影响生物降解的环境因素

四、影响生物降解的环境因素

决定生物降解性的因素包括:①结构和物理状态;②化合物对生物的驯化时间;③环境条件，在决定实际的一种化合物降解时其和结构一样重要。

任何可以对微生物存活、活性及污染物状态产生影响的环境因素都对环境污染物的生物降解产生极其重要的影响。主要的环境因素包括末端电子受体、有机质含量、氮磷含量及环境温度、pH值、盐度、水活度等。

1.末端电子受体

末端电子受体主要包括氧及硝酸盐、铁离子和硫酸盐等。氧对污染物的生物降解是非常重要的，生物降解中以氧作为电子受体的氧化反应都要在好氧条件下进行，一般说来好氧的生物降解比厌氧快得多，好氧生物处理比厌氧生物处理有高得多的效率。例如进入淡水湖泊和河流好氧区的石油类烃一般对微生物降解是敏感的，但积累在厌氧沉积物中的石油一般是相当持久的。在缺氧条件下，硝酸盐、铁离子和硫酸盐可以代替O₂作为可利用的末端电子受体，氧化降解苯、甲苯、苯甲酸盐等一类芳香烃化合物。

2.有机质含量

环境污染物的生物降解需要一定量的微生物，而微生物的数量要靠有机物含量来支持。高有机质含量可以支持一个庞大的微生物群落，这种微生物群落对外来污染物具有很强的降解能力。对于只能以共代谢方式进行降解的某些污染物，只有提供充足易于利用的初级基质，才能产生足够的降解污染物的酶。这种情况下提供充足的有机质特别重要。

3.氮磷营养

氮磷营养对环境污染物的降解有重要影响。微生物在利用有机物特别是利用主要由碳和氢组成的烃时也消耗像氮和磷这样的主要营养物。有研究者在监测一个温带湖泊中烃降解的季节变化时，发现这种变化受氮和磷可利用形式的控制。降解的最大速率出现在可利用氮磷含量高的早春，但在这些营养物被快速消耗后降解速率降低，而投入氮磷后又使降解速率提高。在一个降解系统中碳、氮、磷的平衡供应是十分重要的，微生物生物量平均碳氮比约为5∶1～10∶1，一般降解系统的碳(BOD)氮磷之比约为100∶10∶1。然而在某些情况下可以使用相当不同的比率。有研究发现碳氮比达到200∶1，碳磷比达到1000∶1仍可有效降解(修复)土壤中的烃。为什么要使C∶N和C∶P比值高于细胞的比值?这是因为有机碳的代谢过程中大量的碳被转化为二氧化碳释放掉，使得系统内的碳大量损失，与此相反氮、磷都掺入微生物量而保留在系统内。

4.温度

温度对微生物的生长以及环境污染物的溶解度可以产生很大的影响。微生物及生物降解可以在很宽的温度范围内进行，但中温、高温条件下生物降解速率要比低温高得多。

5.pH值

环境介质的pH值对微生物生长、代谢活性以及环境污染物的溶解性都产生极大的影响。尽管极端的嗜酸、嗜碱微生物可以在极端pH值条件保持很高的活性，但总体上说中性pH值或稍偏酸、偏碱条件下，有机污染物的降解速率最快。

6.盐度

嗜盐微生物可以在高盐度条件下生长，但非嗜盐微生物的生理活性却很容易受到盐度的影响。研究表明向淡水沉积物样品加盐后烃降解速率降低。

7.水活度

任何微生物的最适生长都需要适合水活度，水活度对环境污染物的降解也产生很大影响。高水活度有助于大多数微生物的生长，也有利于环境污染物的溶解。研究说明在高水活度条件下污染物的生物降解具有较高的速率。