型微生物，包括细菌、真菌、放线菌，都有不同的蛋白质分解能力。在自然界中，它们分布很多。作用强的有：荧光假单胞菌、灵杆菌和变形杆菌等兼性细菌，巨大芽孢杆菌、覃状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、肠膜芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌等需氧性细菌，腐败芽孢杆菌等厌氧菌。真菌中有木霉、曲霉、毛霉中的一些种，康氏木霉和黑曲霉的氨化能力最强。第36页，共62页，星期日，2025年，2月5日（二）核酸的分解各种生物细胞中均含有大量的核酸，它们是核苷酸的缩聚物。次黄尿环腺嘌呤许多微生物都能分解核酸。细菌中有芽孢杆菌、梭菌属、分枝杆菌属、节杆菌属等，真菌中有曲霉、青霉、镰胞霉等，放线菌中的链霉菌属都能分解核酸。第37页，共62页，星期日，2025年，2月5日（三）其它含氮有机物的分解1.尿素分解尿素的微生物有：芽孢八叠球菌、巴斯德氏芽孢杆菌等。O=C+2H2O(NH4)2CO32NH3+CO2+H2ONH2NH2尿酶2.几丁质某些微生物如贝内克氏菌属中的一些种，产生几丁质酶使几丁质水解，生成氨基葡萄糖和乙酸。氨基葡萄糖再经脱氨基酶作用，生成葡萄糖和氨。C6H11O5NH2+H2OC6H12O6+NH3脱氨基酶几丁质酶C15H26N2O10+4H2O2C6H11O5NH2+3CH3COOH几丁质氨基葡萄糖乙酸第38页，共62页，星期日，2025年，2月5日三、硝化作用氨经过微生物作用氧化成亚硝酸，再进一步氧化成硝酸的过程，称为硝化作用（Nitrification）。（一）亚硝化作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量（二）硝化作用2HNO2+O22HNO3+能量自然界引起氨氧化的微生物最主要是一群化能自养型细菌，它们从氧化HNO2及HNO3中取得能量，以CO2为碳源进行生活。引起亚硝化作用的主要是亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas），引起硝化作用的主要是硝化杆菌属（Nitrobacter）。它们都是革兰氏染色阴性、不生芽孢的、球状或短杆状细菌。第39页，共62页，星期日，2025年，2月5日四、反硝化作用硝酸在通气不良情况下借微生物作用而还原的过程，称为反硝化（Denitrification）。由于还原的程度不同，可生成不同的还原态产物，如亚硝酸、次亚硝酸、一氧化氮、以至分子态氮等。引起反硝化作用的微生物，统称为反硝化微生物。它们在环境中种类很多，数量亦大，包括细菌、真菌和放线菌中的多种微生物，能将硝酸还原为亚硝酸。在反硝化作用中微生物是将NO3中的氧作为呼吸作用的受氢体，因而使NO3还原。C6H12O6+4NO3=6H2O+6CO2+2N2+能量第40页，共62页，星期日，2025年，2月5日微生物进行反硝化作用的适宜条件是：1.有丰富的有机物作为碳源和能源；2.NO3作为氮源与受氢体；3.最适pH中性至微碱性，但在pH3.5~11.2亦曾见到反硝化作用；4.温度为中温型25℃左右，