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行业知识

生物降解 2020/5/9

编辑:白菜大全自动送彩金时间:2020-06-08

一、生物降解的定义:

生物降解(biodegradation)是指有机物在微生物酶的作用下,经过一系列的生化反应转化成简单化合物的过程。有机物可以全部转化成无机物,也可以是发生局部的转化。后者常称之为生物的转化作用(biotransformation)。生物降解系统中的碳源、微生物组成、营养和环境条件直接影响生物降解和转化的过程以及生物降解的效率。

二、生物降解的优势:

生物降解的本质是酶促反应。微生物是生物降解的主体。微生物反应体系中既有细胞的生长,又有基质的消耗和产物的生成。微生物具有来源广、易培养、

繁殖快、适应性强和易实现变异等特性;污染物的生物降解与转化过程可在常规环境下高效并相对彻底地完成;微生物通过有针对性地进行筛选,培养和驯化能

很好地适应各种环境,可以使大多数的有机物质实现生物降解。

因此,与物理化学处理方法相比有许多优越之处:成本更低,反应条件温和易控,降解效率高,降解彻底无二次污染。但实现高效的生物降解,在生产中总是遇到种种难题。

三、可生物降解性评价:

可生物降解性指复杂有机物在微生物作用下分解为简单物质的可能性或者生化活性。 常用多种方法进行描述:

测定 BOD 5 /COD Cr 值,﹥0.45,生化性较好;﹥0.30,可生化;﹤0.30,较难生化;(若 BOD5 较高,仍可采用生化方法)﹤0.25,不宜生化。

以瓦氏呼吸仪进行耗氧量测定等,通过生物氧化率即耗氧量与其理论完全需氧量之比来定义可生物降解性。呼吸曲线,通过内源呼吸曲线与外源呼吸曲线的相对位置直观表示描述可生化降解性。

化学结构性因素如链长、官能团、取代基、异构体等均可影响化学物质的可生物降解性。结合可生物降解性,对物质进行分类:

易降解物质:淀粉、蛋白质等;

难降解物质:农医药、纤维素等;

持久性污染物:DDT、六六六等;

不可降解物:尼龙、塑料等。

四、生物降解的实现

微生物是生物降解反应的主体,是决定生物降解效率的主要因素,生物降解过程实际是一系列酶促反应。生物降解微生态系统中微生物种群过于单一和简单,就可能导致系统中的微生物不具备生物降解所需的全部酶的遗传合成信息,就不足以进行完整的生物代

谢,不可能具有彻底降解和矿化有机物质的能力。随着对优化生物降解过程中微生物菌群的重视,关于生物降解反应器的研究,也逐渐过渡到构建具有多重生物选择作用的反应器形式,通过形成具有高生物相浓度、高传质速度、稳定和复杂的微生态系统,以提高生物降解效能,拓宽生物降解的广谱性。

随着微生物技术的发展,对生物降解的研究已经从生物降解反应器中微生物数量和活性研究,逐渐深入到对多样生微生物菌群的协同作用,以及对微生态系统及微生物群落对生物降解机理的研究。生物降解系统中,不仅要重视反应器微生物数量和传质效果的提高,还要重视生物降解微生态系统的功能性优化,要提升微生态系统的稳定性和抗负荷冲击能力。研究和评价微生物降解过程中的微生态环境,外源菌株与土著微生物之间的协同或拮抗关系,微生物降解反应器中群落的性质以及反应器操作的条件,将生物处理工艺和反应器微生物生态学相结合,构建新型的微生态生物降解反应器及工艺,开展环保微生物领域的功能性微生物降解菌群、合成微生物体系的研究与应用,将是环保生物技术领域的重点和热点。

外源微生物菌群对生物降解微生态系统的优化作用,体现在以下几个方面:一是形成优势种群,抑制反应器中不利的微生物生长,恢复和完善生物降解微生态系统的平衡性;二是利用优势微生物种群对污染物的降解,实现微生态系统功

能的优化和强化;三是强化微生态系统降解功能的正向反馈机制,提升反应器运行的稳定性。

微生物生态系统中,不仅具有微生物种类和代谢功能的多样性,还具有共生存环境的多样性,菌群结构直接影响微生物对有机物的生物转化和生物降解过程。因为酶降解的特异性,决定了特定的微生物只能吸收、利用、降解、转化特定类

型的化学物质,状态稍有变化的化合物就可能不被生物降解和转化。这是实施生物强化技术,进行个性化定制服务的理论依据之一!

KONODO公司持续开展了功能性菌株的筛选鉴定,建立了自有的功能菌株库,构建了多种功能的合成菌群体系,开发了多种功能性微生物制剂,建立了复合菌群生物降解微生态系统优化技术体系,在环保微生物应用领域逐步获得客户的认可和应用。

五、生物降解的机制和机理

拟以代表性化合物的微生物降解为例,阐述相关物质的降解机理及规律。如纤维素的降解机理、芳香族化合物的降解机理、药物类物质的微生物降解机理、洗涤剂的微生物降解机理等。