《环境工程微生物》PPT课件.ppt

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1、第二章 微生物在环境物质循环中的作用,第一节碳循环,6.01011t,6.01010t,一、二氧化碳的固定碳的有机化二氧化碳固定是二氧化碳还原到碳水化合物的生化反应过程，这主要是通过光合作用来实现的。光合作用是地球上最重要的生物学过程之一，其实质是转化光能为化学能，把空气中的二氧化碳还原为细胞有机碳。能进行光合作用的细菌统称为光合细菌（photosynthetic bacteria，缩写PSB）。,光合细菌的类群和特性,按光合细菌所含光合色素系统的不同，分为紫色细菌、绿色细菌和蓝细菌。,紫硫细菌 绿硫细菌,紫硫、绿硫细菌代谢方式 光照CO2+H2S CH2O（糖）+H2O+2S 菌绿素（与叶绿

2、素大同小异）,提问：在自然界的作用是什么呢？,早期无氧地球，清除H2S,（H2S类似植物光合作用中的H2O）,二、含碳化合物分解转化糖类脂类（石油）蛋白质人工合成的有机化合物,（一）糖类的转化提问：哪些糖类会成为污染物？难溶的多糖，且当一些难溶解的多糖数量较大时才会使自净时间大大增加，从而对环境造成污染。这类多糖主要是纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉。,1纤维素的转化分子结构：葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含140010000个葡萄糖基（-1,4糖苷键）。来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等。,1）微生物分解途径,2）分解纤维素的微生物,好氧细菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧

3、菌厌氧细菌产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。放线菌链霉菌属。真 菌青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。,2.半纤维素的转化,存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。1）分解过程 好氧分解 EMP途径 聚糖酶（ATP/CO2+H2O）半纤维素 单糖+糖醛酸 H2O 各种发酵产物 厌氧分解,2）分解微生物分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素细菌:芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌霉菌:根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉放线菌,3.果胶质的转化,由D半乳糖醛酸以-1,4糖苷键构成的直链高分子化合物含果胶质废水：造纸废水、制麻废水1）分解果胶质的微生物细菌：枯草芽

4、孢杆菌、多粘芽孢杆菌等好氧菌和蚀果胶菌等厌氧菌;真菌：青霉、曲霉、木霉、毛霉和根霉等放线菌,2）果胶质的分解途径,4.淀粉的转化,含淀粉废水：酿洒废水、印染废水、发酵废水等1）分解淀粉的微生物细菌：枯草芽孢杆菌真菌：根霉、曲霉放线菌,2）淀粉的分解途径,木质素 空腔 纤维素,5木质素的转化,木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中，是由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。,木质素模式图,自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？,主要是真菌，包括白腐菌、褐腐菌和软腐菌三类，能把木质素彻底降解为CO2和水。此外还包括放线菌和细菌。,白腐菌在木质素的生物降解中占有十分重要的地位。黄

5、孢原毛平革菌是研究最多的木质素降解菌。,黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosprium)是白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。白腐树皮上木质素被该菌分解后漏出白色的纤维素部分。,（二）油脂的转化,水中来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、肉联厂废水、制革厂废水含有大量油脂,降解油脂较快的微生物细 菌 荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌丝状菌 放线菌、分支杆菌真 菌 青霉、乳霉、曲霉途径：水解+氧化,油脂的转化途径,（三）石油的转化,提问：什么是石油？石油是含有烷烃（直链和支链）、环烷烃（多数是烷基环戊烷、烷基环己烷）、芳香烃（多数是烷基苯）及少量非烃化

6、合物（硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩、环烷酸、酚、吡啶、吡咯、喹啉和胺类）的复杂混合物。石油污染主要出现在采油区和石油运输事故现场以及石化行业的工业废水中。,A链长度 链中等长度（C10C24）链很长的（C24以上）短链 B链结构 直链?支链 不饱和?饱和 烷烃?芳烃,链末端有季碳原子（四周都与C相连）的烃以及多环芳烃极难降解,1石油的生物降解性与分子结构有关,2降解石油的微生物,降解石油的微生物很多，据报道有200多种细 菌 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌 诺卡氏菌酵母菌 假丝酵母霉 菌 青霉属、曲霉属藻 类 蓝藻和绿藻,3石油的降解机理,A链烷烃的降解+O2R-CH2-CH2-

7、CH3 R-CH2-CH2-COOH-氧化 CO2+H2O CH3-COOH+R-COOH,B无支链环烷烃的降解 以环己烷为例,通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，在两类以上微生物的协同作用下将污染物彻底降解。这称为微生物的共代谢。,C芳香烃的降解,芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内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,苯、酚,萘,菲,蒽,微生物,荧光假单胞,菌、铜绿色,假单胞菌及,苯杆菌,铜绿色假单胞,菌、溶条假单胞,菌、诺卡氏菌、,球形小球菌、无,色杆菌及分枝杆,菌,菲杆,菌、菲,芽孢杆,菌,荧光假单胞,菌、

8、铜绿色,假单胞菌、,小球菌及大,肠埃希氏菌,苯的降解,萘的代谢,菲的代谢,蒽的代谢,酚也是先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示如下：,第三节氮循环,自然界氮的存在形态：分子氮、有机氮化合物（氨基酸、蛋白质）、无机氮化合物（氨氮和硝酸氮）。氮循环：由微生物、植物和动物三者的协同作用下将三种形态的氮互相转化而完成。氮循环包括：氨化作用、硝化作用、反硝化作用及固氮作用。,一、氨化作用（Ammonification）,概念：微生物分解有机氮化物产生氨的过程。自然界中有机氮化合物来源：蛋白质的水解和氨基酸转化尿素的氨化,1.蛋白质水解与氨基酸转化,含蛋白质废水：生活污水、屠宰

9、废水、罐头食品加工废水、制革废水等（1）蛋白质的水解降解蛋白质的微生物好 氧 细 菌 链球菌和葡萄球菌好氧芽孢细菌枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌及马铃薯芽孢杆菌 兼 性 厌 氧 菌变形杆菌、假单胞菌 厌 氧 菌腐败梭状芽孢杆菌、生孢梭状芽孢杆菌此外，还有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及链霉菌(放线菌)。,降解机理,蛋白质水解,氨基酸转化,氧化脱氨（好氧菌）还原脱氨（兼性或专性厌氧菌）水解脱氨减饱和脱氨脱羧作用（腐败细菌或霉菌）,脱氨作用,2.尿素的氨化,含尿素废水：印染废水等氨化过程：,CO（NH2）2+2H2O（NH4）2CO32NH3+CO2+H2O,脲酶,二、硝化作用（Ntrific

10、ation）,1、概念：氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用下转化为硝酸，这个过程称为硝化作用。2、硝化作用过程,2NH3+3O22HNO2+2H2O+619kJ 2HNO2+O22HNO3+201kJ,3、硝化作用微生物把铵氧化成亚硝酸的代表性细菌：亚硝化单胞菌属、亚硝化叶菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化球菌属、亚硝化弧菌属好氧菌，中性偏碱（pH6.58.0）把亚硝酸氧化成硝酸代表性细菌：硝化杆菌属、硝化刺菌属、硝化球菌属 好氧菌，中性偏碱（pH6.58.0）,其他进行硝化作用的微生物,好氧性的异养细菌和真菌，如节杆菌，芽孢杆菌，铜绿假单胞菌（Paeruginosa），姆拉

11、克汉逊酵母（Hansenula mrakii），黄曲霉（Aspergillus flavus），青霉等，能将NH4+氧化为NO2-和NO3-，但它们并不依靠这个氧化过程作为能量来源，对自然界的硝化作用并不重要。,自养硝化作用与异养硝化作用的比较,三、反硝化作用（Denitrification）,1、概念：厌氧条件下，硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原为N2或N2O，这个过程称为反硝化作用。根据生物对硝酸盐的利用可分为：异化硝酸盐还原作用（脱氮作用或狭义的反硝化作用）同化硝酸盐还原作用,（异化）反硝化作用,反硝化细菌（兼性厌氧菌）在厌氧条件下，将硝酸盐还原为氮气。HNO3HNO2HNON2ON2 此过程

12、使土壤氮素损失，对农业不利；环保可用于减少氮素污染，防止水体富营养化。但大面积土壤反硝化作用产生的N2O是温室效应气体之一，会加重大气污染，还会破坏O3层。,同化硝酸盐还原作用,大多数细菌、放线菌和真菌利用硝酸盐为氮素营养，将硝酸盐还原成氨，进一步合成氨基酸、蛋白质和其他物质。HNO3HNO2HNOHN(OH)2NH2OHNH3 NO3-用作微生物氮源时，它被还原成NH4+，此过程消除了土壤中硝态氮易流失、淋失的途径。,2、参与反硝化作用的微生物（1）异养型的反硝化菌 如 脱氮假单胞菌（Pdenitrificans）铜绿假单胞菌（Paeruginosa）荧光假单胞菌（Pfluarescens）

13、,上述细菌在厌氧条件下利用NO3-中的氧氧化有机质，获得能量：C6H12O64NO36H2O6CO22N2+能量,（2）自养型的反硝化菌 脱氮硫杆菌（Tdenitrificans）在缺氧环境中利用NO3-中的氧将硫或硫代硫酸盐氧化成硫酸盐，从中获得能量来同化CO2。,（3）兼性化能自养型的反硝化菌 脱氮副球菌（Paracoccus denitrificans）能利用氢的氧化作用作为能源，以O2或NO3-作为电子受体，使NO3-被还原成N2O和N2。,5、反硝化作用的实际应用,污（废）水处理后出水中的硝酸盐能通过反硝化作用生成致癌物质亚硝酸胺，造成二次污染污水生物处理系统中可利用反硝化作用脱氮（

14、硝酸盐）污水生物处理系统中的二沉池发生反硝化作用会导致污泥的上浮，影响出水水质土壤中发生反硝化作用使肥力降低,四、固氮作用（Nitrogen Fixation）,1、概念：在固氮微生物的固氮酶催化作用下，分子氮转化为氨，进而合成为有机氮化合物的过程。,2、固氮作用的类型自生固氮 固氮菌属（Azotobacter）及蓝细菌等原核微生物可将大气中游离氮（N2）转变成自身菌体蛋白质。固氮微生物死亡后，细胞被分解，释出氨，成为植物的氮素营养。所以，自生固氮是间接供给植物氮源，固氮效率低。并且，当环境中存在结合态氮（如NH4+、NO3-等）时，自生固氮菌就失去固氮能力。,共生固氮 根瘤菌和弗兰克氏菌分别

15、与豆科植物和非豆科植物共生固氮。此外，蓝细菌与真菌的共生体地衣中的一些种，也有固氮作用。共生固氮直接供给植物氮源，固氮效率高，固氮基因通常被去阻遏，即使有NH4+存在，固氮酶仍有活性。关于细菌与非豆科植物形成的根瘤或叶瘤是否固氮，目前尚无明确看法。,联合固氮 某些固氮菌，如固氮螺菌（Azospirillum），与高等植物的（水稻、甘蔗、热带牧草等）根标或叶际之间的一种简单而特殊的共生固氮作用，是介于典型的自生固氮与共生固氮之间的一种中间型，又谓“弱共生”或“半共生”固氮作用。它与典型共生固氮的区别是不形成根瘤、叶瘤那样独特的形态结构；与普通自生固氮的不同是有较大的专一性，且固氮作用强得多。,3

16、、固氮作用的途径N2+6e+6H+nATP2NH3+nADP+nPi 固氮反应是固氮酶催化作用下进行的，反应需要能量和电子，平均每还原1mol氮为2mol氨需要24molATP，其中9molATP提供3对电子用于还原作用，15molATP用于催化反应。ATP需与Mg2+结合形成Mg2+ATP复合物才起催化作用。,固氮酶,生物固氮主要是依靠固氮微生物体内的固氮酶催化进行的，固氮酶由固氮基因编码控制，氧抑制固氮基因转录，抑制固氮作用进行，因组成固氮酶的铁蛋白和铁钼蛋白，对氧都很敏感，会被氧钝化。在不同的固氮微生物体内，存在着各自不同的防氧保护系统。如好氧菌细胞内的固氮酶处于对氧的作用受到保护的微环

17、境中，兼性厌氧菌固氮作用只发生在厌氧条件下，蓝细菌在不产氧的异形胞中进行固氮，等等。,固氮产物NH3对固氮酶的生物合成具有阻遏作用。若环境中存在结合氮，自生固氮菌就不会合成固氮酶。通过固氮基因去阻遏，获得能向体外分泌氨的突变体，就能与共生的固氮菌一样，在NH4+存在时也有固氮酶活性。固氮酶对氮并不是特异性的，它还可还原氰化物（CN）、乙炔（HCCH）和若干其他化合物。还原乙炔为乙烯（H2CCH2）对细胞而言或许并无实际意义，但却为实验者提供了一种测定固氮系统活性的简便方法，该技术已用于检测在未知系统中的固氮作用。,4、固氮微生物好氧固氮菌光合细菌（厌氧固氮菌）,好氧固氮菌,包括根瘤菌、圆褐固氮

18、菌、黄色固氮菌、雀稗固氮菌、拜叶克林氏菌属和万氏固氮菌；可利用各种糖、醇、有机酸为碳源，以N2为氮源，当供给NH3、尿素和硝酸时固氮作用停止；在含糖培养基中形成荚膜和粘液层，菌落光滑、粘液状，细胞大，杆状或卵圆形，有鞭毛，革兰氏阴性反应，适宜中性和偏碱性环境中生长，pH=6以下不生长，在较低氧分压下固氮效果好。,光合细菌（厌氧固氮菌）,包括红菌属、小着色菌、绿菌属和固氮丝状蓝藻；厌氧固氮菌在光照下厌氧生活时固氮，固氮丝状蓝藻在不产氧的异形胞中进行固氮；厌氧固氮菌固氮是通过发酵碳水化合物至丙酮酸，由丙酮酸磷酸解过程中合成ATP提供固氮所需能量。,固氮蓝藻的异形胞,异形胞（Heterocyst）是

19、蓝藻中某些丝状体种类所特有的一种能固氮的细胞，它们是由藻丝细胞中的一些营养细胞转化而来的。是一种缺乏光合结构、通常比普通营养细胞大的厚壁特化细胞。异形胞中含有丰富的固氮酶，为蓝藻固氮的场所。蓝藻藻体细胞往往在有异形胞处断裂，形成若干藻殖段，进行营养繁殖。,蓝藻异形胞的超微结构,五、其他含氮物质的转化,包括：氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈类化合物及硝基化合物 水中来源：化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等。危 害：生物毒害、环境积累A降解这些物质的微生物细 菌紫色杆菌、假单胞菌放线菌诺卡氏菌真 菌氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌(茄科病镰刀霉)、木霉及担子菌等,B降解机理,a.氰化物5HC

20、N+5.5O2 5CO2+H2O+5NH3b.有机腈,担子菌还能利用甲醛、氨水和氢氰酸在腈合成酶的作用下缩合成为氨基乙腈，进而合成为丙氨酸。HCN CH3COH CH3CHNH2CN CH3CHNH2COOH 甲醛 氨基乙腈 丙氨酸,第四节硫循环,一、含硫有机物的转化,含硫有机物主要是蛋白质引起含氮有机物分解的氨化微生物都能分解含硫有机物产生硫化氢分解过程：含硫氨基酸+H2OR-COOH+NH3+H2SH2S+FeSO4 H2SO4+FeS(黑色)H2S+Pb(CH3COO)2 CH3COOH+PbS(黑色),二、无机硫的同化作用,生物利用SO42-和H2S，组成自身细胞物质的过程称为同化作用

21、。大多数的微生物都能像植物一样地利用硫酸盐作为唯一硫源，把它转变为含硫氢基的蛋白质等有机物，即由正六价氧化态转变为负二价的还原态。只有少数微生物能同化H2S，大多数情况下元素硫和H2S等都须先转变为硫酸盐，再固定为有机硫化合物。,三、无机硫的转化,1、硫化作用 还原态无机硫化物如H2S、S或FeS2等在有氧条件下，通过微生物的作用将H2S氧化为元素硫，再进而氧化为硫酸及其盐类的过程。,参与硫化作用的微生物,进行硫化作用的微生物主要是硫细菌，可分为无色硫细菌和有色硫细菌两大类。,无色硫细菌,（1）硫杆菌 土壤与水中最重要的化能自养硫化细菌，是硫杆菌属（Thiobacillus）的许多种，它们能够

22、氧化硫化氢、黄铁矿、元素硫等形成硫酸，从氧化过程中获取能量。2H2SO22H2O2S+能量2FeS27O22H2O2FeSO42H2SO4+能量2S3O22H2O2H2SO4+能量,硫杆菌是革兰氏阴性菌，除脱氮硫杆菌（Tdenitrificans）是一种兼性厌氧菌外，其余都是需氧微生物。常见的有：氧化硫硫杆菌（Tthiooxidans）氧化亚铁硫杆菌（Tferrooxidans）排硫硫杆菌（Tthioparus）,硫杆菌生长最适温度为2830。有的硫杆菌能忍耐很酸的环境，甚至嗜酸。如氧化硫硫杆菌最适pH=2.03.5，在pH=11.5仍可生长，但pH=6以上不生长。有些细菌如排硫杆菌适宜在中性

23、和偏碱性条件下生长。,（2）丝状硫磺细菌 它们属化能自养菌，有的也能营腐生生活。生存于含硫的水中，能将H2S氧化为元素硫。主要有两个属，即贝氏硫菌属（Beggiatoa）和发硫菌属（Thiothrix），前者丝状体游离，后者丝状体通常固着于固体基质上。此外，菌体螺旋状的硫螺菌属（Thiospira）、球形细胞带有裂片的硫化叶菌属（Sulfolobus）、细胞圆形到卵圆形的卵硫菌属（Thiovulum）等胞内都含硫粒，也都能代谢硫磺。,丝状硫磺细菌中 贝日阿托氏菌、发硫菌、辫硫菌、亮发菌、透明颤菌等五种菌与活性污泥膨胀有密切关系。,有色硫细菌,有色硫细菌主要指含有光合色素的利用光能营养的硫细菌，

24、它们从光中获得能量，依靠体内含有特殊的光合色素，进行光合作用同化CO2。主要分为两大类：（1）光能自养型（2）光能异养型,（1）光能自养型,这类光合细菌在进行光合作用时，能以元素硫和硫化物作为同化CO2的电子供体，主要反应式为：CO22H2S CH2O2SH2O2CO2H2S2H2O2 CH2OH2SO4常见的如着色菌科（Chromatiaceae）和绿菌科（Chlorobiaceae）中的有关种（俗称紫硫细菌和绿硫细菌）。,紫硫细菌 绿硫细菌,（2）光能异养型,该类光合细菌主要以简单的脂肪酸、醇等作为碳源或电子供体，也可以硫化物或硫代硫酸盐（但不能以元素硫）作为电子供体。能进行光照厌氧或黑暗

25、微好氧呼吸。目前，多用于高浓度有机废水的处理。常见种类大多为红螺菌科（Rhodospirillaceae），如球形红杆菌（Rhodobacter spheroides），沼泽红杆菌（Rpalustris）等。,四、反硫化作用 在缺（厌）氧条件下，微生物将硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐和次亚硫酸盐还原生成H2S的过程称为反硫化作用。,参与反硫化作用的微生物 称为硫酸盐还原菌，主要是脱硫弧菌属（Desulfovibrio），如脱硫弧菌（Ddesulfuricans）是一典型反硫化作用的代表菌，其反应式为：C6H12O63H2SO46CO26H2O3H2S+能量 产生的H2S与铁化学氧化产生的Fe2+

26、形成FeS和Fe（OH）2，这是造成铁锈蚀的主要原因。,第五节磷循环,一、磷在土壤和水体中的存在形式含磷有机物（核酸、植酸及卵磷脂）无机磷化合物（可溶性磷酸盐、磷灰石矿石）还原态PH3,二、磷的循环,厌氧菌还原,PH3,死亡释放,死亡硬组织,1、含磷有机物的转化,1）核酸的转化,2）磷脂的转化,3）植素的转化：在植酸酶作用下转化为磷酸和CO2。,2、无机磷化合物的转化,洗涤剂中的磷酸盐为可溶性的磷酸钠土壤中的磷酸盐则主要是难溶的磷酸钙 土壤中的难溶磷酸盐 可溶性磷酸盐 洗涤剂中的可溶性磷酸盐 卵磷脂、核酸、ATP厌氧条件下，磷酸盐还可以被梭状芽孢杆菌、大肠杆菌等还原为PH3。（自燃鬼火）+8H

27、 H3PO4 PH3 4H2O,微生物产酸,第六节铁、锰的循环,一、铁的循环（1）铁的氧化和沉积：在铁氧化细菌的作用下亚铁化合物被氧化成高铁化合物而沉积下来。（2）铁的还原和溶解：铁还原菌可以使高铁化合物还原成亚铁化合物而溶解。（3）铁的吸收：微生物可以产生专一性和非专一性的铁螯合体作为结合铁和转运铁的化合物，通过铁螯合化合物使铁活跃以保持其溶解性和可利用性。,二、锰的循环 锰的氧化和沉积：在锰氧化细菌的作用下低价锰化合物被氧化成高价锰化合物而沉积下来。,第七节微生物的生物地球化学循环活动对环境造成的污染和危害,一、亚硝酸、亚硝胺和硝酸二、氮氧化物和羟胺三、硫化氢四、酸性矿水,一、亚硝酸、亚硝

28、胺和硝酸,1亚硝酸 亚硝酸是氮素循环中硝化作用和反硝化作用的中间产物，它可引起局部和全球的污染问题。,亚硝酸的产生 在厌氧的土壤、沉积物和水环境中，以及食品和饲料中的硝酸盐，均可被微生物还原为亚硝酸盐。熏制肉食品加硝酸盐或亚硝酸盐。在前一种情况下，所加硝酸盐由微生物转化为亚硝酸盐。亚硝酸盐是活性防腐剂。NO2-与肌红蛋白反应，使熏制的肉产生令人愉快的红色。但是，NO2-对血红蛋白同样的亲合力引起毒性作用。在熏肉中残留的NO2-被限定为200mgkg。,亚硝酸的危害 肠道微生物对饮水中硝酸盐的还原性转化引起人（尤其婴儿）畜的高铁血红蛋白症，NO2-将血红蛋白中的Fe2+氧化为Fe3+，使血液失去

29、输送氧气的能力，组织细胞缺氧，窒息致死。饮水中NO3-含量应低于10mgL。亚硝酸还是一种诱变剂。,2、亚硝胺,亚硝酸盐除其直接毒性外，它可与环境或食品中的二级胺反应，生成N-亚硝胺。,大肠杆菌、普通变形杆菌（Proteus vulgaris）、梭菌属、假单胞菌属以及串珠镰刀菌（Fusarium moniliforme）等微生物都能把NO2-和仲胺转化为亚硝胺。亚硝胺是相当易变的化合物，能进行化学和微生物的降解。但由于其高度致癌可能性，即使是低剂量的、偶然的暴露，也有可能是有害的。,3、硝酸,硝酸是硝化作用的终产物，它易溶于水，因此易发生淋溶作用，并随水流失。含大量硝酸的地表径流进入天然水体，

30、是引起水体富营养化的重要原因之一。,二、氮氧化物和羟胺,1氮氧化物 在富含硝酸盐的环境中，微生物可转化硝酸盐生成NO，并可进一步氧化成更毒的NO2。氮氧化物主要对呼吸器官有毒害。因它较难溶于水，故能侵入呼吸道深部细支气管和肺泡，并缓慢地溶解于肺泡表面的水分中，生成亚硝酸、硝酸，从而对肺组织产生强烈的刺激和腐蚀作用，引起肺水肿。亚硝酸进入血液后，与血红蛋白结合，其作用如前所述。,在厌氧土壤和沉积物中，微生物的反硝化作用使NO2-进一步还原，生成N2O和N2。在低pH值下，释出的产物中N2O占优势。N2O可上升到大气最高层，通过一系列光化学和化学反应，破坏大气的保护性臭氧层。过度的反硝化作用成为一

31、个全球的污染问题。,反应机理：（1）N2OhvN2O*（2）O*N2O2NO（3）NOO3NO2O2（4）NO2ONOO2（3）与（4）一对反应耗去大气最高层的臭氧，也耗去与臭氧的生成有关的单氧（O2OO3），而不改变NO或NO2的浓度，这种作用高度有效地转化臭氧和单氧为分子氧。可见，农业上过度施用氮肥，反硝化作用增强，可破坏臭氧层。,2、羟胺,在缺氧，含硝酸盐或铵盐，并有有机物提供碳源的情况下，微生物可转化硝酸盐或铵盐，生成羟胺。微生物也可利用乙酰胺、谷氨酰胺或谷氨酸盐生成羟胺。羟胺也是一种化学诱变剂。,三、硫化氢,产生 微生物对有机硫化物的降解作用和对硫酸盐的还原作用，都有硫化氢释出。,危

32、害H2S有刺激性，可引起眼结膜炎；进入血液后与血红蛋白结合，生成硫化血红蛋白而出现中毒症状；H2S比重较空气大，往往沉于底部，浓度很高时，使人畜发生电击样中毒，并很快死亡。水中H2S含量超过0.5mgL1.0mgL时，对鱼类就有毒害。H2S侵蚀混凝土和金属，腐蚀建筑材料和其他物品。H2S在大气中氧化为SO2，可进而形成酸雨，因此对湖泊和森林有巨大的潜在威胁。,四、酸性矿水,产生 酸性矿水的形成是由FeS2氧化产生硫酸而引起的。在中性pH下，主要是大气氧氧化FeS2。pH低于4.5时，自发氧化大大减弱。在pH=4.53.5的范围内，柄细菌生金菌属（Metallogenium）可催化该反应。当pH下降到3.5以下时，硫杆菌属中的嗜酸细菌大显身手。在这个阶段，微生物催化的氧化速度比自发的氧化速率高几百倍。,反应过程,FeS2的全部氧化反应可总结为下式：,危害反应产物硫酸使环境酸性增强，氢氧化铁沉淀则使出水呈现深褐色。酸性矿水危害极大，腐蚀矿井设备、运输轨道、水泥建筑物和构件等；污染水体，毒害鱼类等水生生物，并腐蚀船只、水闸、堤坝、桥梁等；污染农田，破坏土壤团粒结构，影响作物生长，庄稼禾苗枯黄，甚至颗粒无收。,