6.1水体中需氧性有机污染物和水体自净--水体污染物化学（二）(7)

　　1）能量物质的生物降解机理

　　包括糖类、脂肪、蛋白质在内的这几类有机物主要来自于人的排泄物和动植物废料，是城市污水中的主要成分。

　　多糖类从水解开始，经二糖而转为单糖（如葡萄糖），单糖在无氧条件下酵解生成丙酮酸，丙酮酸再在有氧条件下进入三羧酸循环而达到彻底氧化的结果。

　　脂类水解后生成甘油和相应的各种长链脂肪酸、甘油经过一个复杂的磷酸化径路转化为丙酮酸，而长链脂肪酸则发生数次β氧化，由每一次β氧化脱去一个醋酸分子，所以原先的脂肪酸逐渐缩短其链长。在有氧条件下，所生成的丙酮酸和醋酸分子都进入三羧酸循环，最后达到完全氧化。

　　蛋白质在外酶作用下，水解产生氨基酸，氨基酸经脱氨基、β氧化反应后生成小分子脂肪酸，其最后结果也相似于碳水化合物，即在有氧条件下可完全氧化为CO₂和H₂O。

上述脂肪酸β氧化历程在生物降解中有一定的普遍性，具体地说，长链脂肪酸的氧化通常发生在分子中的β碳原子上，且该过程是在多种酶和辅酶作用下完成的。发生的反应如下：

　　脱去两个碳原子后碳链缩短的有机酸可以重复进行β氧化步骤，使碳链不断缩短。

　　总结起来说，糖类、脂肪、蛋白质这三类物质在有氧条件下生物降解的概貌可用图6－5表示。需要指出，在图6－5中还没有将能量转移关系显示出来。

　　2）烃类化合物的生物降解机理

　　这里主要介绍碳氢化合物的生物降解。这类化合物一般具有疏水性和呈高度还原状态这两方面特性，从而对分子渗入细胞过程及微生物生理特性、增殖动力学和氧化机构等产生很大影响。如由于分子呈还原状态，所以降解反应都属氧化反应一类，且在反应中必须有氧存在并有氧化酶作催化引发。

　　（1）烷烃类化合物烷烃是石油化工废水中存在的主要成分，据研究，已知有28属细菌、30属丝状真菌和12属酵母菌共计70属200多个种群能生活在石油中，并能通过生物氧化降解石油。

　　一般在酶作用下，正烷烃分子末端碳原子受到攻击而发生氧化，最初生成物是醇，以后经醛而生成酸，酸再经β氧化径路和三羧酸循环最后转成CO₂和H₂O、整个降解过程可表示如下：

　　（2）烯烃类化合物一般说来，微生物对烯烃类化合物的氧化能力要比芳烃和烷烃强，这种氧化过程所包含的基本反应可能有三种：①烯烃分子上双键端或饱和端碳原子被氧化；②双键发生环氧化；③生成二元醇。对很多研究工作进行归纳后，可得到烯烃类化合物生物降解的如下图式：

　　图中所示各种代谢产物中以饱和与不饱和脂肪酸为主，它们可再经β氧化径路和三羧酸循环而被完全分解。

　　（3）环烷烃类化合物有关这方面的研究还很不彻底，在此仅举几个典型例子如下：