大学精品课件：8-1 环境污染的生物净化.ppt

1、1第八章污染环境的生物净化第八章污染环境的生物净化2第一节第一节 微生物对污染物的降解与转化微生物对污染物的降解与转化 污染处理和净化的基础污染处理和净化的基础3一、环境中的微生物一、环境中的微生物1.微生物的概念微生物的概念 指广泛存在于自然界，体形微小，具有一定形态结指广泛存在于自然界，体形微小，具有一定形态结构，并且能在适宜的环境中生长繁殖以及发生遗传变构，并且能在适宜的环境中生长繁殖以及发生遗传变异的一大类微小生物。异的一大类微小生物。42.微生物的特点微生物的特点 体积小，面积大；体积小，面积大；吸收多，转化快；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；生长旺，繁殖快；易变异，适应强；易变异，

2、适应强；分布广，种类多。分布广，种类多。51)真核细胞型真核细胞型:细胞核的分化程度较高，有核膜、细胞核的分化程度较高，有核膜、核仁和染色体；胞质内有完整的细胞器。核仁和染色体；胞质内有完整的细胞器。2)原核细胞型原核细胞型:细胞核分化程度低，仅有原始核细胞核分化程度低，仅有原始核质，没有核膜与核仁；细胞器不很完善。质，没有核膜与核仁；细胞器不很完善。3.微生物的种类微生物的种类6微生物微生物细菌细菌真菌真菌病毒病毒放线菌放线菌螺旋菌螺旋菌杆菌杆菌球菌球菌细菌的形态细菌的形态7自然界中物质的降解有三种方式：自然界中物质的降解有三种方式：二、污染物降解与转化的方式二、污染物降解与转化的方式 光降

3、解光降解：紫外光：紫外光 化学降解化学降解 生物降解生物降解(Biodegradation)：指由于生物的作用，把：指由于生物的作用，把污染物大分子转化为小分子，实现污染物的分解或降污染物大分子转化为小分子，实现污染物的分解或降解。尤其是微生物降解。解。尤其是微生物降解。l 指有机物在指有机物在光的作用光的作用下，逐步下，逐步氧化成低分子氧化成低分子中中间产物最终生成间产物最终生成CO2、H2O及其他的离子如及其他的离子如NO3-、Cl-等。等。l它利用光化学反应降解污染物的途径，包括它利用光化学反应降解污染物的途径，包括无催无催化剂化剂和和有催化剂有催化剂参与的光化学氧化过程。参与的光化学氧

4、化过程。81.光降解光降解曹维强等曹维强等.新型农药新型农药丁烯氟虫腈丁烯氟虫腈的的光降解光降解研究研究.环境化学环境化学,2011,309紫外光降解的动力学紫外光降解的动力学阳光阳光 光降解的动力学光降解的动力学10葛林科等葛林科等.水中氟喹诺酮类抗生素水中氟喹诺酮类抗生素加替沙星加替沙星的的光光降解降解.科学通报科学通报，2010,55：996-1001 11加替沙星加替沙星的结构的结构12加替沙星在不同介质中的光降解加替沙星在不同介质中的光降解13 PCBs 的光化学转化的光化学转化 PCBs 的光化学转化的光化学转化张长等张长等.全氟辛酸全氟辛酸(PFOA)紫外光化学降解紫外光化学降解

5、特性特性与机理与机理.中国科学中国科学:化学，化学，2011,41:964-97514全氟辛酸全氟辛酸的结构的结构16Jia H,et al.Photodegradation of phenanthrene on cation-modified clays under visible light.Applied Catalysis B:Environmental,2012,123124:43-5117Proposed mechanism for the photodegradation of phenanthrene with Fe(III)-smectite18Katsumata H,et

6、al.Degradation of polychlorinated dibenzo-p-dioxins in aqueous solution by Fe(II)/H2O2/UV system.Chemosphere,2006,63:592-5992,3,7,8-TeCDD192,3,7,8-TCDD毒性最强的化合物毒性最强的化合物（即（即2,3,7,8-四氯二苯并二噁英）四氯二苯并二噁英）多氯代二苯并二噁英多氯代二苯并二噁英/呋喃呋喃(PCDD/Fs)20Proposed degradation mechanism of 2,3,7,8-TeCDD by Fe(II)/H2O2/UV sys

7、tem21l生物降解生物降解指由指由生物生物对污染物进行的对污染物进行的分解分解或或降解降解。l降解降解将复杂有机物分解为简单物质的过程。将复杂有机物分解为简单物质的过程。l终极降解终极降解微生物把有机物分解产生无机物微生物把有机物分解产生无机物CO2和和H2O的过程。的过程。2.污染物的生物降解污染物的生物降解v共代谢共代谢(Co-Metabolism)作用作用:微生物在利用生长基微生物在利用生长基质质A时时,同时非生长基质同时非生长基质B也伴随着发生降解或其它也伴随着发生降解或其它反应。反应。22l生物降解生物降解是指生物对有机物的分解或矿化作用。是指生物对有机物的分解或矿化作用。l生物降

8、解的研究内容生物降解的研究内容主要包括生物的主要包括生物的降解能力降解能力，有，有机物降解的机物降解的难易程度难易程度以及有机物的以及有机物的降解途径降解途径等。等。l生物转化生物转化是指各种有机物通过生物的是指各种有机物通过生物的吸收和代谢吸收和代谢而而改变形态或转变成另一种物质改变形态或转变成另一种物质的过程。的过程。生物降解与生物转化的区别生物降解与生物转化的区别23可生物降解性生物降解性复杂有机物在微生物作用下复杂有机物在微生物作用下 分解分解为简单物质的为简单物质的可能性可能性。依可生物降解性的大小可将所有的物质范围：依可生物降解性的大小可将所有的物质范围：l可生物降解性物质可生物降

9、解性物质；如淀粉、蛋白质；如淀粉、蛋白质l难生物降解性物质难生物降解性物质；如纤维素；如纤维素l不可生物降解性物质不可生物降解性物质；尼龙、全氟化合物；尼龙、全氟化合物3.污染物的生物可降解性及其评价方法污染物的生物可降解性及其评价方法24v评价生物可降解性的方法：评价生物可降解性的方法：测定测定生物氧化率生物氧化率:瓦氏呼吸仪瓦氏呼吸仪测测呼吸线呼吸线：内呼吸线、生化呼吸线：内呼吸线、生化呼吸线测定相对测定相对耗氧速度曲线耗氧速度曲线测测BOD5与与CODCr之比之比测测COD30培养法培养法251)耗氧量测定：耗氧量测定：通过用通过用瓦氏呼吸仪瓦氏呼吸仪测定的测定的耗氧量耗氧量可以计算可以

10、计算:l生物氧化率生物氧化率耗氧量与其理论完全需氧耗氧量与其理论完全需氧量之比。受降解条件的影响。量之比。受降解条件的影响。瓦氏呼吸仪瓦氏呼吸仪262)呼吸曲线呼吸曲线内源呼吸曲线与外源呼吸曲线的相对位置。内源呼吸曲线与外源呼吸曲线的相对位置。有机物可能被微生有机物可能被微生物氧化分解物氧化分解对微生物产生明对微生物产生明显的抑制作用显的抑制作用不能被微生物氧化分解，不能被微生物氧化分解，但对微生物的生命活动但对微生物的生命活动无抑制作用无抑制作用 污染物对微生物有一污染物对微生物有一定的毒性，但微生物定的毒性，但微生物能很快适应，并能降能很快适应，并能降解其中的污染物解其中的污染物陈华等陈华

11、等.瓦氏呼吸仪对硝基苯类污染物可生瓦氏呼吸仪对硝基苯类污染物可生化性化性的研究的研究.环境工程环境工程,2004,22.27未驯化污泥未驯化污泥驯化污泥驯化污泥对废水的生物降解曲线对废水的生物降解曲线28底物浓度D、有毒，不能被利用C、有毒，能被利用A、无毒，不能被利用B、无毒，能被利用相对耗氧速度(以内呼吸的表示)100相对耗氧速率曲线n3)相对耗氧速率相对耗氧速率有外源物质存在时，单位生物有外源物质存在时，单位生物量在单位时间内的耗氧量与内源呼吸的耗氧速率之比。量在单位时间内的耗氧量与内源呼吸的耗氧速率之比。294)测测BOD5与与CODCr之比之比 BOD5/CODCr 0.45 生化性

12、较好生化性较好 0.30 可生化可生化 0.30 较难生化较难生化 2003 and TITLE-ABSTR-KEY(Lignin)and(degradation)61木质素木质素应用应用造纸黑液木质素造纸黑液木质素木质素缓释钙肥木质素缓释钙肥渣 环翠 （三）油脂的转化（三）油脂的转化l来源：来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、肉联厂废水、制革厂废水含废水、肉联厂废水、制革厂废水含有大量油脂等。有大量油脂等。l降解油脂较快的微生物：降解油脂较快的微生物：l细细 菌菌 荧光杆菌、绿脓杆菌荧光杆菌、绿脓杆菌灵杆菌灵杆菌l丝状菌丝状菌 放线菌、分支杆菌放线菌、分支杆菌l真真

13、菌菌 青霉、乳霉、曲霉青霉、乳霉、曲霉l途径：途径：水解水解+氧化氧化（四）石油的转化（四）石油的转化l石油石油是含有烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物的是含有烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物的复杂混合物。复杂混合物。石油污染主要出现在石油污染主要出现在采油区采油区和和石油运输事石油运输事故现场故现场以及以及石化行业的工业废水石化行业的工业废水中。中。1.降解石油的微生物降解石油的微生物l降解石油的微生物很多，降解石油的微生物很多，据报道有据报道有200多种多种l细细 菌菌 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌放线菌 诺卡氏菌诺卡氏菌l酵

14、母菌酵母菌 假丝酵母假丝酵母l霉霉 菌菌 青霉属、曲霉属青霉属、曲霉属l藻藻 类类 蓝藻和绿藻蓝藻和绿藻2.石油类的降解机理石油类的降解机理R-CH2-CH2-CH3 R-CH2-CH2-COOH-氧化氧化 CO2+H2O CH2-COOH +R-COOH1)正烷烃（正烷烃（CH4除外）的降解除外）的降解p有氧氧化降解途径有氧氧化降解途径烷烃烷烃末端氧化、或次末端氧化、或双端氧化末端氧化、或次末端氧化、或双端氧化生成醇生成醇生成醛生成醛生成脂肪酸；生成脂肪酸；脂肪酸脂肪酸氧化氧化三羧酸循环三羧酸循环 最终降解成二氧最终降解成二氧化碳和水。化碳和水。+O2烷烃末端氧化降解烷烃末端氧化降解68-氧

15、化氧化2)甲烷的降解途径甲烷的降解途径l能降解甲烷的是一群能降解甲烷的是一群专一性微生物专一性微生物；l如好氧型的甲基孢囊菌、甲基单胞菌、甲基如好氧型的甲基孢囊菌、甲基单胞菌、甲基球菌、甲基杆菌等。球菌、甲基杆菌等。3)烯烃的微生物降解途径烯烃的微生物降解途径p烯烃烯烃饱和末端氧化饱和末端氧化与正烷烃相同的途径与正烷烃相同的途径不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸；p烯烃烯烃不饱和末端双键环氧化不饱和末端双键环氧化环氧化合物环氧化合物开环开环二醇二醇饱和脂肪酸饱和脂肪酸。l 以环己烷为例以环己烷为例 OH O O +O2+2H 2H +O2+2H H2O H2O +H2O -2H HOOC-（CH2）4-

16、COOH HOOC-（CH2）4-CH2OH 氧氧化化 CO2+H2O OH通常一些微生物只能将通常一些微生物只能将环烷变为环己酮环烷变为环己酮，另一些微生物只能将，另一些微生物只能将环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，两类以上微生物的两类以上微生物的下将污染物下将污染物 彻底降解彻底降解共代谢共代谢。l芳香烃普遍具有生物毒性，芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内但在低浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分解。它们可以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烃的细菌类别已知降解不同芳香烃的细菌类别 苯苯类类 酚酚类类萘萘菲菲 蒽蒽微微生生物物名名 称称荧荧 光光

17、 假假 单单 胞胞菌菌、铜铜 绿绿 色色假假 单单 胞胞 菌菌 及及苯苯杆杆菌菌铜铜 绿绿 色色 假假 单单 胞胞菌菌、溶溶 条条假假单单 胞胞菌菌、诺诺 卡卡氏氏菌菌、球球形形小小 球球菌菌、无无色色杆杆菌菌 及及分分枝枝 杆杆菌菌菲菲杆杆菌菌、菲菲芽芽孢孢杆杆菌菌荧荧 光光 假假 单单 胞胞菌菌 和和 铜铜 绿绿 色色假假 单单 胞胞 菌菌、小小 球球 菌菌 及及 大大肠肠埃埃希希氏氏菌菌 1.苯和酚的代谢苯和酚的代谢l苯的降解为如下图所示：苯的降解为如下图所示：2.萘生物降解：萘生物降解：先是一个环二羟基化、开环，先是一个环二羟基化、开环，进一步降解为丙酮酸和进一步降解为丙酮酸和CO2，

18、然后第二个环以，然后第二个环以同样方式分解。同样方式分解。3.菲的代谢菲的代谢76 Tejeda-Agredano et al.Influence of the sunflower rhizosphere on the biodegradation of PAHs in soil.Soil Biology Biochem,2013,57,830 F.Moscoso,et al.Efficient PAHs biodegradation by a bacterial consortium at flask and bioreactor scale.Bioresour Technol,2012,1

19、19,270-276 Bacosa,Inoue.Polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)biodegradation potential and diversity of microbial consortia enriched from tsunami sediments in Miyagi,Japan.J Hazardous Mater,2015,283,689-697 Niu et al.Adsorption and transformation of PAHs from water by a laccase-loading spider-type r

20、eactor.Journal of Hazardous Materials,2013,248249,254-260 Bah,et al.Evidence of polycyclic aromatic hydrocarbon biodegradation in a contaminated aquifer by combined application of in situ and laboratory microcosms using 13C-labelled target compounds.Water Research,In Press,2014.PAHs biodegradation77

21、78l卤代有机污染物类型：卤代有机污染物类型：X=F,Cl,Br,IlF：CFC,HCFC,PFOS/PFOAlCl:PCBs,PCDD/Fs,PCNs(多氯萘多氯萘),CPs(氯酚氯酚),CBs(氯苯氯苯),OCPs(有机氯农药有机氯农药)等等lBr：PBDEs,PBBs(多溴联苯多溴联苯)等等79PCB的的 生物转化：生物转化：含氯数目越少，越易被降解。含氯数目越少，越易被降解。徐莉等徐莉等.苜蓿根瘤菌对多氯联苯降解转化特苜蓿根瘤菌对多氯联苯降解转化特性研究性研究.环境科学环境科学,2010,3180苜蓿根瘤菌对不同浓度苜蓿根瘤菌对不同浓度PCBs 混合物的降解率混合物的降解率81Tu e

22、t al.Potential for biodegradation of polychlorinated biphenyls(PCBs)by Sinorhizobium meliloti.Journal of Hazardous Materials,2011,186:1438-144482李晓敏等李晓敏等.有机氯脱氯转化的铁还原菌与有机氯脱氯转化的铁还原菌与铁铁氧化物界面氧化物界面的交互反应的交互反应.科学通报科学通报,2009,54NameFormulaStateConductivityColloidal iron oxyhydroxideFeOOHAmorphousInsulatorFer

23、ric oxyhydroxideFeOOHAmorphousInsulatorGoethite-FeOOHCrystallineSemi-conductorMagnetiteFe3O4CrystallineConductor铁氧化物铁氧化物针铁矿针铁矿磁铁矿磁铁矿8484(七七)邻苯二甲酸酯邻苯二甲酸酯 PAEs(俗称俗称塑化剂塑化剂)被广泛用作塑料被广泛用作塑料增塑剂增塑剂等；等；一类典型的一类典型的环境内分泌干扰物；环境内分泌干扰物；部分部分PAEs化合物具有化合物具有潜在潜在“三致三致”毒性。毒性。美国环保局将美国环保局将6种种PAEs列为列为优先控制污染物优先控制污染物。化合物化合物缩

24、写缩写邻苯二甲酸邻苯二甲酸二乙酯二乙酯DEP邻苯二甲酸邻苯二甲酸二甲酯二甲酯DMP邻苯二甲酸邻苯二甲酸正二丁酯正二丁酯DBP邻苯二甲酸邻苯二甲酸丁基苄基酯丁基苄基酯BBP邻苯二甲酸邻苯二甲酸双双(2-乙基己基乙基己基)酯酯DEHP邻苯二甲酸邻苯二甲酸正二辛酯正二辛酯DnOP邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯DEHP邻苯二甲酸正二丁酯DBP分离环境分离环境细菌菌株细菌菌株降解底物降解底物最适温度最适温度()最适最适pH参考文献参考文献江河江河Microbacterium sp.DEHP20-356.0-8.0陈济安，陈济安，2008石油污染土壤石油污染土壤Rhodococcus sP.Gordoni

25、a sP.DEHP357.0高雅英，高雅英，2008307.0活性污泥活性污泥Bacillus spDEHP307.0秦华，秦华，2006Gordonid sp活性污泥活性污泥Cellulomonas spDEHP308.0秦华，秦华，2005活性污泥活性污泥Deinococcus radiodurans DBP307.5Chien-sen Liao，2010Pseudomonas stutzeri池塘底泥池塘底泥Arthrobacter sp.DBP30-357.0-8.5吴学玲，吴学玲，2009河流底泥河流底泥Delftia sp.DMP30-357.0-8.0金德才，金德才，2009河流

26、或池塘底河流或池塘底泥泥GordoniaDBP307.0代沁芸，代沁芸，2010湖泊底泥湖泊底泥Burkholderia pickettiiPAEs307.0张付海，张付海，2007红树林红树林Pseudomonas fluorescens B-1DBP377.0Xiang-Rong Xu，2005已报道的降解菌已报道的降解菌Journal of Hazardous Materials 221 222(2012)80 85初始浓度初始浓度pH温温度度Chemosphere 78(2010)342346降解条件的优化降解条件的优化Journal of Hazardous Materials 23

27、5 236(2012)92 100Soil Biology&Biochemistry 37(2005)14541459人工湿地人工湿地微波，催化剂微波，催化剂PAEs的细菌好氧降解途径的细菌好氧降解途径金德才等金德才等.一株一株DMP 降解菌的分离鉴降解菌的分离鉴定及其降解特性定及其降解特性.微生物学通报微生物学通报,2009,36(9):13181323.应用与环境生物学报应用与环境生物学报 2008，14(6):8908979192 (八八)影响微生物降解与转化的因素影响微生物降解与转化的因素l微生物种类：高效降解菌微生物种类：高效降解菌l化学结构：链长、官能团、取代基、异构体。化学结构：

28、链长、官能团、取代基、异构体。l共代谢：共代谢：l环境理化因素：微生物的生长条件环境理化因素：微生物的生长条件(温度、水分、温度、水分、光照、有害物光照、有害物)；污染物的溶解度。；污染物的溶解度。l中间产物或终产物：结构变化、毒性改变。中间产物或终产物：结构变化、毒性改变。93微生物 微生物是土壤中微生物是土壤中最活跃最活跃的因子的因子调节者调节者驱动者驱动者94土壤胞外呼吸与生物地球化学过程的关系土壤胞外呼吸与生物地球化学过程的关系土壤胞外呼吸土壤胞外呼吸微生物微生物土壤土壤矿物矿物腐殖质腐殖质其它电活其它电活性物质性物质有机碳有机碳温室气体温室气体污染物降解污染物降解养分利用养分利用有机

29、碳矿化有机碳矿化95胞外呼吸菌的脱氯新功能胞外呼吸菌的脱氯新功能051015200.00.51.00.00.81.62.43.2 CK CCl4CCl3(mol L-1)CCl4(Ct/C0)Time(d)HCCl3 克雷伯氏菌克雷伯氏菌(L17)的的四氯化碳呼吸四氯化碳呼吸脱氯功能脱氯功能气单胞菌气单胞菌(HS01)的的DDTs呼吸呼吸脱氯功能脱氯功能从毛单胞菌从毛单胞菌(CY01)的的2,4-D还原还原脱氯功能脱氯功能0510152025140150160170180190Time(d)2,4-D(mol l-1)without cells with dead cells without

30、glucose glucose+cellsControlCY01+2,4-DClOHClClCH3COOHOCH2COOHClClClOHClOHhydrolysisdechlorinationdechlorination(2,4-D)(2,4-DCP)(4-CP)(phenol)直接脱氯直接脱氯96胞外呼吸菌厌氧氧化降解多环芳烃胞外呼吸菌厌氧氧化降解多环芳烃PAHs还原产物还原产物有机氯有机氯化化学学脱脱氯氯+e多环芳烃多环芳烃铁铁还还原原菌菌-eCO2+有机酸有机酸-e电子穿梭体电子穿梭体+eFe(III)或或AQDSFe(II)或或AHQDS02468100.000.050.100.15

31、0.200.25AHDS(mmol l-1)Time(d)acetate glucose fructose methanol0510152025300.00.20.40.60.81.0C/C0Time/d without cells with cells with cells+fructosePseudomonas aeruginosa PAH-1AQDS作为电子受体作为电子受体菲作为电子供体菲作为电子供体97020406080100 72 hour16 hourDecolorization extent(%)acetate propionate pyruvate glucose sucros

32、e lactate0 hour02468100.00.20.40.60.81.01.2 Time(d)cell+Sigma-HA cell+SS-HA cell+L-HA cell+PP-HA Sigma-HA SS-HA L-HA PP-HAReduced HA(Fe(II)-mmol l-1)02468100.00.20.40.60.81.0AHDS(mmol l-1)Time(d)acetate glucose sucrose lactate glycerol citrate0102030405060020406080100 A/A0(%)acetate+cell glucose+cel

33、l sucrose+cell lactate+cell acetate glucose sucrose lactateTime(h)乙酸乙酸葡萄糖葡萄糖蔗糖蔗糖乳酸乳酸胞外呼吸菌具有厌氧偶氮染料脱色能力胞外呼吸菌具有厌氧偶氮染料脱色能力嗜碱性嗜碱性Planococcus sp.Fontibacter ferrireducensAQDS还原还原金橙金橙I脱色脱色腐殖质还原腐殖质还原金橙金橙I脱色脱色98 (八八)影响微生物降解与转化的因素影响微生物降解与转化的因素l微生物种类：高效降解菌微生物种类：高效降解菌l化学结构化学结构：链长、官能团、取代基、异构体。：链长、官能团、取代基、异构体。l共代

34、谢共代谢：l环境理化因素环境理化因素：微生物的生长条件：微生物的生长条件(温度、水分、温度、水分、光照、有害物光照、有害物)；污染物的溶解度。；污染物的溶解度。l中间产物或终产物中间产物或终产物：结构变化、毒性改变。：结构变化、毒性改变。99 解毒与生物活化解毒与生物活化(毒性加强毒性加强)(九九)污染物降解与转化的两重性污染物降解与转化的两重性l 经过经过I相反应和相反应和II相反应的生物转化作用，污染物分相反应的生物转化作用，污染物分子极性和水溶性增加，易于从体内排除，大部分化子极性和水溶性增加，易于从体内排除，大部分化合物合物毒性降低毒性降低。l 由于生物转化的复杂性，一些化合物经过转化

35、后，由于生物转化的复杂性，一些化合物经过转化后，毒性增加毒性增加，称为，称为生物活化生物活化。100生物活化生物活化：O2NOPOC2H5OC2H5SO2NOPOC2H5OC2H5OSO2对硫磷对氧磷BrBrOCH2=CHClOClHHH肝细胞坏死肝细胞坏死神经毒性神经毒性肝癌肝癌五、重金属元素的微生物转化五、重金属元素的微生物转化1.汞汞1)汞的存在形态与毒性汞的存在形态与毒性汞在环境中的存在形态：汞在环境中的存在形态：金属汞、无机汞化合物、金属汞、无机汞化合物、有机汞化合物。有机汞化合物。汞的毒性汞的毒性：有机汞有机汞(甲基汞甲基汞)金属汞无机汞化合物金属汞无机汞化合物甲基汞甲基汞脂溶性大

36、，化学性质稳定，毒性比无机汞大脂溶性大，化学性质稳定，毒性比无机汞大50100倍。倍。水俣病水俣病为甲基汞中毒。为甲基汞中毒。2)汞的生物甲基化汞的生物甲基化l汞的汞的生物甲基化生物甲基化l在好氧或厌氧条件下，在好氧或厌氧条件下，水体底质水体底质中某些微生物使中某些微生物使二二价无机汞盐转变为甲基汞和二甲基汞的过程价无机汞盐转变为甲基汞和二甲基汞的过程。l常见甲基化微生物常见甲基化微生物l甲烷菌，萤光假单胞菌等甲烷菌，萤光假单胞菌等103汞甲基化微生物主要种类及菌株汞甲基化微生物主要种类及菌株胡海燕胡海燕,冯新斌冯新斌,曾永平曾永平等等.汞的微汞的微生物甲基化研究生物甲基化研究进展进展.生态学

37、杂生态学杂志志.2011104l甲基化酶甲基化酶l甲基钴氨蛋氨酸转移酶甲基钴氨蛋氨酸转移酶l甲基化辅酶甲基化辅酶l甲基钴氨素（甲基维生素甲基钴氨素（甲基维生素B12）CH3B12汞的甲基化途径汞的甲基化途径23CH3CH2)Hg(CHHgCHHg33甲基负离子迁移：甲基负离子迁移：3)汞的生物去甲基化汞的生物去甲基化l抗汞微生物抗汞微生物能使甲基汞或无机化合物变成金属能使甲基汞或无机化合物变成金属汞，称为汞的生物汞，称为汞的生物去甲基化去甲基化。l常见的抗汞微生物是常见的抗汞微生物是假单胞菌属假单胞菌属等。等。108 Liu et al.,Analysis of the Microbial C

38、ommunity Structure by Monitoring an Hg Methylation Gene(hgcA)in Paddy Soils along an Hg Gradient.Appl.Environ.Microbiol.2014,80:2874-2879 Graham AM,et al.Effect of Dissolved Organic Matter Source and Character on Microbial Hg Methylation in HgSDOM Solutions.Environ.Sci.Technol.,2013,47:57465754 Grah

39、am AM,et al.Dissolved Organic Matter Enhances Microbial Mercury Methylation Under Sulfidic Conditions.Environ.Sci.Technol.,2012,46(5),27152723 Wang R,Feng XB,et al.In Vivo Mercury Methylation and Demethylation in Freshwater Tilapia Quantified by Mercury Stable Isotopes.Environ.Sci.Technol.,2013,47:7

40、9497957 Lin H,et al.Unexpected Effects of Gene Deletion on Interactions of Mercury with the Methylation-Deficient Mutant hgcAB.Environ.Sci.Technol.Lett.,2014,1:271276Mercury Methylation 109 Dissolved Organic Matter Enhances Microbial Mercury Methylation 110In Vivo Mercury Methylation and Demethylati

41、on2砷砷)砷在环境中的重要存在形态砷在环境中的重要存在形态五价无机砷化合物五价无机砷化合物As(V)、三价无机砷化合物三价无机砷化合物As()、一甲基胂酸一甲基胂酸CH3AsO(OH)2及其盐、及其盐、二甲基胂酸二甲基胂酸(CH3)2AsO(OH)及其盐、及其盐、三甲基胂氧化物三甲基胂氧化物(CH3)3AsO、三甲基胂三甲基胂(CH3)3As、砷胆碱砷胆碱(CH3)3As+CH2CH2OH、砷甜菜碱砷甜菜碱CH3)3AsCH2COO-、砷糖等。砷糖等。2)砷的毒性砷的毒性砷是一种毒性很强的元素砷是一种毒性很强的元素砷毒性的一般规律砷毒性的一般规律:lAs()As(V)甲基砷化合物，甲基砷化合

42、物，l砷化合物砷化合物甲基数递增甲基数递增毒性递减毒性递减。砷的鼠毒实验结果砷的鼠毒实验结果As2O3 CH3AsO(OH)2 (CH3)2AsO(OH)(高毒高毒)(毒毒)(毒毒)(CH3)3AsO (CH3)3AsCH2COO-、(无毒无毒)(无毒无毒)例外：三甲基胂例外：三甲基胂(CH3)3As有毒有毒3)砷的微生物甲基化的基本途径砷的微生物甲基化的基本途径l甲基供体甲基供体:辅酶辅酶S腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸l甲基迁移机理：甲基正离子甲基迁移机理：甲基正离子(CH3+)迁移迁移114Somenahally AC,et al.Water Management Impacts on Ars

43、enic Speciation and Iron-Reducing Bacteria in Contrasting Rice-Rhizosphere CompartmentsEnviron.Sci.Technol.,2011,45(19),pp 83288335115Jia Y,et al.Arsenic Uptake by Rice Is Influenced by Microbe-Mediated Arsenic Redox Changes in the Rhizosphere.Environ.Sci.Technol.,2014,48:10011007116Microbial Arseni

44、c Methylation in Soil and Rice Rhizosphere117Zhao FJ,et al.Arsenic Methylation in Soils and Its Relationship with Microbial arsM Abundance and Diversity,and As Speciation in RiceEnviron.Sci.Technol.,2013,47:71477154Jia Y,et al.Pathways and Relative Contributions to Arsenic Volatilization from Rice Plants and Paddy Soil.Environ.Sci.Technol.,2012,46:809080961181193.铜的微生物转化与抗性铜的微生物转化与抗性120121122123124125126127128129130131Process configuration and gene flow