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來源：環(huán)保水處理

一、有機物結(jié)構(gòu)與生物可降解性

 生物降解有機物的難易程度與有機物的結(jié)構(gòu)特征有很大的關(guān)系。首先，有機物生物降解的機理是：1、水中溶解的有機物能否擴散穿過細胞壁，是由分子的大小和溶解度決定的。目前認為低于12個碳原子的分子一般可以進入細胞。至于有機物分子的溶解度則由親水基和疏水基決定的，當親水基比疏水基占優(yōu)勢時，其溶解度就大。2、不溶于水的有機質(zhì),其疏水基比親水基占優(yōu)勢,代謝反應(yīng)只限于生物能接觸的水和烴的界面處。尾端的疏水基溶進細胞的脂肪部分并進行β－氧化。有機物以這種形式從水和烴的界面處被逐步拉入細胞中并被代謝。微生物和不溶的有機物之間的有限接觸面，妨礙了不溶解化合物的代謝速度。3、有機物分子中碳支鏈對代謝作用有一定影響。一般情況下，碳支鏈能夠阻礙微生物代謝的速度,如正碳化合物比仲碳化合物容易被微生物代謝,叔碳化合物則不易被微生物代謝。這是因為微生物自身的酶須適應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)，在其分子支鏈處裂解，其中最簡單的分子先被代謝。叔碳化合物有一對支鏈，這就要把分子作多次的裂解。具體來說，結(jié)構(gòu)簡單的有機物一般先降解，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的一般后降解。

二、共代謝作用

共代謝的概念：有一類物質(zhì)稱為外生物質(zhì)或異生物質(zhì)，是指一些天然條件下并不存在的由人工合成的化學(xué)物質(zhì)，例如殺蟲劑，殺菌劑和除草劑等，其中許多有易被各種細菌或真菌降解，有些則需添加一些有機物作為初級能源后才能降解，這一現(xiàn)象稱為共代謝。

共代謝過程不但提出了一種新的代謝現(xiàn)象，而且已被作為一種生化技術(shù)在芳香族化合物生物解研究中得到應(yīng)用。Gihon等以共代謝為手段，分離和確定了鹵代苯和對氯甲苯的假單胞菌的氧化產(chǎn)物，這有助于研究氧進入芳香環(huán)的機制。Focht和Alexander等應(yīng)用共代謝技術(shù)建立了DDT的環(huán)斷裂機制。Horvath利用共代謝反應(yīng)步驟少的優(yōu)點，分別確定了 2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸降解過程中所含的氧化、脫經(jīng)和脫鹵反應(yīng)，從而發(fā)現(xiàn)了無色桿菌代謝2 ,3 ,6 — 三氯苯甲酸的途徑。Hanne、Jaakko、Woods、Mary 等利用厭氧反應(yīng)器中存在共代謝的原理，通過添加初級基質(zhì)來處理含氯酚的廢水，使氯酚這種有毒的 “難降解物質(zhì)”得到生物凈化。

現(xiàn)代的環(huán)境污染迫切需要人們更充分地利用微生物的降解活性，不幸的是有些化合物含有高度抗酶分解的結(jié)構(gòu)元素或取代基。盡管環(huán)境微生物具有逐漸進化、適應(yīng)的功能，但酶催化途徑的自然進化需要多種基因成分的改變，速度很慢，不能適應(yīng)現(xiàn)代環(huán)境保護的要求。通過共代謝等各種生物技術(shù)的應(yīng)用，在搞清微生物降解環(huán)境污染物的能力和途徑的基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)代基因工程技術(shù)，擴展微生物酶對基質(zhì)的專一性和代謝途徑 ,更有效地處理和降解各種污染物，更好地保護環(huán)境。

三、影響微生物降解的環(huán)境因素

生物降解是微生物對物質(zhì)特別是環(huán)境污染物的分解作用。它和傳統(tǒng)的分解在本質(zhì)上是一樣的，但又有分解作用所沒有的新的特征（如代謝，降解等），因此可視為分解作用的擴展和延伸。

從生物降解的定義我們可以明白，微生物的生長對生物降解有著至關(guān)重要的作用。所以，我將從影響微生物生長的因素來討論影響生物降解的因素。影響微生物生長的因素最重要的是營養(yǎng)條件、溫度、PH值、需氧量、有毒物質(zhì)，土壤濕度、鹽度及吸附作用和沉積物污染物被其他物質(zhì)所吸附形成絡(luò)和物。

1．營養(yǎng)條件

營養(yǎng)物對微生物的作用是：提供合成細胞物質(zhì)時所需要的物質(zhì)；作為產(chǎn)能反應(yīng)的反應(yīng)物，為細胞增長的生物合成反應(yīng)提供能源；充當產(chǎn)能反應(yīng)所釋放電子的受氫體。所以微生物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)必須包括組成細胞的各種元素和產(chǎn)生能量的物質(zhì)。微生物種類繁多，各種微生物要求的營養(yǎng)物質(zhì)亦不盡相同，根據(jù)對營養(yǎng)要求的不同，可將微生物分為特定的種類。

根據(jù)所需碳的化學(xué)形式，微生物可分為：自養(yǎng)型和異養(yǎng)型;根據(jù)所需的能源，微生物可分為：光營養(yǎng)型和化能營養(yǎng)型。

2．溫度對生物降解的影響

溫度對微生物具有廣泛的影響，不同的反應(yīng)溫度，就有不同的微生物和不同的生長規(guī)律。從微生物總體來說，生長溫度范圍是0～80℃。根據(jù)各類微生物所適應(yīng)的溫度范圍，微生物可分為高溫性（嗜熱菌）、中溫性、常溫性和低溫性（嗜冷菌）四類。

微生物的全部生長過程都取決于化學(xué)反應(yīng)，而這些反應(yīng)速率都受溫度的影響。在最低生長溫度和最適溫度范圍內(nèi)，若反應(yīng)溫度升高，則反應(yīng)速率增快，微生物增長速率也隨之增加，處理效果相應(yīng)提高。

3．PH值

微生物的生化反應(yīng)是在酶的催化作用下進行的，酶的基本成分是蛋白質(zhì)，是具有離解基團的兩性電解質(zhì)．PH值對微生物生張繁殖的影響體現(xiàn)在酶的離解過程中，電離形式不同，催化性質(zhì)也就不同；此外，酶的催化作用還決定了基質(zhì)的電離狀況，PH值對基質(zhì)電離狀況的影響也進而影響到酶的催化作用。一般認為PH值是影響酶的活性的最重要因素之一。

在生物降解過程中，一般細菌、真菌、藻類和原生動物的PH值適應(yīng)范圍在4～10之間。在生物降解中，保持微生物的最適pH范圍是十分重要的。否則，將對微生物的生長繁殖產(chǎn)生不良影響，甚至會造成微生物死亡，破壞生物降解的正常進行。

 4．溶解氧

根據(jù)微生物對氧的要求，可分為好氧微生物、厭氧微生物及兼性微生物。

好氧微生物在降解有機物的代謝過程中以分子氧作為受氫體，如果分子氧不足，降解過程就會因為沒有受氫體而不能進行，微生物的正常生長規(guī)律就會受到影響，甚至被破壞。

而厭氧微生物對氧氣很敏感，當有氧存在時，它們就無法生長。這是因為在有氧存在的環(huán)境中，厭氧微生物在代謝過程中由脫氫酶所活化的氫將與氧結(jié)合形成H2O2，而厭氧微生物缺乏分解H2O2的酸，從而形成H2O2積累，對微生物細胞產(chǎn)生毒害作用。所以使用厭氧微生物降解時要注意隔絕空氣。

5.有毒物質(zhì)

在被降解物質(zhì)中有時存在著對微生物具有抑制和殺害作用的化學(xué)物質(zhì)。有毒物質(zhì)對微生物的毒害作用，主要表現(xiàn)在使細菌細胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞以及使菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，并失去活性。有毒物質(zhì)可分為：①重金屬離子（鉛、銅、鉻、砷、銅、鐵、鋅等）；②有機物類（酚、甲醛甲醇、苯、氯苯等）；③無機物類（硫化物、氰化鉀、氯化鈉、硫酸根、硝酸根等）。有毒物質(zhì)對微生物產(chǎn)生毒害作用有一個量的概念，即達到一定濃度時顯示出毒害作用，在允許濃度以內(nèi)，微生物則可以承受。

鹽度（嗜鹽菌和耐鹽菌,不同環(huán)境微生物的適應(yīng)性）和吸附作用和沉積物污染物被其他物質(zhì)所吸附形成絡(luò)和物等因素也會影響降解。

綜上所述，有機物結(jié)構(gòu)、共降解作用和影響微生物降解的環(huán)境因素，是影響污染物的生物降解的主要因素。

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