多氯联苯是人工合成的有机氯化物，作为稳定剂， 用途很广(润滑油、绝缘泊油、增塑剂、热载体、油 漆、油墨等都含有)。 PCBs有毒，对皮肤、肝脏、 神经、骨骼等都有不良影响，且是一种致癌因子。 美国环境保护局(EPA)把它定为环境污染元凶。1968 年日本的“米糠油事件”即是由于食用了污染PCBs 的米糠油而引起的。PCBs性质极稳定，在环境中很 难分解。但是，目前也已经发现很多微生物可以降 解PCBs。

2.1 污染物生物降解和转化的特点
2.1.2 生物降解和转化的特点
(1) 反应迅速； (2) 微生物是主要作用者； (3) 生物降解与微生物的生长直接相关； (4) 受环境因素影响大； (5) 生物降解和转化的产物变化大。
2.2 典型有机污染物的生物降解
2.2.1 脂烃类的降解特点（掌握）
septic t ank leakage
Municipal landf ill Accidental fuel spill
Lat eral intrusion of saline wat er
Brine leakage from ruptured w ell casing
Conf ining Unit

1.2 土壤污染的特点（重点）

（1）隐蔽性或潜伏性:
水体和大气的污染比较直观，严重时通过人的感官即能 发现：而土壤污染则往往要通过农作物包括粮食、蔬菜、水 果或牧草以及摄食的人或动物的健康状况才能反映出来，从 遭受污染到产生恶果有一个相当长的逐步积累过程，具有隐 蔽性或潜伏性。日本的第二公害病——痛痛病60年代发生于 富山县神通川流域，直至70年代才基本证实是镉污染土壤所 生产的“镉米”所致。
1.3 土壤中污染物的来源
大气沉降(土壤酸化、多环芳烃和二恶英等) 污水排灌（重金属、多环芳烃等） 化肥农药施用（硝酸盐、PCB、DDT等） 固体废物堆放处臵（各种污染物） 工业生产(石油、多环芳烃和重金属污染等) 交通运输（三氯乙稀等） 全球物质循环（持久性有机污染物）
2.4 影响微生物降解和转化的因素
（1）微生物活 性：这是最重要 的影响因素，包 括微生物的种类 和生长速率等方 面。不同种类微 生物对同一有机 底物或有毒金属 反应不同。
2.4 影响微生物降解和转化的因素
（2）化合物的结构： 通常，结构简单的较复杂的 易降解，分子量小的较分子量大的易降解，聚合物 和复合物抗生物降解。碳原子上的氢都被烷基或芳 基取代时，会形成生物阻抗物质。
2.2 典型有机化合物的生物降解
2.2.2 脂烃类的降解特点
(1) 链烃的降解方式：单末端氧化、双末端氧化、次末端氧 化和直接脱氢。
(2) 环烷烃的生物降解：
2.2 典型有机化合物的生物降解
2.2.2 芳香烃的降解特点
(2)单环芳烃的好氧降解
由加氧酶氧化为儿茶酚，二 羟基化的芳香环再氧化，邻 位或间位开环。邻位开环生 成已二烯二酸，再氧化为β— 酮已二酸，后者再氧化为三 羧酸循环的中间产物琥珀酸 和CoA。间位开环生成2—羟 已二烯半醛酸，近一步代解 生成甲酸、乙酸和丙酮酸。


（3）生物污染：细菌、真菌等；
（4）放射性污染：放射性核素等。
1.5 土壤污染的危害

（1）影响人体和生物健康: 土壤可以通过食物链影 响人体健康；
（2）影响农产品的产量和质量：植物可从污染土壤 中吸收污染物，从而引起代谢失调，生长发育受阻 或导致遗传变异通过生态系统的能量流动 和物质循环影响整个生态系统。
2.2 典型有机化合物的生物降解
2.2.2 芳香烃的降解特点
(2)多环芳烃的降解
由双加氧酶催化，生成 顺-萘二氢二醇,然后脱氢 形成1,2-二羟基萘,再环氧 化裂解,接着去除侧链,形 成水杨酸;水杨酸进一步 转化为儿茶酚或龙胆酸 后开环。
2.2 典型有机化合物的生物降解
2.2.3 多氯联苯的降解特点
1.2 土壤污染的特点（重点）

（2）不可逆性和长期性:
土壤一旦遭到污染后极难恢复，重金属元素对土壤的污 染是一个不可逆过程，而许多有机化学物质的污染也需要一个 比较长的降解时间，例如1966年冬至1977年春，沈阳—抚顺污 水灌区发生的石油、酚类以及后来张土灌区的镉污染，造成大 面积的土壤毒化、水稻矮化、稻米异味、含镉量超过食品卫生 标准。经过十余年的艰苦努力，包括施用改良剂、深翻、清灌、 客土、选择品种等各种措施，才逐步恢复其部分生产力，付出 了大量的劳力和代价。
2 土壤中污染物的生物降解与转化
2.1 污染物生物降解和转化的特点 2.2 典型有机污染物的降解 2.3 重金属的微生物转化 2.5 影响微生物降解和转化的因素
2 土壤中污染物的生物降解与转化




自然环境中的有机化合物，受到光化学的、化学的和生物的 作用而降解转化。 有时转化很快，如葡萄糖之类易代谢的化合物被加到含大量 微生物和丰富O2的环境中时； 有时降解过程非常缓慢，如贮于黑暗、干燥的埃及法老坟墓 中的谷粒，埋在庞贝(意大利古城，因附近火山爆发而被埋) 壁画中的有机色素，以及我国的马王塔古尸、“楼兰美女”， 都经过几千年而不腐变，是因环境条件不适合降解之故。 研究证明，在土壤中，生物降解是主要的机制，而微生物又 在生物降解中占首要地位。
重点
2.2 典型有机化合物的生物降解
2.2.4 典型农药的降解特点
DDT
DDT 的共代谢
2.3 重金属的微生物转化
当今人们主要关心的是：汞、砷、铅、锡、锑、铜、 镉、铬、镍和钒。它们以空气、水和土壤的污染物 以及食品残渣之类各种各样的化学形态存在于环境 中。 金属在一定浓度时对微生物有毒害作用。 重金属在很低浓度时，对大多数微生物即有明显毒 性。 金属对微生物的毒性强度固然与其浓度有关，但更 取决于其存在状态。例如，六价铬比三价铬毒得多； 在各种汞化物中，甲基汞的毒性最强；有机锡比无 机锡毒，烷基锡比芳基锡毒，三烷基锡比四烷基锡 更毒。
2.1 污染物生物降解和转化的特点
2.1.1 有关术语（掌握） (1) 合成化学品 (2) 异生素:也称作外来化合物、生物异源物质，指由人工合 成，异于生物合成的有机物，一般指农药、医药和化工原料， 以及石油烃; (3) 抗生物降解物质:也就是难降解有机物,包括许多异源物质 和一些天然高分子聚合物,如腐殖质和木质素等; (4) 可生物降解性物质:糖类、蛋白质、脂肪和有机酸等；
Municipal wat er w ell
pond
Leaking pet roleum tank Ocean Infiltrat ion of pesticides and fert ilizers from farmlands W ater t able Fresh wat er Saline W ater Leakage f rom hazardous waste site Cont aminat ed shallow well
2.1 污染物生物降解和转化的特点
(5) 持久性物质:化学稳定性强，难于转化或降解，长期滞留 在环境和生物体内，如重金属、PAHs等； (6) 生物转化:在生物酶的作用下,使污染物的形态、结构发生 改变，因而使污染物的毒性加强或减弱； (7) 生物降解:有机物在生物酶的作用下，经过一系列的生物 化学反应转化为简单化合物的现象； (8) 矿化:在土壤微生物作用下，土壤中有机态化合物转化为 无机态化合物过程的总称。因无机态亦称矿质态，故名。也 称终极生物降解,指有机物生物降解为二氧化碳和水的过程。 (9)共代谢:不与微生物生长相关联的有机物降解代谢,即微生 物只能使有机物发生转化,而不能利用它们作为碳源和能量维 持生长,必须补充其它的基质；
1.3 土壤中污染物的来源

土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。
（1）天然污染源：指自然界自行向环境排放有害物质或造 成有害影响的场所，如正在活动的火山； （2）人为污染源：指人类活动所形成的污染源。 后者是土壤污染研究和污染土壤修复的主要对象，而在 这些污染源中，化学物质对土壤的污染是人们最为关注的。 污染物进入土壤的途径按照所划分的土壤污染源可分为污水 灌溉、固体废弃物的利用、农药和化肥、大气沉降物等。
1.1 污染土壤的定义 1.2 土壤污染的特点 1.3 土壤中污染物的来源 1.4 土壤污染的类型 1.5 土壤污染的危害
1.1 污染土壤的定义

“绝对性”定义:由人类的活动向土壤添加有害化合 物，此时土壤即受到了污染。这个定义的关键是存 在有可鉴别的人为添加污染物。 “相对性”定义：以特定的参照数据来加以判断， 如以背景值加两倍标准差为临界值，若超过这一数 值，即认为该土壤为某元素所污染。 “综合性”定义：不但要看含量的增加，还要看后 果，即加入土壤的物质给生态系统造成了危害。
第二章 土壤污染修复的 生物技术
《环境生物技术》 内蒙古科技大学 生物技术系 司万童
内容设置
1、 土壤中污染物的来源与危害 2、 土壤中污染物的生物降解与转化 3、 污染土壤修复的现场调查与评价 4、 污染土壤修复的可处理性研究 5、 污染土壤典型修复技术及原理 6、 石油污染土壤修复专题
1 土壤中污染物的来源与危害
Conf ining Unit Abandoned oil well Deep Aquif er
1.4 土壤污染的类型（掌握）

土壤污染的类型目前并无严格的划分，如从污染物 的属性来考虑，一般可分为有机物污染、无机物污 染、生物污染和放射性物质的污染。 （1）有机物污染: 石油、有机农药等；
（2）无机物污染：重金属污染等；

共代谢（co-metabolism） 有一类物质称为外生物质或异生物质，是指一些天然条 件下并不存在的由人工合成的化学物质，例如杀虫剂，杀菌 剂和除草剂等，其中许多有易被各种细菌或真菌降解，有些 则需添加一些有机物作为初级能源后才能降解，这一现象称 为共代谢。 相关文献中的解释为： （1）解释一：必须在生长基质和其他可转化化合物存在下， 微生物对非生长基质的转化作用。 （2）解释二：只有在初级能源物质存在时才能进行的有机 化合物的生物降解过程。