《污染環(huán)境的物理修復(fù)》微生物修復(fù)-原位與異位課件

1、土壤污染微生物修復(fù) 技術(shù)與原理原位微生物修復(fù)原位微生物修復(fù)的內(nèi)容：設(shè)計(jì)建立對(duì)亞表層環(huán)境控 制有效的供應(yīng)系統(tǒng)、回收系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將電子 受體、微生物營(yíng)養(yǎng)和活性微生物有效地輸送至受污 染的目標(biāo)區(qū)域。原位微生物修復(fù)的目標(biāo): 通過控制調(diào)控亞表層環(huán)境 使微生物降解達(dá)到最佳狀態(tài)。原位微生物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)：它能使對(duì)修復(fù)場(chǎng)地的干擾 破壞達(dá)到最小。典型原位生物修復(fù)系統(tǒng)：第一節(jié)水力學(xué)控制原位生物修復(fù)設(shè)計(jì)的第一個(gè)階段是選擇隔離 和控制污染帶的技術(shù)。水力學(xué)控制對(duì)移動(dòng)或阻止地下水流、提高或 降低水位以及控制污染羽流動(dòng)都是必需的。隔離污染羽的常用方法是進(jìn)行水文干預(yù)。流 體力學(xué)隔離系統(tǒng)的費(fèi)用一般比物理遏制結(jié)構(gòu) 要低，系統(tǒng)更靈

2、活。水文控制系統(tǒng)一般為中間抽水，四周注水。最理想的情況是污染帶完全隔離，未控制的地下水可以進(jìn) 入污染羽流，但是污染地下水不會(huì)從修復(fù)區(qū)流出。第二節(jié)亞表層供給系統(tǒng)供給系統(tǒng)要以最有效的方式向污染帶供給生物修復(fù) 控制劑，并使其在微生物活動(dòng)區(qū)域均勻分布；同時(shí) 保證損失最小、阻塞最小。注入系統(tǒng)有重力法和強(qiáng)制法兩種。一、重力注入重力供給系統(tǒng)適于淺層廢物沉積、高滲透性場(chǎng)所和 局部的污染。影響重力注入的因素：氣候、降水量、土壤滲透性 和有機(jī)負(fù)荷。重力供給系統(tǒng)可行性評(píng)價(jià)：最重要的方面是有機(jī)負(fù) 荷，有機(jī)負(fù)荷太高不適合。電子受體和營(yíng)養(yǎng)鹽的供應(yīng)速率：根據(jù)土壤滲漏速率、水力傳導(dǎo)性、吸附速率以及衰減速率來確定的。設(shè)計(jì)重力供

3、給系統(tǒng)必須考慮的內(nèi)容：電子受體和營(yíng)養(yǎng)鹽的供應(yīng)速率； 污染的地點(diǎn)與深度；維持的滲入速率；場(chǎng)地的水力傳導(dǎo)性(垂直與水平)；污染帶的構(gòu)造-空間尺度、沉積厚度； 地下水深度；亞表層的孔隙度和一致性； 降水量和凍土層厚度；現(xiàn)場(chǎng)地表地形； 含水層厚度。二、強(qiáng)制注入強(qiáng)制注入速率和位置：是可以控制的，注入井可以安 裝在任何深度。注入井修復(fù)影響帶：由于降解速度受氧限制，生物修 復(fù)影響帶經(jīng)常是根據(jù)攜帶濃度1 mg/L氧的距離所確 立的，氧影響帶決定強(qiáng)制注入井的間隔以及井投資。注入井和回收井間的距離：應(yīng)該是能使?fàn)I養(yǎng)液在注入 后6周內(nèi)達(dá)到污染區(qū)。三、 回收系統(tǒng)回收技術(shù)分重力法和強(qiáng)制法重力回收取決于截留的來自污染帶的濃

4、度逐 漸降低的地下水。強(qiáng)制回收系統(tǒng)可使用吸取提升和標(biāo)準(zhǔn)的井泵。強(qiáng)制回收四、注入井和回收井的構(gòu)造典型的井的類型抽出井注入井注入-回收井對(duì)升梯度注入井和 降梯度回收井線交錯(cuò)注入井-回 收井系列和降梯 度回收井組合沿羽流邊界的注入 井和回收井系列第三節(jié) 阻塞控制運(yùn)行中可能的問題是含水層和注入井的阻塞。主要的阻塞原因與懸浮固體、生物生長(zhǎng)和含 水層化學(xué)有關(guān)。一、懸浮固體阻塞注入水通常是來自回收系統(tǒng)，容易造成懸浮固體阻塞。 懸浮固體來源是回收井的粘土、絮凝物或生物生長(zhǎng)物?；厥账瘜W(xué)處理或生物處理時(shí)，生物生長(zhǎng)、生物絮凝或 化學(xué)絮凝會(huì)產(chǎn)生懸浮固體。含水層中pH和氧化還原電 位的改變會(huì)產(chǎn)生氫氧化鋁或鐵沉淀而產(chǎn)生

5、阻塞。注水中懸浮固體濃度應(yīng)低于2.0mg/L。濁度可用作為控 制指標(biāo)，應(yīng)低于1濁度單位(NTU)。推薦使用過濾器處 理回收水。二、生物阻塞1、注入井的濾網(wǎng)原位生物修復(fù)運(yùn)行時(shí)加入氧和營(yíng)養(yǎng)鹽后會(huì)刺激井 濾網(wǎng)上和周圍含水層中生物生長(zhǎng)使微生物易阻塞 注入井。使用脈沖注入法可減少注入井阻塞。電子受體和 營(yíng)養(yǎng)鹽分別以一定的間隔分別注入。分開注入生 物修復(fù)劑可消除注入點(diǎn)的最佳生長(zhǎng)條件所以不利 于生物生長(zhǎng)。2、鐵細(xì)菌鐵細(xì)菌生長(zhǎng)也引起生物阻塞。水中鐵含量很低的 情況下就可以使生物膜反應(yīng)器阻塞。主要優(yōu)勢(shì)菌為銹色嘉利翁氏菌(Gallionellaferruginea)和纖發(fā)菌屬(Leptothrix)。使亞鐵氧化，

6、鐵離子形成鐵氧化物水鐵礦(Fe5HO84H2O)其溶解性很低(Ksp=10-40) ：4Fe2+O2+4H4Fe3+2H2O5Fe3+12H2O Fe5HO84H2O+15H三、化學(xué)阻塞化學(xué)反應(yīng)有氧化、還原、沉淀和離子交換。對(duì)大 多數(shù)含水層，離子交換對(duì)阻塞沒有顯著影響。最 主要問題是氧化還原電位和營(yíng)養(yǎng)鹽加入的變化。氧化還原電位變化含氧水注入后還原條件變?yōu)檠趸瘲l件，氧化反應(yīng)包括鐵、硫化物和氨等的氧化。很多地下水含鐵氧化形成沉淀。Fe2+被氧化為Fe3+，形成Fe(OH)3。營(yíng)養(yǎng)鹽磷酸鹽是引起含水層阻塞的重要化學(xué)因素。正磷酸 鹽濃度只要不超過10mg/L就會(huì)使沉淀達(dá)到最小，但 是由于亞表層磷酸鹽轉(zhuǎn)

7、移困難，這一濃度對(duì)生物修 復(fù)來說可能很不夠。磷酸鹽不能注入到石灰性土壤，否則會(huì)被吸附沉淀?？梢杂闷渌姿猁}進(jìn)行生物修復(fù)，如三聚磷酸鈉、 焦磷酸鹽(P2O74-)和三偏磷酸鹽(P3O93-)。第四節(jié)原位氧源在選擇氧供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)按下列標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判：污染負(fù)荷的需氧量；自然有機(jī)沉積的需氧量；設(shè)計(jì)降解速度；每種方法供應(yīng)的氧轉(zhuǎn)移速率；氧源傳輸利用的難易；氧源的費(fèi)用。原位氧源可以通過強(qiáng)制手段將分子氧加入系統(tǒng)，或 通過化學(xué)反應(yīng)加入系統(tǒng)(如用過氧化氫)。與降解速率有關(guān)的最終需氧量決定了供氧速率。供 氧應(yīng)和需氧平衡，才能使生物修復(fù)的清除時(shí)間達(dá)到 最佳。太低的供氧速率會(huì)使修復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)，太高的 供氧速率又會(huì)增加修復(fù)成本

8、。供氧方式：井孔通氣，含氧水注入，H2O2注入，通 氣，注氣。污染物位置和需氧速率，決定了使用什 么樣的供氧方式。1、井孔通氣 ：可通過多孔氣泡裝置將空氣擴(kuò)散到井孔中，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。注氣裝置可使用金 剛砂擴(kuò)散器、多孔石、碳化硅擴(kuò)散器等。2、含氧水的注入：用泵將飽和含氧水打入含水層。為了防 止生物阻塞，將注氣器提出清洗和用H2O2處理。供氧速 率低是其主要缺點(diǎn)。3、 H2O2的注入：土壤酶促反應(yīng)使H2O2分解，高pH值也可 加速分解?？梢钥紤]通過選擇營(yíng)養(yǎng)鹽的種類阻止H2O2分 解，使用磷酸鹽可使H2O2穩(wěn)定傳輸較長(zhǎng)距離。第五節(jié)原位共代謝多數(shù)生物修復(fù)項(xiàng)目用污染物作為主要基質(zhì)，但某

9、些污染物，如氯代烴，則需要共代謝系統(tǒng)，共代 謝需要注入主要基質(zhì)。如果污染物是石油烴和氯化有機(jī)物的混合物，石 油烴可以作為氯化烴代謝菌的能源和碳源進(jìn)行共 代謝。生物修復(fù)還用硝酸鹽為電子受體。如用硝酸鹽作 為電子受體，注入乙酸鹽作為主要基質(zhì)可促進(jìn)氯 代烴的共代謝。第六節(jié)生物通風(fēng)生物通風(fēng)法由土壤氣相抽提法（SVE）發(fā)展而 來，通過向土壤中供給空氣或氧氣，依靠微生物的 好氧活動(dòng)，促進(jìn)污染物降解；同時(shí)利用土壤中的壓 力梯度促使揮發(fā)性有機(jī)物及降解產(chǎn)物流向抽氣井， 被抽提去除。關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)或指標(biāo)影響因 素技術(shù)指標(biāo)技術(shù)參數(shù)土壤理 化性質(zhì) 因素土壤的氣體滲透率土壤含水率土壤溫度土壤的pH營(yíng)養(yǎng)物的含量土壤氧氣/電

10、子受體土壤的滲透率一般應(yīng)該大于 0.1 達(dá)西。一般認(rèn)為含水率達(dá)到15-20時(shí)，生物修復(fù)的效果最好。大多數(shù)生物修復(fù)是在中溫條件（20-40）下進(jìn)行的，最 大不超過40。大多數(shù)微生物生存的pH 范圍為5-9一般認(rèn)為，利用微生物進(jìn)行修復(fù)時(shí)，土壤中C:N:P的比 例應(yīng)維持在100:5-10:1除了用空氣提供氧氣外，還可采用H2O2、Fe3+、NO3-或 純氧作為電子受體污染物 特性因 素污染物的可生物降解性污染物的濃度污染物的揮發(fā)性生物降解性與污染物的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單， 分子量越小的組分越容易被降解。土壤中污染物濃度水平應(yīng)適中。一般來說揮發(fā)性強(qiáng)的污染物通過通風(fēng)處理易從土壤中脫 離微生物一般

11、認(rèn)為采用生物降解技術(shù)對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)時(shí)土壤中土著微生物的數(shù)量應(yīng)不低于 因素105數(shù)量級(jí)應(yīng)用情況生物通風(fēng)技術(shù)的處理周期與污染物的生物可降解性相關(guān)，一般處理周 期為6-24 月。處理成本（包括通風(fēng)系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)水分調(diào)配系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）與工 程規(guī)模等相關(guān)，根據(jù)國外場(chǎng)地處理經(jīng)驗(yàn)，處理成本約為13-27 美元/ m3。異位微生物修復(fù)異位微生物修復(fù)是指將被污染介質(zhì)(土壤、水體)搬 動(dòng)和輸送到它處進(jìn)行微生物修復(fù)，強(qiáng)調(diào)人為調(diào)控和 創(chuàng)造更加優(yōu)化的降解環(huán)境。一般受污染土壤較淺，而且易于挖掘，或污染場(chǎng)地 化學(xué)特性阻礙原位生物修復(fù)就采用異位微生物修復(fù)。異位微生物修復(fù)技術(shù)：預(yù)制床法（土地耕作）、堆 制處理、生物反應(yīng)器（泥

12、漿相處理）一、土地耕作土地耕作是在上層土壤進(jìn)行的生物修復(fù)過程，原位 或易位生物修復(fù)都可以。通過耕翻，促進(jìn)微生物對(duì) 有害化合物的降解。一般只適用于上層30cm土壤。設(shè)備：農(nóng)用機(jī)械。土地耕作的設(shè)計(jì)和運(yùn)行：土壤耕作床通常用砂子或土壤作為底層，底層可以保護(hù)粘土 層防止機(jī)械損傷。污染土壤挖出后，必要時(shí)過篩，放在砂床上；加入的營(yíng)養(yǎng)鹽一般是化肥，直接施用干粉或配成水溶液后施 用。使用微生物接種可以縮短馴化期，提高反應(yīng)速率。施用所有的添加劑以后，耕、耙污染土壤。監(jiān)測(cè)土壤污染物隨時(shí)間的消失過程，以及滲透液樣品隨水的 損失量。堆制處理分為兩個(gè)階段：第一階段高速降解，微生物活動(dòng)強(qiáng)烈，耗氧和降解速率很高，可通過強(qiáng)制通

13、風(fēng)或頻繁混合供氧，需 注意高溫和氣味產(chǎn)生。第二階段低速降解，可通過自然對(duì)流供 氧。微生物活動(dòng)減少、溫度不高、氣味不重。堆制系統(tǒng)的疏松劑：有木片、樹皮塊、鋸末、樹葉、秸稈、橡 膠輪胎塊等，增加介質(zhì)孔隙度，降低水分，大多可充當(dāng)額外的 碳源和能源。疏松劑篩分回收常用振動(dòng)床、旋轉(zhuǎn)篩或篩網(wǎng)?，F(xiàn)代堆制處理系統(tǒng)通常分為三種：條形堆系統(tǒng)；靜態(tài)堆系統(tǒng)； 反應(yīng)器系統(tǒng)。二、 堆制處理（1）條形堆系統(tǒng)污染土壤與疏松劑混合后，用機(jī)械攤成條。最大尺寸一般為1.2-1.5 m高、3.0- 3.5 m寬。每天倒翻混合以保持好氧狀態(tài)。機(jī)械混合使用鏟車或特殊設(shè)計(jì)的設(shè)備。在不透水的地面上放 置疏松劑，再將土壤或污泥放在上面，然后兩

14、層混合。（2）靜態(tài)堆系統(tǒng)靜態(tài)堆系統(tǒng)利用強(qiáng)制通氣使較大的堆好氧分解。（3）反應(yīng)器系統(tǒng)反應(yīng)器系統(tǒng)多使用先進(jìn)混合設(shè)備，如碾磨式和犁片式混合器，反應(yīng)器系統(tǒng)運(yùn)送物料使用皮帶傳送機(jī)、螺旋推進(jìn)傳送機(jī)、 槽帶傳送機(jī)和鏈條傳送機(jī)。反應(yīng)器系統(tǒng)堆制的高速發(fā)酵階段是在封閉的反應(yīng)器中進(jìn)行。 第二階段(熟化階段)可以在反應(yīng)器內(nèi)，也可以在外部堆放。反應(yīng)器有兩種類型：推流式(垂直或水平)和攪動(dòng)床式。推流式 反應(yīng)器中混合物料以水平方向或從上至下經(jīng)過反應(yīng)室。攪動(dòng) 床式反應(yīng)器使用機(jī)械在原地或移動(dòng)混合堆料。水平推流式反應(yīng)器物料運(yùn)輸由可移動(dòng)地板或液壓活塞執(zhí)行攪動(dòng)床式反應(yīng)器使用攪拌螺旋加料器（1）堆溫控制堆溫會(huì)影響三方面：第一，達(dá)到一定

15、的溫度會(huì)將病原體殺死；第二，溫度超過60會(huì)產(chǎn)生明顯的氣味，注意操作控制氣 味；第三溫度超過60 會(huì)使生物降解速率明顯下降。生物系統(tǒng)都有溫度上限，超過溫度上限生物生長(zhǎng)急劇下降。 溫度上升造成微生物多樣性下降，也造成降解速率下降。因 為有害化合物的降解更需要混合的同生菌。堆制過程控制（2）堆齡控制雖然新堆生物量高，但陳堆中污染物降解速率要高一倍。原 因是新堆中的有機(jī)質(zhì)妨礙了污染物的降解。同樣，較高的天 然有機(jī)質(zhì)也會(huì)阻礙污染物的降解。（3）水分、pH值、物料平衡和生物需氧控制應(yīng)選擇確保靶標(biāo)化合物降解的參數(shù)，可以不以溫度為基礎(chǔ)。 堆制混合物的最佳組分（有機(jī)能源和疏松劑）根據(jù)可處理性 研究確定。即在實(shí)驗(yàn)

16、室內(nèi)根據(jù)耗氧速率確定最佳的混合比例。生物堆土壤堆體抽氣系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)水分調(diào) 配系統(tǒng)滲濾液收集 處理系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)堆制系統(tǒng)構(gòu)成主要設(shè)備抽氣風(fēng)機(jī)、控制系統(tǒng)、活性炭吸附罐、營(yíng)養(yǎng)水分添加泵、土 壤氣監(jiān)測(cè)探頭、氧氣、二氧化碳、水分、溫度在線監(jiān)測(cè)儀器技術(shù)參數(shù)內(nèi)容污染物生物可降解性對(duì)于易生物降解有機(jī)物（如石油烴、低分子烷烴等）效果 較好；對(duì)于POPs等難降解有機(jī)處理效果有限污染物初始濃度土壤污染物初始濃度過高時(shí)影響微生物生長(zhǎng)和處理效果， 需要采用清潔土或低濃度污染土對(duì)其進(jìn)行稀釋。土壤通氣性土壤滲透系數(shù)應(yīng)不低于10-8 cm/s，否則應(yīng)采用添加木屑、 樹葉等膨松劑增大土壤的滲透系數(shù)。土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比例土壤中碳:氮

17、:磷的比例宜維持在100:10:1,以滿足好氧微生物 的生長(zhǎng)繁殖以及污染物的降解。微生物含量一般認(rèn)為土壤微生物的數(shù)量應(yīng)不低于105 數(shù)量級(jí)。土壤含水率宜控制在90%的土壤田間持水量。土壤溫度和pH溫度宜控制在 3040范圍，pH 宜控制在6.0-7.8。堆體內(nèi)氧氣含量運(yùn)行過程中應(yīng)確保堆體內(nèi)氧氣分布均勻且含量不低于7%。土壤中重金屬含量土壤中重金屬含量不應(yīng)超過2500 mg/L。生物堆制關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)應(yīng)用情況該技術(shù)處理周期一般為1-6 個(gè)月。在美國應(yīng)用的成本約為130-260 美元/m3，國內(nèi)的工程應(yīng)用成本約為300-400元/m3。特定場(chǎng)地生物堆處理的成本和周期，可通過實(shí)驗(yàn)室小試或中試結(jié)果進(jìn)行估

18、算。泥漿相系統(tǒng)比固相系統(tǒng)具以下優(yōu)點(diǎn)：較高和均勻的處理控制；促進(jìn)有機(jī)化學(xué)品溶解；土壤顆粒物理分解；增加微生物與污染物的接觸；有利于表面活性劑應(yīng)用；使?fàn)I養(yǎng)物、電子受體和主要基質(zhì)分布均勻；加快生物降解速率。三、泥漿相處理泥漿相系統(tǒng)也有一些缺點(diǎn)：增加了能耗；增加了物料處置過程；需要固液分離過程；增加了水處理過程；增加了處理費(fèi)用：泥漿相系統(tǒng)的處理費(fèi)用要比土地耕作、堆制高得多， 但比焚燒、溶劑萃取和熱解吸處理要便宜得多。泥漿生物反應(yīng)器泥漿反應(yīng)器包括：池塘、開放式反應(yīng)器和封閉式反 應(yīng)器。處理步驟：鏟挖污染土壤、篩除直徑大于1.2cm的石 塊，制成泥漿。泥漿相含水量為60-95(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，依生物反應(yīng)器性質(zhì)而

19、定。反應(yīng)器可以是設(shè)計(jì)的容器，也可以是已有的湖塘。 除了反應(yīng)器以外，還要有沉淀池和脫水設(shè)備。微生物修復(fù)的機(jī)理一、污染物進(jìn)入微生物細(xì)胞的過程1、主動(dòng)運(yùn)輸(activate transport)微生物在生長(zhǎng)過程中所需要的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要以 主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)：逆梯度運(yùn)輸；依賴于膜運(yùn)輸?shù)鞍?；需要代謝能，并對(duì)代謝毒性敏感；具有選擇性和特異性。主動(dòng)運(yùn)輸中能量來源載體蛋白功能能量來源Na+-K+泵Na+的輸出和K+的輸入ATP細(xì)菌視紫紅質(zhì)H+從細(xì)胞中主動(dòng)輸出光能磷酸化運(yùn)輸?shù)鞍准?xì)菌對(duì)葡萄糖的運(yùn)輸磷酸烯醇式丙 酮酸Na+-葡萄糖泵協(xié) 同運(yùn)輸?shù)鞍譔a+-葡萄糖同時(shí)進(jìn)入 細(xì)胞Na+離子梯度F

20、1-F0 ATPaseH+質(zhì)子運(yùn)輸，H+質(zhì)子梯度驅(qū) 動(dòng)2、被動(dòng)擴(kuò)散被動(dòng)擴(kuò)散(passive transport)是物質(zhì)通過細(xì)胞膜含水小孔由 高濃度的胞外向低濃度的胞內(nèi)擴(kuò)散。這種擴(kuò)散是非特異性 的，物質(zhì)在擴(kuò)散運(yùn)輸?shù)倪^程中既不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng)，本身的分子結(jié)構(gòu)也沒有任何變化。擴(kuò)散的速度取決于細(xì)胞膜兩邊該物質(zhì)的濃度差，當(dāng)細(xì)胞膜 內(nèi)外的物質(zhì)濃度相同時(shí)，該物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俣冉档偷搅?，達(dá) 到動(dòng)態(tài)平衡。因?yàn)閿U(kuò)散不消耗能量，所以通過被動(dòng)擴(kuò)散而 運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)不能進(jìn)行逆濃度梯度的運(yùn)輸。3、促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散(accelerative diffusion)與被動(dòng)擴(kuò)散類似，在運(yùn)輸過程中不需要消耗能量，物質(zhì)本身在分 子結(jié)構(gòu)上

21、也不會(huì)發(fā)生變化，不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸，運(yùn)輸速度取決于細(xì)胞膜兩邊的物質(zhì)濃度差。促進(jìn)擴(kuò)散需要借助于位于細(xì)胞膜上的一種載體蛋 白參與物質(zhì)的運(yùn)輸，并且每種載體蛋白只運(yùn)輸相 應(yīng)的物質(zhì)。促進(jìn)擴(kuò)散對(duì)被運(yùn)輸物質(zhì)有高度的立體 結(jié)構(gòu)專一性。4、基團(tuán)轉(zhuǎn)位基團(tuán)轉(zhuǎn)位（functional groups transference)是另一 種類型的主動(dòng)運(yùn)輸。在物質(zhì)運(yùn)輸過程中，除了物 質(zhì)分子發(fā)生化學(xué)變化外，其他特點(diǎn)都與主動(dòng)運(yùn)輸 相同。溶質(zhì)分子發(fā)生化學(xué)修飾-定向磷酸化，主要依賴磷 酸烯醇式丙酮酸（PEP）和磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS） ，如糖的衍生物、嘌呤、嘧啶及乙酸等運(yùn)輸。5、胞飲作用胞飲作用（pinocytosis）也叫內(nèi)吞作用

22、，是指物質(zhì) 吸附在質(zhì)膜上，然后通過膜的內(nèi)折而轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi) 的攫取物質(zhì)及液體的過程。假絲酵母攝取烷烴的途徑是胞飲作用，機(jī)制包括： 第一，通過疏水表面突出物作用把烷烴吸附到細(xì)胞 表面；第二，烷烴通過孔和溝穿透堅(jiān)硬的酵母細(xì)胞 壁，而聚集在細(xì)胞質(zhì)表面；第三，通過未修飾烷烴 的胞飲作用把烷烴轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)的烷烴氧化部位。二、微生物對(duì)重金屬污染物的修復(fù)(一)甲基化作用汞、鎘、鉛、砷等金屬或類金屬離子都能夠在微 生物的作用下發(fā)生甲基化反應(yīng)。金屬甲基化最常甲基化元素依次是汞、砷和硒，其次是碲、鉛和鎘。金屬甲基化可以使金屬揮發(fā)。如硒甲基化形成可揮發(fā)的二甲 基硒和二甲基二硒。金屬甲基化可以是去毒的過程，可以保護(hù)生物

23、體免受有毒金 屬的毒害。如二甲基硒比無機(jī)硒有較低的毒性，因此可以利 用甲基化過程修復(fù)硒污染。但其他金屬甲基化過程可以大大地增強(qiáng)毒性。如汞甲基化導(dǎo) 致毒性增加并在生物體富集，日本水俁病就是典型的例子。細(xì)菌和真菌的不少種類可使金屬甲基化。假單胞菌屬能夠使許多金屬或類金屬離子發(fā)生甲基化反應(yīng)。 甲基化過程中需要甲基鈷胺素作為一種甲基傳遞體存在。金屬去甲基化去甲基化作用導(dǎo)致金屬-甲基鍵的斷裂。如甲基汞(CH3Hg) 有機(jī)汞水解酶的作用下形成Hg2+和CH4，再進(jìn)一步還原為可 揮發(fā)的Hg0。修復(fù)甲基汞污染點(diǎn)的一種方法是促進(jìn)去甲基和汞還原，再收 集揮發(fā)汞。微生物對(duì)汞的解毒現(xiàn)象比較普遍；有些微生物只能對(duì)無機(jī)汞

24、 化合物進(jìn)行還原解毒，而對(duì)甲基汞、乙酸汞等有機(jī)汞則無能 為力，這是因?yàn)槠潴w內(nèi)缺乏有機(jī)汞裂解酶基因(MerB).(二)還原作用微生物還能夠?qū)⒏邇r(jià)金屬離子還原成低價(jià)態(tài)，將有機(jī)態(tài) 金屬還原成單質(zhì)。有些金屬在這個(gè)過程中毒性消失。直接還原-酶作用還原性有機(jī)質(zhì)或氫的氧化與Fe3+或Mn4+的還原偶聯(lián)。多價(jià)金屬還原，如U6+-U4+,Cr6+-Cr4+,Se6+-Se0,As3+-As0。 間接還原-硫化物沉淀金屬污染物可以被硫酸還原菌等間接還原作用去除。主要 通過細(xì)菌異化硫酸鹽使硫酸鹽還原為S2-。硫化物與金屬污染物，像Ag、Cd、Ce、Ca、Hg、Ni、Pb、Se、Sr和Zn反應(yīng)形成不同的金屬硫化物。Mn2+和Sn3+毒性分別比Mn4+和Sn4+大。微生物能夠 氧化Mn2+和Sn3+ ，成為毒性較小的Mn4+和Sn4+ ?；茏责B(yǎng)菌可以氧化還原無機(jī)化合物獲得能量。如 鐵氧化硫桿菌可從氧化硫化物和Fe2+中獲得能量。這類細(xì)菌可以耐受很低pH(2.5)和高濃度(0.5mol/L)的硫酸。硫酸可使Ag、Cd、Ce、Cu、Ca、Hg、Ni、Pb、Se、Sr、U和Zn等金屬溶解。這個(gè)過程稱為 生物浸礦(bioleaching) 。(三)氧化作用微生物吸附主要是生物體細(xì)胞壁表面的一些具有 金屬絡(luò)合、配位能力的基團(tuán)起作用，這些基團(tuán)通 過與吸附的重金屬離子形成離子鍵或共價(jià)鍵來達(dá) 到吸