影響有機(jī)物降解性能的因素

直接或間接影響有機(jī)化合物生物降解性能的因素可以歸納為與基質(zhì)、生物體和環(huán)境相關(guān)的幾方面。

（1）與基質(zhì)相關(guān)的因素

①基質(zhì)的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)基質(zhì)的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)決定其溶解性、分子的排列、分子的空間結(jié)構(gòu)及分子間的吸引、排斥等，進(jìn)而影響其生物降解性能。國內(nèi)外許多專家學(xué)者研究了有機(jī)物化學(xué)結(jié)構(gòu)與其生物降解性能的系。

②基質(zhì)的各種理化性質(zhì)有關(guān)基質(zhì)的各種理化性質(zhì)與生物降解性能的相關(guān)性已有很多報(bào)道。 Alexander 認(rèn)為有機(jī)物的溶解度是影響其生物降解性能的一個(gè)較重要的因素，他對(duì)這種關(guān)系進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明難溶于水的化合物要比易溶于水的化合物降解性能差，其原因在于：

 a ．難溶于水的化合物在水中擴(kuò)散程度較差，且很容易被吸附或誘捕到惰性物質(zhì)上，使其很難到達(dá)微生物細(xì)胞的反應(yīng)位置，從而妨礙酶發(fā)揮作用：

 b ．當(dāng)生物降解速度被滾解度控制時(shí)，反應(yīng)速率則下降； Thomas 等研究了一些微溶的有機(jī)物質(zhì)的溶解速率與生物降解性的關(guān)系； Aichinger 等用呼吸法測(cè)定了苯二酸酯及幾種多環(huán)芳烴等微溶性有機(jī)物的生物降解特性，認(rèn)為溶解速率在確定很多微溶的化合物的生物降解速率時(shí)起著重要作用； Lyman 報(bào)道了酯類物質(zhì)的二級(jí)堿性水解速率常數(shù)與生物降解速率常數(shù)之間的相關(guān)性。另外，有機(jī)物的憎水性（或親水性）、吸附性等對(duì)其生物降解性能都有影響。

③基質(zhì)濃度生物降解反應(yīng)必須具有合適的基質(zhì)濃度?；|(zhì)濃度過低，生物降解過程可能受到限制，而高濃度則會(huì)對(duì)微生物的生理活動(dòng)產(chǎn)生抑制作用。合適的基質(zhì)濃度由基質(zhì)的種類及菌種類型所決定。在基質(zhì)降解期間，降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)級(jí)數(shù)及速度隨著其濃度的變化而有所改變。

(2）與生物體相關(guān)的因素

①微生物種類一種化合物欲被降解，必須存在可利用它的微生物種屬。一些簡(jiǎn)單的物質(zhì)，如葡萄糖，立即可被許多微生物所降解。而對(duì)于復(fù)雜的有機(jī)物，只有少數(shù)微生物種屬對(duì)其產(chǎn)生降解作用，代謝途徑復(fù)雜，而且有時(shí)需要多種微生物的多步聯(lián)合代謝。

②微生物數(shù)量化合物的降解除了需要有可利用它的微生物存在外，這些微生物還必須累積至一定數(shù)量，才能有效地對(duì)化合物進(jìn)行分解。

③微生物種屬間的相互作用在廢水處理及水體非土壤自凈過程中，降解有機(jī)物的微生物都是以混合菌種的形式存在，這些不同種屬的微生物相互影響、相互作用、協(xié)同代謝共同完成對(duì)有機(jī)物的分解作用。

(3）與環(huán)境相關(guān)的因素

環(huán)境的變化可影響微生物代謝的活性。

①溫度據(jù)報(bào)道，微生物生長的環(huán)境溫度范圍為﹣12~100℃，但大多數(shù)細(xì)菌的適宜生長溫度在20~40℃范圍內(nèi)。生物降解速率在其所容忍的溫度范圍內(nèi)隨著溫度的升高而增加．其關(guān)系一般可用 Arrhenius 方程式來描述。廢水好氧生物處理約在20~30℃時(shí)效果最好。

8之間最快。② pH 值不同微生物存在不同的最適 pH 值范圍，微生物的氧化作用一般在 pH =6~

③ DO 不同種類微生物對(duì)溶解氧有不同的要求。在好氧環(huán)境中，氧氣作為許多降解反應(yīng)的最終電子受體，此時(shí)如溶解氧濃度不足，則會(huì)抑制降解速率。

④有毒物質(zhì)周圍環(huán)境有毒物質(zhì)存在時(shí)，會(huì)抑制微生物的活性，妨礙微生物對(duì)其他化合物的代謝。

營養(yǎng)營養(yǎng)元素或某些微量元素的缺乏會(huì)減慢或限制微生物的代謝作用，此時(shí)需充營養(yǎng)誘發(fā)降解。

綜上所述，影響有機(jī)物生物降解性能的因素有內(nèi)因、外因兩方面，內(nèi)因?yàn)榛衔锉旧淼幕瘜W(xué)組成和結(jié)構(gòu)，外因是指各種環(huán)境因素，包括物理?xiàng)l件（如溫度、化合物的可接近性等）、化學(xué)條件（如 pH 值非氧化還原電位、化合物濃度、其他化合物分子的協(xié)同或拮抗作用等）、生物條件（微生物種類、數(shù)量以及種屬間的相互作用等）。

那么，形成有機(jī)物難以生物降解的原因也有上述內(nèi)因和外因兩方面。有機(jī)物本身的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)是使其具有抗生物降解性的內(nèi)因。但是從環(huán)境因素（外因）來看，難降解性并不是化合物不可改變的固有特性，各種環(huán)境狀態(tài)的改變，可使本來難以降解的化合物可能變得易降解。因此，圍繞難降解有機(jī)物生物降解性能的研究主要集中在以下兩方面：一方面是對(duì)各類難降解有機(jī)物的生物降解性能進(jìn)行評(píng)價(jià)和分類，研究有機(jī)物本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其他各種特性與生物降解性能的關(guān)系，揭示有機(jī)物生物降解過程的內(nèi)在規(guī)律及機(jī)理，另一方面是開發(fā)能夠改善有機(jī)物生物降解性能的生物技術(shù)，如選擇適合的生物降解環(huán)境（厭氧酸化預(yù)處理技術(shù)等），選擇和馴化特異性菌種和適宜的生物酶。

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