微生物生态学101污染环境的微生物修复技术.ppt

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1、 化学曾经为社会的进步发现了或合成了成千上万种新的化合物，到了1985年，在美国化学文摘（Chemical Abstracts, CA）上正式登录的化合物数目已达到了600万种，1990年就超过了1000万种，目前已知的化合物远远超过3000万种！ 全球人工合成的化学物质，1970年已达6000多万吨，到1985年增加到2亿5千万吨。 大量的环境异生物质通过各种途径进入环境，含量不一，变化多端，对环境带来巨大影响，给地球生物带来各种即时的或潜在的危害。 进入自然界中的化合物（污染物）受进入自然界中的化合物（污染物）受到物理、化学、光化学和生物的作用而降到物理、化学、光化学和生物的作用而降解转化

2、。解转化。 研究证明，生物作用是物质降解的主研究证明，生物作用是物质降解的主要机制，而微生物又在其中占重要地位。要机制，而微生物又在其中占重要地位。 微生物种类繁多，分布广，代谢类型多样微生物种类繁多，分布广，代谢类型多样 微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快 微生物繁殖快，易变异，适应性强微生物繁殖快，易变异，适应性强 具有多种降解酶具有多种降解酶 微生物的降解性质粒对环境异生物质的降解微生物的降解性质粒对环境异生物质的降解质粒质粒降解底物降解底物寄主寄主质粒大小质粒大小传播方式传播方式寄主范围寄主范围NAH萘萘恶臭假单胞菌（恶臭假单胞菌（Ps. pu

3、tida）70kb接合接合广广SAL水杨酸盐水杨酸盐恶臭假单胞菌（恶臭假单胞菌（Ps. putida）63、72、82kb接合接合广广CAM樟脑樟脑恶臭假单胞菌（恶臭假单胞菌（Ps. putida）200kb接合接合广广OCT正辛烷、乙烷、癸烷、辛烷正辛烷、乙烷、癸烷、辛烷嗜油假单胞菌（嗜油假单胞菌（Ps.oleovorans PpG6）200kb非接合非接合未知未知XYL甲苯、对或间二甲苯甲苯、对或间二甲苯小田假单胞菌（小田假单胞菌（Ps. avilla）117kb接合接合广广TOL甲苯、对或间二甲苯、甲苯、对或间二甲苯、1 1、2 2、4 4三甲基苯三甲基苯恶臭假单胞菌（恶臭假单胞菌（Ps

4、. putida）117kb接合接合广广FP对位、间位或原位甲酚对位、间位或原位甲酚铜绿假单胞菌（铜绿假单胞菌（Ps.aerubinosa）未知未知接合接合未知未知ETB甲苯、乙苯、苯甲酸甲苯、乙苯、苯甲酸荧光假单胞菌（荧光假单胞菌（Ps.fluorescend）未知未知接合接合未知未知pAC21二联苯、对氯联苯二联苯、对氯联苯克氏杆菌（克氏杆菌（Klebsiella pneumoniae AC 901）65kd接合接合未知未知PKF1二联苯、对氯联苯二联苯、对氯联苯不动杆菌属（不动杆菌属（Acinetobater sp.）节杆）节杆菌属（菌属（Arthrobater sp.）53.7kd接合

5、接合未知未知pAC253 3CBACBA恶臭假单胞菌属恶臭假单胞菌属117kb接合接合未知未知pB133 3CBACBA恶臭假单胞菌属恶臭假单胞菌属117kb接合接合未知未知pAC274 4CBACBA恶臭假单胞菌属恶臭假单胞菌属110kb接合接合未知未知未命名质粒未命名质粒3 3、5 5二甲基酚二甲基酚恶臭假单胞菌属恶臭假单胞菌属78kb接合接合未知未知pAC313 3、5 5二氯苯甲酸二氯苯甲酸恶臭假单胞菌属恶臭假单胞菌属72kb接合接合未知未知pJP12 2、4 4D D、3 3CBACBA、MCPAMCPA争论产碱菌（争论产碱菌（Alcaligeres paradoxus）88kb接合

6、接合广广pJP3、4、5、72 2、4 4D D、3 3CBACBA、MCPAMCPA真氧产碱菌（真氧产碱菌（Al.eutrophus B13）80kb接合接合广广pJP2、92 2、4 4D D、MCPAMCPA争论产碱菌争论产碱菌52kb接合接合广广pUO1氟代乙酸盐氟代乙酸盐莫拉氏菌属（莫拉氏菌属（Mraxella sp.）43.7kb接合接合未知未知未命名质粒未命名质粒2 2、6 6二氯甲苯二氯甲苯洋葱假单胞菌（洋葱假单胞菌（Ps.cepacia）63kb接合接合未知未知pWR13 3CBACBA假单胞菌假单胞菌72kb/40kb接合接合未知未知pDG3、42 2、4 4、5 5T T

7、洋葱假单胞菌（洋葱假单胞菌（Ps.cepacia）170kb接合接合未知未知pOADAcdAcd未知未知未知未知未知未知NIC菸碱菸碱/ /菸碱盐菸碱盐凸形假单胞菌（凸形假单胞菌（Ps.convexa）未知未知接合接合未知未知pKG2菲、联苯菲、联苯Beijerinckia sp.20.8kb未知未知未知未知ASL芳基苯磺酸芳基苯磺酸P.testo.steroni61kb未知未知未知未知DBL硫芴硫芴假单胞菌假单胞菌55kb未知未知未知未知pCIT1苯胺苯胺假单胞菌假单胞菌100kb未知未知未知未知PEG苯乙烯苯乙烯P. fluorescena ST37kb未知未知未知未知pCS1对硫磷对硫磷

8、P.diminuta60kbpOAD2尼龙寡聚体尼龙寡聚体黄杆菌黄杆菌（F. sp. k172）60kbpWE1(BHC)六六六六六六气单胞菌气单胞菌（Aeromonas sp. II s-A）未知未知未知未知未知未知RAF棉子糖棉子糖大肠杆菌大肠杆菌( E. coli)未知未知接合接合未知未知SCR蔗糖蔗糖大肠杆菌大肠杆菌( E. coli)未知未知接合接合未知未知LAC乳糖乳糖小肠结肠炎耶而森氏菌小肠结肠炎耶而森氏菌（Yersiniaenterocolitica）50kb接合接合未知未知PKJ甲苯甲苯假单胞菌假单胞菌未知未知未知未知未知未知pOAP26 6氨基乙酸氨基乙酸黄杆菌（黄杆菌（F

9、lavobacterium brevi）未知未知未知未知未知未知PWR五氯苯甲酸五氯苯甲酸CYM对异丙基甲酸对异丙基甲酸2-HP2-羟基吡啶羟基吡啶未命名质粒未命名质粒冷彬醇冷彬醇Rhodococcus erythopolis 指有机物在微生物的指有机物在微生物的作用下彻底分解为作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物的过和简单的无机化合物的过程，是彻底的生物降解（终极降解程，是彻底的生物降解（终极降解)，可从根本上清除，可从根本上清除有毒物质的环境污染。实质都是酶促反应。有毒物质的环境污染。实质都是酶促反应。 当环境中存在其当环境中存在其他可利用的碳源和能源时，难降解的化合物才能被利

10、用他可利用的碳源和能源时，难降解的化合物才能被利用（被修饰或转化但非彻底降解）。（被修饰或转化但非彻底降解）。生物降解与生物催化数据库生物降解与生物催化数据库n共收集了共收集了 1147 种化合物；种化合物；n 178 条代谢途径；条代谢途径；n 1236 种反应；种反应；n 802 种酶；种酶；n共涉及共涉及467 种微生物种微生物n总结了总结了252 条生物降解与转化的规律条生物降解与转化的规律Dehalococcoides ethenogenes, 清除有机溶剂造成的污染；Pseudomonas putida KT2440, 有机污染物的生物修复中潜力巨大，该菌株甚至还能促进植物生长并具

11、有抗植物病害作用；Alcanivorax borkumensis, 海洋石油消除。Caulobacter crescentus, 应用于低营养水环境的生物修复；455 Total Genomes438 Complete, 17 Incomplete， 31 Archaea, 421 Bacteria, 3 Viruses Geobacter sulfurreducens, 帮助转化铀和其它一些放射性金属物质Desulfovibrio vulgaris, 帮助修复铀和铬等重金属污染；Shewanella oneidensis去除铬、铀等环境有毒金属；Deinococcus radiodurans

12、，地球上最耐辐射的的生物，耐受的辐射剂量150万拉德，是人类耐受1000-3000倍； 是指利用处理系统中的微生物的代谢活动来减是指利用处理系统中的微生物的代谢活动来减少污染现场污染物的浓度，或者使环境中的污染物少污染现场污染物的浓度，或者使环境中的污染物的危害减少到最低程度。的危害减少到最低程度。 这种技术的最大特点是可以对大面积的污染环这种技术的最大特点是可以对大面积的污染环境进行治理，目前所处理的对象主要有石油、废水境进行治理，目前所处理的对象主要有石油、废水及农药污染。及农药污染。美国美国WIK Associate Inc. 开发的开发的Bugs+plus系列环境修复用生物制剂产品系列

13、环境修复用生物制剂产品 石油污染的微生物降解与修复石油石油是含有多种烃类（正烷烃、支链烷是含有多种烃类（正烷烃、支链烷烃、芳烃、环烃）及少量其他有机物（硫化烃、芳烃、环烃）及少量其他有机物（硫化物、氮化物、酸类）的复杂混合物。物、氮化物、酸类）的复杂混合物。原原 油油 中中 的的 烃烃 的的 类类 型型烃 类 型基 本 结 构分 离数 量组 分 来 源 石石 蜡蜡直 链 石 蜡33所 有 溜 分分 支 石 蜡41汽 油 ， 轻 柴 油 环环 石石 蜡蜡单 环 石 蜡39汽 油 ， 煤 油双 环 石 蜡29汽 油 ， 煤 油三 环 石 蜡3汽 油 ， 煤 油 芳芳 香香 类类单 个 芳 环48汽

14、 油 ， 煤 油 ， 轻柴 油双 芳 环60煤 油 ， 轻 柴 油三 芳 环10重 柴 油 -轻 润 滑 油四 芳 环3重 柴 油 -轻 润 滑 油石油废水中常见的有毒烃类有机化合物石油废水中常见的有毒烃类有机化合物石油废水中常见的有毒的含氮、含硫有机化合物石油废水中常见的有毒的含氮、含硫有机化合物NNHNNNNNHNHPyridine吖啶IsoquinolineIndolePhenanthridineQuinolinePyrroleCarbazole吡啶菲啶吡咯异喹啉喹啉Acridine吲哚咔唑(Thiophene)噻吩SThiophenesSalkyl-benzo-SSthieno-S(d

15、ibenzo-)S噻吩 ()二苯 基_烷基_苯 并_()()噻吩并_()目前环境中烃类化合物污染的主要来源是石油污目前环境中烃类化合物污染的主要来源是石油污染，石油开采、运输、加工、使用过程均可对环境造染，石油开采、运输、加工、使用过程均可对环境造成污染；油轮失事、油田漏油、喷井等使大面积海域成污染；油轮失事、油田漏油、喷井等使大面积海域或土地受严重的污染。或土地受严重的污染。 2003年，载有年，载有7.7万吨燃料万吨燃料油的油的“威望号威望号”油轮油轮13日在日在西班牙加利西亚省海域搁浅，西班牙加利西亚省海域搁浅，船体破裂，有船体破裂，有5000吨料油吨料油泄漏，形成一条巨大的污染泄漏，形

16、成一条巨大的污染带。带。 原油在强风大浪的作用下，原油在强风大浪的作用下，已经蔓延到加利西亚海岸。已经蔓延到加利西亚海岸。正在下沉正在下沉沉没瞬间沉没瞬间平静下的不安平静下的不安 “威望威望”号油轮上共载有号油轮上共载有7 7万多吨原油，目前，万多吨原油，目前，泄漏的原油总数已猛增至泄漏的原油总数已猛增至5000 5000 吨，对西班牙吨，对西班牙境内腓尼斯特雷角和马尔皮卡间境内腓尼斯特雷角和马尔皮卡间33.6 33.6 公里的公里的海域造成严重污染。海域造成严重污染。 在污染最严重的海域，泄漏的原油有在污染最严重的海域，泄漏的原油有38.138.1厘米厘米深，一眼看去海面上一片黑。深，一眼看去海面上一片黑。 由于数十万鸟类都在事发海域过冬，原油的泄由于数十万鸟类都在事发海域过冬，原油的泄漏将会对当地的生态环境造成毁灭性打击，一漏将会对当地的生态环境造成毁灭性打击，一些珍贵物种从此不复存在。些珍贵物种从此不复存在。 海洋表面的石油经扩散、挥发、乳化、沉淀后，海洋表面的石油经扩散、挥发、乳化、沉淀后，部分可能受紫外线作用而发生光分解，但速度很慢。部分可能受紫外线作用而发生光分解，但速度很