《環(huán)微cha》ppt課件-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 H R2 CCl3 C R2 Dicofol DDT DDN DDD DDE CHCl2 C R2 CH2Cl CH R2 DDMU DDMS CH3 C R2 CH3 CH R2 DDNU DDNS CH2OH CH R2 COOH CH R2 DDA DDOH CH2 R2 CHOH R2 DBN DDM CH2 R COOH C R O R COOH PCPA PCBA DBP Cl CH C OH O Cl C OH O Cl CH Cl Cl3 C 降解 DDT的微生物類群 ?據(jù) Brown的資料，厭氧條件下，有 10屬 23種細(xì)菌能對(duì) DDT發(fā)生不同程度的脫氯作用。 對(duì)硫磷 (Parathion) ?o,o二乙基 o(對(duì)硝基苯 )硫代磷酸酯 NO2 O P S C2H5O C2H5O NH2 O P S C2H5O C2H5O OH P S C2H5O C2H5O NH2 HO NO2 HO 對(duì)硫磷 氨基對(duì)硫磷 o,o二乙基硫代磷酸 P硝基苯 P硝基酚 ?易分解，持留期短，在土壤中的半衰期僅數(shù)日。 ?對(duì)人、畜毒害最大的污染元素有汞，鎘，鉛三種金屬和砷，硒兩種非金屬，具中等毒性的有鉻，鎳，鉬、鋅等金屬元素。 3．某些有毒元素通過(guò)微生物的轉(zhuǎn)化作用可轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的化合物。 ?在自然界，汞以三種狀態(tài)存在： Hg0、 Hg+、Hg2+。 ?甲基化與輔酶 — 維生素 B12的作用分不開(kāi)，其轉(zhuǎn)化過(guò)程如下： Hg0+CH3B12 CH3Hg+ CH3Hg+ + CH3Br CH3HgCH3 (二甲基汞 ) (甲基汞 ) ?甲基汞和二甲基汞都是親脂性的，生物攝取后，多富集于細(xì)胞的脂類物質(zhì)中。 CH3HgCH3 Hg0 CH3HgCH3 CH3Hg+ Hg0 + CH4 CH3 Hg+ Hg2+ + Hg0 Hg+ + Hg+ HgS 化學(xué)反應(yīng) 細(xì)菌 CH4 魚 細(xì)菌 細(xì)菌 沉積物 水 大氣 汞循環(huán)的可能途徑 利用細(xì)菌消除汞污染 ?從 G+和 G細(xì)菌中分離出的許多質(zhì)粒上都發(fā)現(xiàn)有抗重金屬的基因。金屬汞的回收率可達(dá) 80％以上。溶于水后生成亞砷酸 (H3AsO3)亞砷酸離子 (3+)比砷酸 (H3AsO4)離子 (5+)更毒。有些甲烷細(xì)菌能利用砷酸鹽生成甲基砷。 ?細(xì)胞的不同部位對(duì)重金屬離子的吸附機(jī)理包括絡(luò)合、螯合、離子交換、轉(zhuǎn)化、吸收和無(wú)機(jī)微沉淀等。 二、生物吸附的由來(lái) ?生物吸附這一概念由 Ruchhoft等人于 1949年首先提出，他用活性污泥法從廢水中回收了 239pu，單級(jí)處理獲得了 60％的回收率。使用死的微生物細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用可以分開(kāi)進(jìn)行，以便更好地控制生物吸附劑吸附重金屬離子的。 實(shí)驗(yàn)依據(jù)： ?細(xì)胞壁上具有較高的磷酸鹽含量。 三、生物吸附材料的種類 ?重金屬的微生物吸附： 一些微生物如細(xì)菌、真菌和藻類對(duì)重金屬有很強(qiáng)的吸附作用，微生物菌體是重金屬生物吸附劑的首選材料。根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)和組成，細(xì)菌細(xì)胞壁帶有負(fù)電荷使得細(xì)菌表面具有陰離子的性質(zhì)。 EPS主要由蛋白質(zhì)和多糖構(gòu)成，其比率大約為 3:1。 微生物細(xì)胞壁結(jié)合金屬離子的能力不僅與功能基團(tuán)的數(shù)量、類型和接近方式有關(guān)，而且與細(xì)胞壁網(wǎng)絡(luò)的孔徑、細(xì)胞壁骨架的空隙率有關(guān)，其中細(xì)胞壁骨架的空隙率決定沉淀和晶核的形狀和數(shù)量。 真菌細(xì)胞壁 ?真菌細(xì)胞壁主要由各種多糖構(gòu)成，它們經(jīng)常和蛋白質(zhì)、脂和其他物質(zhì) (如色素 )鍵合在一起。在真菌細(xì)胞壁中還存在色素、聚磷酸鹽和無(wú)機(jī)離子。 （二）金屬對(duì)生物分子的親和性 ?根據(jù)金屬離子與 F和 I離子結(jié)合強(qiáng)弱來(lái)確定金屬“硬度”并且對(duì)金屬進(jìn)行分類。 ?Nierboer和 Richardson根據(jù)原子特性和金屬溶液化學(xué)性質(zhì)將金屬離子分為三類，即親氧、親氮和硫、過(guò)渡類 . A類 (親氧類 ) Li、 Be、 Na、 Mg、 A K、 Ca、 Sc、 Rb、 Sr、 Y、 Cs、 Ba、 La、Fr、 Ra、 Ac、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、Er、 Tm、 Yb、 Lu、 Th、 Pa、 U、 Np、 Pu、 Am、 Cm、 Bk、 Cf、Es、 Fm、 Md、 No、 Lr B類 (親氮、親硫類 ) Cu、 Rh、 Pb、 Ag、 Ir、 Pt、 Au、 Hg、 Ti、 Pb、 Bi C類 (過(guò)渡類 ) H、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 r刀、 Ni、 Zn、 Ga、 As、 Cd、 In、Sn、 Sb 生物體系中常見(jiàn)的官能團(tuán) 親 A類金屬離子的官能團(tuán) 其他的重要官能團(tuán) 親 B類金屬離子的官能團(tuán) F， O2， OH， CO32， SO42， ROSO3， NO3， HPO42， PO43， ROH， RCOO， =C=O， ROR’ Cl， Br， NO2， NO3， SO42， RNH2， R2NH, R3N， =N， CONHR， O22 H， I， R, CN， CO， S2， RS， R2S， R3As ?生物吸附 (biosorption)的機(jī)理主要有絡(luò)合、螯合、離子交換、轉(zhuǎn)化、吸收和無(wú)機(jī)微沉淀等。 ?微生物通過(guò)氧化 還原、甲基化和去甲基化等作用將毒性重金屬離子轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)或沉淀，微生物轉(zhuǎn)化作用與代謝和酶有關(guān)。 ?電荷間的相互作用，是物化現(xiàn)象，與生物活性無(wú)關(guān)，這一過(guò)程速度較快。 ?例如，多糖是褐藻和紅藻的結(jié)構(gòu)成分，大多數(shù)天然存在的海藻多糖是以 Na+、 K+ 、 Ca2+ 、Mg2+離子的鹽形式存在。 ? 絡(luò)合作用是金屬離子與幾個(gè)配基以配位鍵相結(jié)合形成的復(fù)雜離子或分子的過(guò)程。 ?如幾丁質(zhì)和脫乙酰幾丁質(zhì)復(fù)合物上的大量磷酸鹽和葡萄糖醛酸，它們可以通過(guò)各種機(jī)制與金屬結(jié)合，其中磷酸、羰基以及蛋白質(zhì)和幾丁質(zhì)上的含 N配位體對(duì)金屬都有很強(qiáng)的絡(luò)合能力。 2．連續(xù)攪拌式反應(yīng)器 ?該工藝過(guò)程是在間歇攪拌式反應(yīng)器的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。 ?缺點(diǎn)：水相中的雜質(zhì)沉積到吸附劑表層后會(huì)影響反應(yīng)器的水流狀態(tài)。 ?通過(guò)控制合理的操作參數(shù)和步驟，使懸浮態(tài)的出水溶液中吸附劑和水相中的金屬離子都達(dá)到預(yù)定的指標(biāo)。 ?大多數(shù)生物吸附材料是使用具有特殊結(jié)合金屬離子能力的 死亡菌體 制成的。 ?目前，在北美至少有三家企業(yè)開(kāi)發(fā)了商品化的生物吸附劑產(chǎn)品，其中有： ① B． V． SORBEX有限公司 (加拿大，蒙特利爾市 )，該公司使用各種不同類型的微生物菌體作為加工生物吸附劑的原料，開(kāi)發(fā)了一系列用于金屬離子去除和域回收的生物吸附劑，既有能吸附各種金屬離子的廣譜生物吸附劑，也有只吸附單一金屬離子的特殊生物吸附劑。 ?制備生物吸附劑的一個(gè)方法是從發(fā)酵工業(yè)獲得廢菌體，并用它從溶液中吸附重金屬。 ?原核生物和真核生物的細(xì)胞壁都含有不同的多糖作為
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