《环境生物工程》课件

环境生物工程李福利1建筑精选课件环境生物工程李福利1建筑精选课件环境生物工程1.环境中主要污染物2.生物净化与生物废料再生3.微生物与环保4.石油污染的生物治理5.耐热微生物生物脱硫研究2建筑精选课件环境生物工程环境中主要污染物2建筑精选课件环境基本概念境基本概念 在环境科学领域，环境的含义是：以人类社会为主体的外部世界的总体。按照这一定义，环境包括了已经为人类所认识的，直接或间接影响人类生存和发展的物理世界的所有事物。它既包括未经人类改造过的众多自然要素，也包括经过人类改造过和创造出的事物。需要特别指出的是，随着人类社会的发展，环境的概念也在变化。以前人们往往把环境仅仅看作单个物理要素的简单组合，而忽视了它们之间的相互作用关系。进入七十年代以来，人类对环境的认识发生了一次飞跃，人类开始认识到地球的生命支持系统中的各个组分和各种反应过程之间的相互关系。对一个方面有利的行动，可能会给其他方面引起意想不到的损害。3建筑精选课件环境基本概念 在环境科学领域，环境的含义是：以人类社会为主主主 要要 环 境境 污 染染 物物 简 介介一、空气主要一、空气主要污染物染物n1.二氧化硫二氧化硫(SO2)二氧化硫主要由燃煤及燃料油等含硫物二氧化硫主要由燃煤及燃料油等含硫物质燃燃烧产生。生。二氧化硫二氧化硫对人体的人体的结膜和上呼吸道粘膜有膜和上呼吸道粘膜有强烈刺激性另外，烈刺激性另外，二氧化硫二氧化硫对 金属材料、房屋建筑、棉金属材料、房屋建筑、棉纺化化纤织品、皮革品、皮革纸张等制等制品容易引起腐品容易引起腐蚀，剥落、褪色而剥落、褪色而损坏。坏。还可使植物叶片可使植物叶片变黄甚至黄甚至枯死。枯死。n 2.氮氧化物氮氧化物(NOx)NOx污染主要来源于生染主要来源于生产、生活中、生活中 所用的煤、所用的煤、石油等燃料燃石油等燃料燃烧的的产物物(包括汽包括汽车及一切内燃机燃及一切内燃机燃烧排放排放 的的NOx)；其次是来自生；其次是来自生产或使用硝酸的工厂排放的尾气。当或使用硝酸的工厂排放的尾气。当NOx与碳与碳 氢化物共存于空气中化物共存于空气中时，经阳光紫外阳光紫外线照射，照射，发生光化学反生光化学反应，产生生 一种光化学烟一种光化学烟雾，它是一种有毒性的二次，它是一种有毒性的二次污染物。染物。n 3.粒子状粒子状污染物染物 空气中的粒子状空气中的粒子状污染物数量大、成分复染物数量大、成分复杂，它，它本身可以是有毒物本身可以是有毒物 质或是其它或是其它污染物的运染物的运载体。煤烟、工体。煤烟、工业生生产过程中程中产生的粉生的粉尘、建筑和交通、建筑和交通扬尘、风 的的扬尘等，以及气等，以及气态污染物染物经过物理化学反物理化学反应形成的形成的盐类颗粒物。粒物。4建筑精选课件主 要 环 境 污 染 物 简 介一、空气主要污染物1.n4.酸雨酸雨 指降水的指降水的pH值低于低于5.6时，降水即降水即为酸雨。降水酸度酸雨。降水酸度pH4.9时，将，将 会会对森林、森林、农作物和材料作物和材料产生明生明显损害。害。n 5.一氧化碳（一氧化碳（CO）n6.氟化物（氟化物（F）指以气指以气态与与颗粒粒态形成存在的无机氟化物。氟化形成存在的无机氟化物。氟化物物对眼睛及眼睛及 呼吸器官有呼吸器官有强烈刺激，吸入高烈刺激，吸入高浓度的氟化物气体度的氟化物气体时，可引起肺水可引起肺水肿和和 支气管炎。支气管炎。n7.铅及其化合物（及其化合物（Pb）指存在于指存在于总悬浮浮颗粒物中的粒物中的铅及其化合及其化合物。主要来源于汽物。主要来源于汽车排出排出 的的废气。气。铅进入人体，可大部分蓄入人体，可大部分蓄积于于人的骨骼中，人的骨骼中，损害骨骼造血系害骨骼造血系 统和神和神经系系统，对男性的生殖腺也男性的生殖腺也有一定的有一定的损害。引起害。引起临床症状床症状为贫 血、血、末梢神末梢神经炎，出炎，出现运运动和感和感觉异常。我国尿异常。我国尿铅80微克微克/升升为正常正常 值，血，血铅正常正常值小于小于50微克微克/毫升。毫升。5建筑精选课件4.酸雨 指降水的pH值低于5.6时，降水即为酸雨。降水二、地面水主要二、地面水主要污染物染物 1.氨氮氨氮 指以氨或指以氨或铵离子形式存在的化合氨。氨氮主要来源于人和离子形式存在的化合氨。氨氮主要来源于人和动物的物的 排泄物，生活排泄物，生活污水中平均含氮量每人每年可达水中平均含氮量每人每年可达2.54.5公斤。公斤。氨氮是水体中的氨氮是水体中的营养素，可养素，可导致水富致水富营养化养化现象象产生，是生，是水体中水体中 的主要耗氧的主要耗氧污染物，染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。及某些水生生物有毒害。2.石油石油类 主要来源于石油的开采、主要来源于石油的开采、炼制、制、储运、使用和加工运、使用和加工过程。程。石油石油类 污染染对水水质和水生生物有相当大的危害。漂浮在水面上的和水生生物有相当大的危害。漂浮在水面上的油油类可迅速可迅速 扩散，形成油膜，阻碍水面与空气接触，使水中溶解散，形成油膜，阻碍水面与空气接触，使水中溶解氧减少。油氧减少。油类含含 有多有多环芳芳烃致癌物致癌物质，可，可经水生生物富集后危害水生生物富集后危害人体健康。人体健康。3.化学耗氧量（化学耗氧量（COD）是指化学氧化是指化学氧化剂氧化水中有机氧化水中有机污染物染物时所所需氧量。水中有机需氧量。水中有机污染物主要来源于生活染物主要来源于生活污水水 或工或工业废水的排放、水的排放、动植物腐植物腐烂分解后流入水体分解后流入水体产生的。水体中有机生的。水体中有机 物含量物含量过高可降高可降低水中溶解氧的含量，当水中溶解氧消耗殆尽低水中溶解氧的含量，当水中溶解氧消耗殆尽时，水，水 质则腐腐败变臭，臭，导致水生生物缺氧，以至死亡。致水生生物缺氧，以至死亡。6建筑精选课件二、地面水主要污染物 1.氨氮 指以氨或铵离子形式存在的化二、地面水主要二、地面水主要污染物染物4.生化需氧量生化需氧量(BOD5)生化需氧量也是水生化需氧量也是水质有机有机污染染综合指合指标之一，之一，是指在一定温度是指在一定温度(20)时，微生物作用下氧化分解所需的氧量。，微生物作用下氧化分解所需的氧量。其来源、危害同化学其来源、危害同化学 需氧量。需氧量。5.挥发酚酚 水体中的酚水体中的酚类化合物主要来源于含酚化合物主要来源于含酚废水酚水酚类属有毒属有毒污染物，但其毒性染物，但其毒性较低。酚低。酚类化合物化合物对鱼类有毒害作有毒害作 用，用，鱼肉中肉中带有煤油味就是受酚有煤油味就是受酚污染的染的结果。果。6.汞汞 汞（汞（Hg）及其化合物属于）及其化合物属于剧毒物毒物质，可在体内蓄，可在体内蓄积。水体中。水体中汞汞对人体的危害主要表人体的危害主要表现为头痛、痛、头晕、肢体麻木和疼痛、肢体麻木和疼痛 等。等。总汞中的甲基汞在人体内极易被肝和汞中的甲基汞在人体内极易被肝和肾吸收，其中只有吸收，其中只有15%被被脑 吸收，但首先受吸收，但首先受损是是脑组织，并且，并且难以治以治疗，往往促使死亡或，往往促使死亡或遗患患终 生。生。7.氰化物化物 氰化物具有化物具有剧毒。毒。氰化化氢对人的致死量平均人的致死量平均为50微克；微克；氰化化钠约 100微克；微克；氰化化钾约120微克。微克。氰化物化物经口、呼吸道或口、呼吸道或皮肤皮肤进入人体，入人体，极易被人体吸收。急性中毒症状表极易被人体吸收。急性中毒症状表现为呼吸困呼吸困难、痉挛、呼吸衰竭，、呼吸衰竭，导致死亡。致死亡。7建筑精选课件二、地面水主要污染物4.生化需氧量(BOD5)生化需氧量三、噪声三、噪声 从物理定从物理定义而言，振幅和而言，振幅和频率上完全无率上完全无规律的震律的震荡称之称之为噪噪声。声。从从环境保境保护角度而角度而论，凡是人，凡是人们所不需要的声音所不需要的声音统称称为噪声。噪声。噪声的噪声的 显著特点是：无著特点是：无污染物存在、不染物存在、不产生能量生能量积累、累、时间有限、有限、传播不播不远、振振动源停止振源停止振动噪声消失、不能集中治理。噪声来源噪声消失、不能集中治理。噪声来源于交通工具、工于交通工具、工 厂机器厂机器设备、建筑施工和人、建筑施工和人们的社会、家庭活的社会、家庭活动。噪声噪声对人人类的危害个是多方面的，其主要表的危害个是多方面的，其主要表现为对听力的听力的损伤、睡眠干睡眠干扰、人体的生理和心理影响。当人在人体的生理和心理影响。当人在100分分贝左右噪声左右噪声环境中境中 工作工作时会感到刺耳、会感到刺耳、难受，甚至引起受，甚至引起暂时性耳性耳聋。超。超过140分分贝的噪的噪 声会引起眼球的振声会引起眼球的振动、视觉模糊，呼吸、脉膊、血模糊，呼吸、脉膊、血压都会都会发生波生波动，甚至会使全身血管收甚至会使全身血管收缩，供血减少，供血减少，说话能力能力受到影响。受到影响。8建筑精选课件三、噪声8建筑精选课件生物生物净化与生物化与生物废料再生料再生 几个世几个世纪来，人来，人们相信有大气、土壤和水体等相信有大气、土壤和水体等组成成的自然系的自然系统足以吸收人足以吸收人类的生活以及工的生活以及工农业生生产所所产生的各种生的各种废物；物；这种想法在工种想法在工业还不不发达、人口密度不大的达、人口密度不大的时代和代和地区地区还有些道理，但在工有些道理，但在工业高度高度发达、人口密度日益达、人口密度日益增高的今天，增高的今天，这种看法就明种看法就明显落后了；落后了；当代，世界各国也都当代，世界各国也都寻求通求通过立法来解决立法来解决环境境污染染的的问题，即消除、最循，即消除、最循环、再生（、再生（Remove，Recycle、Regeneration）。）。9建筑精选课件生物净化与生物废料再生 几个世纪来，人们相信有大生物生物净化与生物化与生物废料再生料再生 生物生物净化是指利用生物来除去化是指利用生物来除去环境中的生物垃圾和境中的生物垃圾和有毒物有毒物质的的过程。生物垃圾包括工程。生物垃圾包括工农业生生产过程中所程中所产生的生的废弃物，弃物，现在人在人们普遍普遍认为，生物垃圾是制造，生物垃圾是制造许多有多有经济价价值的的产品的原材料品的原材料。在今天人口膨在今天人口膨胀、食品及能源、食品及能源资源不足的情况下，源不足的情况下，对资源的充分再利用就更源的充分再利用就更显得意得意义重大，目前重大，目前这一一问题已已经引起了世界各国的充分重引起了世界各国的充分重视。10建筑精选课件生物净化与生物废料再生 生物净化是指利用生物来除11建筑精选课件11建筑精选课件环境的污染n莫斯科 1993年 格德.鲁德威1973年以后在莫斯科工业区附近，已经出生了90名四肢不全的畸形儿。(国家地理杂志)12建筑精选课件环境的污染莫斯科 1993年 格德.鲁德威1973年以后美国密歇根州铜矿及工厂产生的尾料将湖水染红13建筑精选课件美国密歇根州铜矿及工厂产生的尾料将湖水染红13建筑精选课件战争的污染可怜的伊拉克(from 国家地理杂志)14建筑精选课件战争的污染可怜的伊拉克(from 国家地理杂志)14建酸雨的危害n美国纽约州，阿第伦达克山 1980年 泰德.史匹格尔早春时节的酸雨酸雪污染了河川，造成一场致命的“酸流”，令溪鳟纷纷死于鳃部伤害。(国家地理杂志)15建筑精选课件酸雨的危害美国纽约州，阿第伦达克山 1980年 泰德.史匹现代生物技代生物技术在降解非生物物在降解非生物物质中的中的应用用 环视四周，有毒四周，有毒废弃物弃物给人人们所造成的所造成的环境境问题是是触目惊心的：触目惊心的：据据统计，仅在在1985一年中，全世界所一年中，全世界所产生的有毒生的有毒废弃物五弃物五氯苯（苯（PCP）就达到就达到50000吨；吨；目前，全世界投入生目前，全世界投入生产的化学物的化学物质有有500多万种，多万种，而且而且这个数字个数字还在以每年数千种的速度不断上升。在以每年数千种的速度不断上升。16建筑精选课件现代生物技术在降解非生物物质中的应用 环视四周，现代生物技代生物技术在降解非生物物在降解非生物物质中的中的应用用 过去，人去，人们通常采用焚通常采用焚烧和化学和化学处理理这两种方法来两种方法来处理理这些有毒些有毒废弃物，弃物，遗憾的是憾的是这些方法成本些方法成本较高，高，而且会而且会产生新的生新的污染物染物质。17建筑精选课件现代生物技术在降解非生物物质中的应用 过去，人们现代生物技代生物技术在降解非生物物在降解非生物物质中的中的应用用 到到20世世纪60年代中期，人年代中期，人们发现一些土壤微生物可一些土壤微生物可以降解非生物物以降解非生物物质，例如除草，例如除草剂、杀虫虫剂、制冷、制冷剂等。等。人人们可以通可以通过利用微生物的方法来清除有毒利用微生物的方法来清除有毒废弃物，弃物，这种通种通过微生物降解微生物降解废物的方法物的方法为人人类提供了一种安提供了一种安全有效的方法，且成本低廉。全有效的方法，且成本低廉。18建筑精选课件现代生物技术在降解非生物物质中的应用 到20世纪生物降解途径的基因工程生物降解途径的基因工程 转移移质粒：某一菌株常常局限于分解免疫种化合粒：某一菌株常常局限于分解免疫种化合物，但在物，但在废弃物中通常含有多种化学物弃物中通常含有多种化学物质，因此，因此，很有必要很有必要扩展某一特定菌株的分解范展某一特定菌株的分解范围。最。最简单的的方法是通方法是通过结合作用把合作用把编码不同降解途径的不同降解途径的酶的基的基因因导入同一受体菌中。如果两种入同一受体菌中。如果两种质粒具有同源性，粒具有同源性，那么他那么他们可能会重可能会重组成成为一个大的、具有多种功能一个大的、具有多种功能的融合的融合质粒。粒。19建筑精选课件生物降解途径的基因工程 转移质粒：某一生物降解途径的基因工程生物降解途径的基因工程 Chakrabarty等人在等人在20世世纪70年代首先构建成年代首先构建成功了含有多种降解功能的功了含有多种降解功能的细菌菌株。他菌菌株。他们使用不同使用不同的的质粒来构建能分解石油中的一系列碳粒来构建能分解石油中的一系列碳氢化合物的化合物的菌株，菌株，该菌株被称菌株被称为“Superbug”，因因为它的代它的代谢能力能力远远高于其它菌株。高于其它菌株。20建筑精选课件生物降解途径的基因工程 Chakr生物降解途径的基因工程生物降解途径的基因工程 具体具体实验如下：通如下：通过结合作用，合作用，pCAM质粒粒(具有降解具有降解莰酮功能功能)被被转入含有入含有pOCT质粒（具有辛粒（具有辛烷降解能力）的降解能力）的菌株中，但菌株中，但这两种两种质粒是不相容的，不能作粒是不相容的，不能作为两个独立的两个独立的质粒而共存于同一个粒而共存于同一个细胞中。胞中。经过重重组，这两种两种质粒形成粒形成了一个了一个较小的，同小的，同时具有具有pCAM 和和pOCT的降解功能的的降解功能的单一一质粒。通粒。通过接合作用将接合作用将带有有pNAH的的质粒（具有粒（具有萘降解降解功能）功能）转入含入含pXYL质粒（具有降解二甲苯功能）的菌株粒（具有降解二甲苯功能）的菌株中。中。pNAH质粒于粒于pXYL质粒是相容粒是相容质粒，可在同一宿主菌粒，可在同一宿主菌中共存。然后将中共存。然后将pCAM/OCT融合融合质粒粒转入入pNAH与与pXYL质粒共存的菌株中，粒共存的菌株中，这种新的重种新的重组菌株在原油中比含有菌株在原油中比含有单一一质粒或两种粒或两种质粒的菌株能粒的菌株能够更好的生更好的生长。21建筑精选课件生物降解途径的基因工程 具体实验如微生物与微生物与环保保我我们大家大家谁也不愿意生也不愿意生活在一个充活在一个充满污染的染的环境之中，然而，境之中，然而，环境境污染却有日益加染却有日益加剧的的趋势。22建筑精选课件微生物与环保22建筑精选课件微生物与微生物与环保保 这一方面是源于一方面是源于工工业和和现代文明的代文明的发达；一方面也由于人达；一方面也由于人类尚缺乏尚缺乏环保意保意识和和治理治理环境境污染的有效染的有效方法。方法。全球商全球商业性捕性捕鱼简史史1900年与1995年之比较23建筑精选课件微生物与环保全球商业性捕鱼简史1900年与1995年之比较微生物与微生物与环保保 海上石油泄漏事件海上石油泄漏事件时有有发生；包含着众多有害物生；包含着众多有害物质的的污水大量水大量倾入江河湖海；工厂的黑烟的遮住了美入江河湖海；工厂的黑烟的遮住了美丽的的天空；由天空；由难以分解的一次性塑料袋造成的白色以分解的一次性塑料袋造成的白色污染染总是是令人不安令人不安 24建筑精选课件微生物与环保24建筑精选课件微生物与微生物与环保保 所有所有这一切，依靠工一切，依靠工业及其相关技及其相关技术是是难以解决的，而以解决的，而现代生物技代生物技术在在环境保境保护方面却方面却可以可以发挥它的它的“奇效奇效”。25建筑精选课件微生物与环保25建筑精选课件微生物与微生物与环保保 前面我前面我们已已经谈到到过，微生物本，微生物本领很大。形很大。形形色色的微生物构成的微生物大形色色的微生物构成的微生物大军已已经形成了在形成了在人人类生生产生活的各个生活的各个领域皆能大出域皆能大出风头的的“全能全能选手手”。在。在环境保境保护领域也不例外。域也不例外。26建筑精选课件微生物与环保26建筑精选课件微生物与微生物与环保保n 微生物的生存空微生物的生存空间十分广十分广阔，到，到处都有都有这些小家伙些小家伙寄生的踪迹。十分有意寄生的踪迹。十分有意义的是，微生物通的是，微生物通过自身的代自身的代谢活活动，可以改，可以改变其其赖以寄生的各种物以寄生的各种物质的化学性的化学性质，比，比如如说把把纤维物物质转化化为汽油、沼气等。在种汽油、沼气等。在种类繁多的微繁多的微生物中也不生物中也不难找到可以用来清除找到可以用来清除污水、水、污物中有害物物中有害物质的种的种类，利用它，利用它们对这些有机、无机的些有机、无机的污染物染物质的吸收的吸收转化功能，化功能，对环境保境保护将起到将起到积极的作用。极的作用。27建筑精选课件微生物与环保27建筑精选课件微生物与微生物与环保保n 然而，要有效地清除然而，要有效地清除环境境污染，染，单纯依靠天然微生依靠天然微生物物资源是源是远远不不够的。科学家的。科学家们依靠基因工程、依靠基因工程、细胞融胞融合等高超技合等高超技术，不，不仅对现有微生物种有微生物种类进行反复的行反复的筛选和改造，而且重新和改造，而且重新组建了一批清除建了一批清除污染的染的“尖兵尖兵”。具。具有特殊功能有特殊功能“工程菌工程菌”、“超超级菌菌”，能，能够高效率地分高效率地分解有机解有机污染物，从而将染物，从而将应用生物技用生物技术消除消除环境境污染提高染提高到了一个到了一个崭新的水平。新的水平。28建筑精选课件微生物与环保28建筑精选课件微生物与微生物与环保保 近些年来，能近些年来，能够消除海面上石油消除海面上石油污染的染的“石油菌石油菌”，能，能够分解毒性很分解毒性很强的金属汞化物的新型耐汞的金属汞化物的新型耐汞细菌，甚菌，甚至能至能够把毒性很把毒性很强的有机物，如酚的有机物，如酚类、氰类等分解利用等分解利用的生物工程菌的生物工程菌纷纷应运而生，运而生，显示出了微生物在治示出了微生物在治环境境污染方面的潜在染方面的潜在应用价用价值。比如，科学家比如，科学家们将能降解石油的几种基因，将能降解石油的几种基因，结合合转移到一株假移到一株假单孢菌中，构建成了能菌中，构建成了能够降解多种原油成分降解多种原油成分的的“超超级微生物微生物”。在油田、。在油田、炼油厂、油油厂、油轮以及被石油以及被石油污染了海洋、染了海洋、陆地，它都可以地，它都可以发挥去除石油去除石油污染的效力。染的效力。29建筑精选课件微生物与环保 29建筑精选课件微生物与微生物与环保保 选用能用能够降解降解污染物的微生物，采用生物技染物的微生物，采用生物技术将它将它们富集起来，再将富集起来，再将这些微生物固定在生物膜上，做成生些微生物固定在生物膜上，做成生物反物反应器，安装在器，安装在废水水处理池中，就可能达到理池中，就可能达到净化化污水水的作用。的作用。日本的科学家日本的科学家则研制成了新型的有机研制成了新型的有机废弃物弃物处理装理装置，它是一种高速置，它是一种高速发酵酵处理装置，利用理装置，利用发酵促酵促进剂在在小小时之内就可以使之内就可以使废弃物分解弃物分解发酵，然后再采用烘干酵，然后再采用烘干法法进行行处理，以达到清除理，以达到清除污染物的目的。染物的目的。30建筑精选课件微生物与环保30建筑精选课件微生物与微生物与环保保 n 上面我上面我们讲了微生物可以用来清除地上的了微生物可以用来清除地上的污染。那染。那么，能不能利用微生物来么，能不能利用微生物来净化空气呢？化空气呢？能！早在年，美国人就能！早在年，美国人就获得了得了“利用微生利用微生物物处理理废气气”的的专利。国外在利。国外在这方面方面给予了高度重予了高度重视，做了大量的工作。比如，德国的一家肉做了大量的工作。比如，德国的一家肉类加工厂，把微加工厂，把微生物生物悬浮液当作吸收浮液当作吸收剂，制成一个两，制成一个两级工作的填料塔生工作的填料塔生物吸收装置，来物吸收装置，来净化含有氨、胺、硫、醇、脂肪酸、乙化含有氨、胺、硫、醇、脂肪酸、乙醇和醇和酮等臭味物等臭味物质的的废气。收到了不气。收到了不错的效果。的效果。31建筑精选课件微生物与环保 31建筑精选课件微生物与微生物与环保保 利用微生物消除利用微生物消除环境境污染染还可以与工可以与工农业废弃物的弃物的综合利用合利用结合起来，即合起来，即“变废为宝宝”。这的确是一个容易的确是一个容易被人接受并可被人接受并可获得一定的得一定的经济效益的效益的环境治理途径。境治理途径。比如比如说，我，我们的城市垃圾中含有的城市垃圾中含有许多有机多有机废物，运物，运到到农村，村，经堆肥堆肥处理后，可以成理后，可以成为优良的土壤改良良的土壤改良剂和和优质肥料，因此，高效、快速的堆肥技肥料，因此，高效、快速的堆肥技术，一直是国内，一直是国内外外竞相研究的重点之一。此外，前面提到的从相研究的重点之一。此外，前面提到的从纤维性的性的废弃物中生弃物中生产酒精、沼气作酒精、沼气作为替代燃料，从木材、替代燃料，从木材、纸浆厂排放的厂排放的亚硫酸硫酸盐废液中提取有用的木糖，利用糖厂液中提取有用的木糖，利用糖厂废料生料生产单细胞蛋白等都是胞蛋白等都是变废为宝的典型事例。宝的典型事例。32建筑精选课件微生物与环保 利用微生物消除环境污染还可以与工农业废弃物微生物与微生物与环保保 防患于未然也同防患于未然也同样需要借助于微生物的帮助。比如，需要借助于微生物的帮助。比如，以生物以生物农药代替化学代替化学农药，以生物肥料代替化学肥料，以生物肥料代替化学肥料，不不仅是是农学家和生物学家关注的学家和生物学家关注的话题，也同，也同样是是环境保境保护学家所关注的学家所关注的话题。33建筑精选课件微生物与环保33建筑精选课件微生物与微生物与环保保 总之，微生物在治理之，微生物在治理环境境污染方面，将染方面，将发挥它的神奇它的神奇的、不可替代的作用。的、不可替代的作用。庞大的微生物家族无疑将成大的微生物家族无疑将成为我我们人人类对付付环境境污染的活的武器染的活的武器库。34建筑精选课件微生物与环保34建筑精选课件由于石油中含有的有毒硫杂环、氮杂环所造成的酸雨对森林的破坏和城市光化学污染35建筑精选课件由于石油中含有的有毒硫杂环、氮杂环所造成的酸雨对森林的破坏和由于石油泄漏所造成大批鱼类死亡的可怕景象36建筑精选课件由于石油泄漏所造成大批鱼类死亡的可怕景象36建筑精选课件由于石油污染所造成海鸟死亡的可怕景象37建筑精选课件由于石油污染所造成海鸟死亡的可怕景象37建筑精选课件微生物处理石油污染的效果38建筑精选课件微生物处理石油污染的效果38建筑精选课件石油石油废水中常水中常见的有毒的有毒烃类有机化合物有机化合物39建筑精选课件石油废水中常见的有毒烃类有机化合物39建筑精选课件n石油石油废水中常水中常见的有毒含硫有机化合物的有毒含硫有机化合物40建筑精选课件石油废水中常见的有毒含硫有机化合物40建筑精选课件n 石油石油废水中常水中常见的有毒的含氮有机化合物的有毒的含氮有机化合物41建筑精选课件 石油废水中常见的有毒的含氮有机化合物41建筑精选课件必要性：必要性：生物法生物法处理石油理石油废水比化学法更具有水比化学法更具有竞争力。争力。由于大部分由于大部分噻吩吩类、咔唑类杂环化合物的化学化合物的化学键相当牢固，因此在常相当牢固，因此在常规的温度和的温度和压力下，化学法力下，化学法几乎不可能降解石油几乎不可能降解石油污染染废水中的有机硫、有机水中的有机硫、有机氮及其它氮及其它难以降解的以降解的杂环化合物。化合物。42建筑精选课件必要性：42建筑精选课件在已在已经筛选到的几株特殊微生物基到的几株特殊微生物基础上，研究：上，研究：(1)以以噻吩吩类杂环(Thiophene）作作为模模式式反反应物物，研研究究嗜嗜热、耐耐有有机机溶溶剂细菌菌的的脱脱有有机机的的代代谢反反应机机制制及及其其硫硫杂环降降解的关解的关键基因。基因。一、一、研究内容研究内容43建筑精选课件在已经筛选到的几株特殊微生物基础上，研究：(1)以噻吩类杂环(2)以以CA(Carbozole，简称称CA)作作为模模式式降降解解物物，研研究究一一株株具具有有耐耐有有机机溶溶剂且且能能降降解解攻攻击咔唑能能力力的的细菌菌氮氮杂环代代谢反反应机机制制及及其其某某些些关关键基因。基因。44建筑精选课件(2)以CA(Carbozole，简称CA)作为模式降解物(3)以以十十二二烷烃或或石石蜡蜡为模模式式化化合合物物，研研究究一一株株具具有有油油水水分分离离功功能能的特殊的特殊细菌油水分离机制，菌油水分离机制，为进一步的一步的应用打下理用打下理论基基础。含原油含原油废水的水的处理效果理效果石蜡水的石蜡水的处理效果理效果45建筑精选课件(3)以十二烷烃或石蜡为模式化合物，研究一株具有油水分离功能(4)研究高温嗜研究高温嗜热细菌生菌生长生存生存(大于大于75,好氧)的生理学和降解的生理学和降解杂环和直和直链烷烃化合物的反化合物的反应机制，并分离机制，并分离这些极端微生物的某些特殊功能基因些极端微生物的某些特殊功能基因46建筑精选课件(4)研究高温嗜热细菌生长生存(大于75,好氧)的生理学和硫硫杂环降解微生物降解微生物氮氮杂环降解微生物降解微生物具有油水分离功能的具有油水分离功能的微生物微生物嗜嗜热、抗有机溶、抗有机溶剂特殊特殊微生物微生物(5)糅合上述极端微生物的几个特殊功能基因，糅合上述极端微生物的几个特殊功能基因，构建高效构建高效杂环物降解的工程菌物降解的工程菌47建筑精选课件高效杂环物降解硫杂环降解微生物氮杂环降解微生物具有油水分离功杂环降解微生物高密度降解微生物高密度发酵酵目的基因表达的最佳目的基因表达的最佳诱导方案方案(1)减少昂减少昂贵的的诱导物使用量物使用量(2)增加目的基因的表达增加目的基因的表达 (3)方案：方案：I.无机硫源无机硫源(氮源氮源)有机有机诱导物物II.廉价无机硫源廉价无机硫源(氮源氮源)高密度培养，再高密度培养，再诱导(6)极端微生物和工程菌极端微生物和工程菌发酵工酵工艺优化研究化研究48建筑精选课件杂环降解微生物高密度发酵目的基因表达的最佳诱导方案(1)减硫硫杂环降解微生物降解微生物氮氮杂环降解微生物降解微生物具有油水分离功能的具有油水分离功能的微生物微生物嗜嗜热、抗有机溶、抗有机溶剂特殊特殊微生物微生物(7)提供上述菌株提供上述菌株进行小行小试和和现场石油石油废水水处理中理中试研究研究小小试中中试49建筑精选课件齐鲁石化硫杂环降解微生物氮杂环降解微生物具有油水分离功能的嗜(1)生生长细胞代胞代谢途径的研究：途径的研究：分别以DBT、CA、长链烷烃和其代谢中间衍生物反应物，检测胞内外代谢中间物和末端产物，各种反应物的利用及其代谢产物的产生来判断不同生长条件下的代谢途径和流向。(2)休止休止细胞胞杂环降解途径的研究：降解途径的研究：在非生长体系中，用具有各种活力的休止细胞作为降解杂环的催化剂，分别用DBT、THA、CA、长链烷烃及其代谢中间衍生物作为反应底物，确定生物降解酶催化体系的反应途径。(3)脱脱硫硫基基因因、脱脱氮氮基基因因及及其其它它特特殊殊降降解解基因研究：基因研究：基因的分离，确认，以及该基因在大肠杆菌中的高效表达，该基因产物的特性分析，基因的序列分析，重组体的构建。二、二、研究关研究关键(对对上述特殊微生物，由浅入深，三个上述特殊微生物，由浅入深，三个上述特殊微生物，由浅入深，三个上述特殊微生物，由浅入深，三个层层次展开次展开次展开次展开)：50建筑精选课件(1)生长细胞代谢途径的研究：二、研究关键(对上述特殊微生n(1)微生物油水分离机制的研究：微生物油水分离机制的研究：n 由由于于该研研究究完完全全属属新新发现，很很难找找到到有有价价值的的参参考考报道道。拟从从微微生生物物产生生表表面面活活性性剂或或长链烷烃聚聚集集固固化化现象来探象来探讨。n(2)超高温微生物的超高温微生物的优化培养：化培养：n 由由于于我我们所所获得得的的超超高高温温嗜嗜热耐耐热微微生生物物来来源源于于油油田田微微生生物物，探探讨这些些微微生生物物超超高高温温生生长的的生生理理和和发酵酵工工艺的的优化技化技术是是较为关关键的研究。的研究。三、三、拟解决的技解决的技术难点点51建筑精选课件(1)微生物油水分离机制的研究：三、拟解决的技术难点51建n n 四、四、预期达到的研究目期达到的研究目标n(1)本本项研研究究的的成成功功可可以以填填补多多项特特殊殊菌菌杂环降降解解途途径径研究上的空白。研究上的空白。n(2)可可阐明上述极端微生物明上述极端微生物杂环降解途径和反降解途径和反应机制机制：l生生长体系体系杂环化合物的降解机制；化合物的降解机制；l休止休止细胞胞杂环化合物的降解机制；化合物的降解机制；lDBT、THA、CA和和长链烷烃分分解解途途径径的的酶反反应机机制制及其某些关及其某些关键基因。基因。52建筑精选课件 四、预期达到的研究目标52建筑精选课件n n n(3)该项目的相关的研究内容及研究方法分目的相关的研究内容及研究方法分别可在国内外重要可在国内外重要杂志每年有志每年有4篇以上高篇以上高质量量的的论文文发表。申表。申报23项国内外国内外发明明专利利。n(4)分离、克隆分离、克隆34个具有独立知个具有独立知识产权的的具有特殊降解具有特殊降解杂环功能基因；提供功能基因；提供34株有株有明明显降解降解处理石油理石油废水能力的菌株。水能力的菌株。53建筑精选课件 53建筑精选课件n n n n六、六、预期可期可获得的得的发明明专利等利等知知识产权 根根据据我我们所所掌掌握握的的信信息息资料料，至至少少在在下下列列内内容容可可申申报独独立立的的发明明专利利权(见查新新证明明书)：n(1)耐耐热微生物微生物处理含氮、含硫理含氮、含硫废水；水；n(2)超高温微生物超高温微生物处理石油理石油废水水;n(3)石油石油废水油水分离的微生物技水油水分离的微生物技术；n 如如果果经费充充足足，我我们拟申申报12项国国际专利。利。54建筑精选课件 54建筑精选课件填填补特殊菌特殊菌杂环及有机及有机烃降解的某些研究空白降解的某些研究空白主要研究内容及主要研究内容及预期达到的目期达到的目标总图55建筑精选课件选取3-4株耐有机溶剂、耐高温菌株进行模式化合物研究，降解率八、研究方法与八、研究方法与实施方案施方案n1 研究方法研究方法n(1)定性确定极端微生物可能的定性确定极端微生物可能的杂环降解途径降解途径n 利用GC/MS定性测定杂环降解途径中的各反应物，代谢中间物和最终产物。n(2)定量确定极端微生物定量确定极端微生物杂环降解活力降解活力n 利用GC定量测定各种反应物和产物，同时寻找比色方法，如与Gibbs显色法测定代谢反应终端产物(HBP和DHBP)的方法进行比较。56建筑精选课件八、研究方法与实施方案1 研究方法56建筑精选课件(3)杂环降解基因克隆方案降解基因克隆方案(a)质粒分离：使用热突变或化学突变，验证菌株降解有机污染物的性状是否丢失。如果性状丢失，那它就是由质粒控制的，则提取质粒，通过酶切转化，筛选阳性克隆，获得该DNA片段。反之，则采取下述方案。(b)染色体上目的基因的定位克隆：目的基因在染色体上，采用AFLP分子标记进行基因定位。57建筑精选课件(3)杂环降解基因克隆方案57建筑精选课件发酵设备及检测控制系统 B|Braun公司(4)杂环降解生物催化降解生物催化剂大量制大量制备：用申请者所在课题组从德国贝朗公司引进的计算机全自动控制的2 L发酵罐进行发酵，提供该项研究所需要的大量的具有高降解活力的菌体。58建筑精选课件发酵设备及检测控制系统 B|Braun公司(4)应用用GC-MS研究研究菌株的代菌株的代谢途径途径进行小行小规、中、中试模的模的废水水处理理试验采取的研究方法（技采取的研究方法（技术路路线、实施方案）施方案）总图59建筑精选课件酶的性质及以噻吩为模式物进行有机硫杂环降解研究以咔唑为模式物脱有机硫微生物脱有机硫微生物脱有机氮微生物脱有机氮微生物具有油水分离功能具有油水分离功能的微生物的微生物嗜嗜热、抗有机溶、抗有机溶剂特殊微生物特殊微生物60建筑精选课件微生物技术环境工程化学与化学工程山东大学脱有机硫微生物脱有机耐耐热细菌生物脱有机硫模菌生物脱有机硫模式反式反应体系的研究体系的研究61建筑精选课件耐热细菌生物脱有机硫模式反应体系的研究61建筑精选课件提纲1.生物脱硫的意义和背景2.微生物脱硫的途径3.我们的研究进展4.生物脱硫的实际应用62建筑精选课件提纲生物脱硫的意义和背景62建筑精选课件1.1.生物脱硫背景生物脱硫背景n环境问题已成为影响人类生存的重大问题，化石燃料煤和石油中所含有的硫是环境的主要污染源之一。n微生物脱硫操作简单，成本低。n脱有机硫是一个世界性难题，已受到广泛关注。63建筑精选课件1.生物脱硫背景环境问题已成为影响人类生存的重大问题，化石化石燃料煤和石油中所含有的有机硫和无化石燃料煤和石油中所含有的有机硫和无机硫是机硫是环境的重要境的重要污染源染源n严重性 1998年我国有一半以上城市降水pH低于5.6。华中地区酸雨出现频率大于70%，降水的年均pH低于5.0，酸雨面积占国土面积的30%，是继欧洲、北美后世界第三大中酸雨区。n迫切性 随着能源危机的逐步加剧，开采高硫化石燃料成为必然。高硫化石燃料必须预先经过脱硫处理才能进一步使用。64建筑精选课件化石燃料煤和石油中所含有的有机硫和无机硫是环境的重要污染源严煤炭的化学煤炭的化学结构模型构模型65建筑精选课件煤炭的化学结构模型65建筑精选课件石油大分子的放大石油大分子的放大结构构图66建筑精选课件石油大分子的放大结构图66建筑精选课件有机硫有机硫类型型有机硫化物包括硫醇、硫化物及含硫的杂环化合物如噻吩等，共分为13类,包括176种不同结构，其中噻吩含量最多。67建筑精选课件有机硫类型有机硫化物包括硫醇、硫化物及含硫的杂环化合物如噻吩炼油油过程中物理和化学的除硫成本大程中物理和化学的除硫成本大n原油中大多数的H2S是在油井现场的油气分离过程中除去的。n在炼油厂采用催化裂解和加氢脱硫(HDS)过程，加热到350C后蒸馏除去结合硫，但这些技术需高温、高压，且能耗大。n目前相当多的资金用于石油的物理化学法脱硫上，1993年全世界用于HDS过程的资金达250亿美元。n到下个世纪，随着需求的增加和低硫原油的耗尽，高硫原油将不断增加，因此石油脱硫成为必然。68建筑精选课件炼油过程中物理和化学的除硫成本大原油中大多数的H2S是在油井生物脱有机硫的生物脱有机硫的优势nBDS在常温常压下操作，而且能耗比HDS低70%-80。n该过程还可回收有机磺酸盐等高值化学品，可为炼油厂增加经济效益。采用BDS技术的投资额约为加氢脱硫技术(HDS)的一半，操作费用比HDS低10%-25%。n据报道，采用BDS可使FCC汽油的硫含量从1400ppm降至150ppm(以满足整个汽油组分平均硫质量含量为50ppm的要求)。n从整个汽油组分来讲，炼油厂每m3成品汽油的BDS成本1.59-2.65US$，低于HDS成本。69建筑精选课件生物脱有机硫的优势BDS在常温常压下操作，而且能耗比HDS低2.微生物脱硫的途径以二苯并噻吩为模式化合物的脱硫途径以苯并噻吩为模式化合物的脱硫途径以噻吩为模式化合物的脱硫途径70建筑精选课件2.微生物脱硫的途径以二苯并噻吩为模式化合物的脱硫途径70二苯二苯噻吩吩(Dibenzothiophene,简称称DBT)被作被作为一个脱有机硫一个脱有机硫模式化合物模式化合物来研究来研究n在高馏分油中，超过60%的硫是以二苯噻吩(Dibenzothiophene，简称DBT）及其衍生物的形式存在的，因此实验室一般使用DBT作为生物脱硫研究的模式化合物。71建筑精选课件二苯噻吩(Dibenzothiophene,简称DBT生物脱有机硫代生物脱有机硫代谢途径途径类型型n(1)碳架破坏途径(C-C键被切断)n(2)碳架保留途径(专一地切断C-S键而保留完整的碳架)72建筑精选课件生物脱有机硫代谢途径类型72建筑精选课件(1)(1)碳架破坏途径碳架破坏途径(C-CC-C键被切断被切断)73建筑精选课件(1)碳架破坏途径(C-C键被切断)73建筑精选课件(1)(1)碳架保留途径碳架保留途径(专一地切断一地切断C-SC-S而保留完整的碳架而保留完整的碳架)74建筑精选课件(1)碳架保留途径(专一地切断C-S而保留完整的碳架)苯并噻吩（Benzothiophene，BTH）脱硫代谢途径 nFCC汽油中主要的含硫有机化合物包括BTH及其衍生物，其中BTH占30%。n Finnerty et al.（1983）报道了几株可以利用BTH为专一硫源和碳源进行生长的菌株，不过由于其损失燃料热值而没有应用价值。n近几年发现能够了专一性降解BTH菌株，主要包括戈登氏菌株，类芽孢杆菌，中华根瘤菌以及红球菌。75建筑精选课件苯并噻吩（Benzothiophene，BTH）脱硫代谢途径 FCC汽油中硫化合物的分布及炼制油品要求含硫化合物含硫量(ppm)炼制汽油硫含量(ppm)Mercaptans68Thiophene5266C1-Thiophene66167Tetrahydrothiophene1621C2-Thiophene183233C3-Thiophene12680C4-Thiophene1390Benzothiophene309076建筑精选课件 FCC汽油中硫化合物的分布及炼制油品要求含硫化合物含硫量(微生物脱有机硫BTH降解途径nA是BTHnB是BTH sulfoxidenC，D是BTH sulfonenF是benzoe1,2oxathiin S-xoidenE是o-hydroxystyrenenG是2-(2-hydroxyphenyl)ethan-1-aln微生物包括：n戈登氏菌株（Gordonia sp.）213En类芽孢杆菌（Paenibacillus sp.）A11-2n红球菌（Rhodococcus sp.）T09 n中华根瘤菌（Sinorhizobium sp.）KT55n红球菌KT46277建筑精选课件微生物脱有机硫BTH降解途径A是BTH77建筑精选课件噻吩（吩（Thiophene）代）代谢n噻吩代表了最简单的杂环含硫化合物。n生物处理方法，一般都会导致噻吩的降解，而得到开环的化合物。n至今还没有报道通过硫专一途径脱除噻吩中硫的菌株。78建筑精选课件噻吩（Thiophene）代谢噻吩代表了最简单的杂环含硫化其它含硫化合物的代其它含硫化合物的代谢n硫醇和烷烃化的硫醇。n菌株为排硫硫杆菌（Thiobacillus thioparus），可以通过甲基硫醇氧化酶作用，氧化硫醇定量生成甲醛，S0和过氧化氢。79建筑精选课件其它含硫化合物的代谢硫醇和烷烃化的硫醇。79建筑精选课件3.我们的研究进展筛选获得一株可以脱硫的耐热菌株分析了菌株脱硫的途径克隆了菌株脱硫的基因进行了燃料油脱硫实验室小试80建筑精选课件我们的研究进展筛选获得一株可以脱硫的耐热菌株80建筑精选课件微生物脱有机硫研究的关键 在众多的文献报道和最新的情报资料中我们注意到以下几点：(1)有价值的菌株的获取。我们不能用世界上已被专利保护的菌株用于将来实际的生物脱有机硫工艺中。(2)由于生物脱有机硫技术主要将被用在石油行业上，我们认为所用的菌株最好是耐热性微生物。81建筑精选课件微生物脱有机硫研究的关键 在众多的文献报道和最嗜嗜热耐耐热性微生物的性微生物的优势I.石油炼制过程中的精馏后，即使在HDS后的油品温度也较高。如用耐热性的微生物可省去冷却过程所带来的麻烦，并可提高生物脱有机硫的反应速率；II.耐热微生物所含有的耐温酶类具有重要的生产潜力和应用前景。脱有机硫的耐热微生物酶催化剂热稳定好，反应速度快，较一般常温微生物优势明显；III.已发现的具降解DBT能力的微生物(如红平红球菌、诺卡氏菌)耐热能力较差，仅能在30oC附近生长和脱硫;一些耐热能力较强的假单胞菌、嗜酸热硫化叶菌等微生物能在50oC左右降解DBT，但均仅能攻击C-C键，而不能有效脱除DBT中的有机硫；IV.有必要寻找能耐热、能有效攻击C-S键的微生物，如能从自然界筛选到耐热性具碳架保留途径的脱有机硫菌株最佳，并可填补这一领域的研究空白，具有重要的理论价值和应用前景。82建筑精选课件嗜热耐热性微生物的优势I.石油炼制过程中的精馏后，即使在H菌株特性研究n根据16S rDNA序列分析，在NCBI上检索相近的序列，然后建立系统进化树，菌株X7B和Mycobacterium goodii有最近的亲缘关系。83建筑精选课件菌株特性研究根据16S rDNA序列分析，在NCBI上检索相Phylogenetic trees based upon 16S rDNA sequences of X7BX7B84建筑精选课件Phylogenetic trees based uponX菌株脱硫途径分析a.菌株X7B可以脱除DBT中的硫，生成2-hydroxybiphenyl，该物质进一步被O-Methyltransferase作用，在羟基上甲基化，生成了2-methoxybiphenyl，总结其代谢途径如图。85建筑精选课件菌株脱硫途径分析菌株X7B可以脱除DBT中的硫，生成2-hy菌株X7B代谢DBT的途径OMT86建筑精选课件菌株X7B代谢DBT的途径OMT86建筑精选课件b.针对Benzothiophene，作为模式化合物，进行了降解分析，表明菌株可以利用BTH为唯一硫源生长并脱除其中的硫生成了O-羟基苯乙烯(图)。87建筑精选课件针对Benzothiophene，作为模式化合物，进行了降解菌株X7B代谢BTH的GC/MS分析88建筑精选课件菌株X7B代谢BTH的GC/MS分析88建筑精选课件菌株X7B代谢BTH的GC/MS分析89建筑精选课件菌株X7B代谢BTH的GC/MS分析89建筑精选课件菌株X7B代谢BTH的GC/MS分析90建筑精选课件菌株X7B代谢BTH的GC/MS分析90建筑精选课件菌株X7B代谢BTH的途径o-hydroxystyrene 91建筑精选课件菌株X7B代谢BTH的途径o-hydroxystyrene 菌株脱硫研究进展c.以Thiophene carboxylic acid为模式化合物，进行了菌株代谢THC的途径分析。92建筑精选课件菌株脱硫研究进展以Thiophene carboxylic 菌株代谢THC分析93建筑精选课件菌株代谢THC分析93建筑精选课件推测的THC代谢途径94建筑精选课件推测的THC代谢途径94建筑精选课件菌株脱硫基因克隆a.根据已经发表的红平红球菌IGTS8的脱硫基因序列，设计引物，进行PCR扩增获得了脱硫基因。b.将脱硫基因连接到T载体上，在大肠杆菌宿主进行表达，结果表明菌株可以利用DBT为唯一硫源进行生长，并能够脱除其中的硫生成2-HBP。同时表明不和X7B菌株一样，没有生成2-MBP。证明甲基化的性状是和另外的酶相关。95建筑精选课件菌株脱硫基因克隆根据已经发表的红平红球菌IGTS8的脱硫基因菌株脱硫基因克隆c.根据脱硫基因测序结果，在NCBI检索DszC酶的同原性序列并进行了分析，结果如图。Arensforf等（2002，68(2):691-698,Appl.Environ.Microbiol.）报道，通过定向进化技术，筛选获得一株菌株，可以作用于5MBT，基因测序结果表明，因为一个碱基由G变成T，导致 DszC的261位氨基酸突变（V261F）。96建筑精选课件菌株脱硫基因克隆根据脱硫基因测序结果，在NCBI检索DszC97建筑精选课件97建筑精选课件98建筑精选课件98建筑精选课件DszC酶的系统进化树99建筑精选课件DszC酶的系统进化树99建筑精选课件d.下一步，计划分别克隆表达DszA，B，C酶。准备使用pET表达型载体，并使用镍柱进行亲和纯化。100建筑精选课件下一步，计划分别克隆表达DszA，B，C酶。准备使用pET表高密度培养脱硫催化剂进行燃油生物脱硫试验n高密度培养脱硫催化剂n进行柴油脱硫试验n进行汽油脱硫试验101建筑精选课件高密度培养脱硫催化剂进行燃油生物脱硫试验高密度培养脱硫催化剂n(I)高密度生长和酶诱导二步式工艺：即解除培养中的硫源限制，先用廉价的无机硫酸盐代替有机硫，采用pH、碳源等最优控制技术，使菌体生长产量达到最大(高密度菌体生长)，再用少量的有机硫诱导菌体以制备酶源。n(II)高密度生长和酶诱导一步式工艺：用少量的有机硫作为酶系产生的诱导物，用无机硫作为非限制性硫源高密度生产菌体和过量生产该脱硫催化剂。Biostat B2pO2(%)time(h)Biostat UD50MFCS Controlbfxhgfxchgf生物脱有机硫催化生物脱有机硫催化剂优化生化生产102建筑精选课件(I)高密度生长和酶诱导二步式工艺：即解除培养中的硫源限制，高高浓度脱硫度脱硫细胞培养胞培养优化化不同碳源对菌株生长的影响103建筑精选课件高浓度脱硫细胞培养优化不同碳源对菌株生长的影响103建筑高高浓度脱硫度脱硫细胞培养胞培养优化化不同的浓度甘油对生长的影响104建筑精选课件高浓度脱硫细胞培养优化不同的浓度甘油对生长的影响104建高高浓度脱硫度脱硫细胞培养胞培养优化化不同的氮源浓度对生长的影响105建筑精选课件高浓度脱硫细胞培养优化不同的氮源浓度对生长的影响105建高高浓度脱硫度脱硫细胞培养胞培养优化化pH值恒定流加碳源菌体生长及在线检测参数曲线106建筑精选课件高浓度脱硫细胞培养优化pH值恒定流加碳源菌体生长及在线检处理柴油（535 ppm）含硫化合物检测X7B休止细胞作用于柴油后，GC-AED检测含硫化合物变化。535 ppm72 ppm107建筑精选课件处理柴油（535 ppm）含硫化合物检测X7B休止细胞作用于柴油（535 ppm）中烷烃变化情况GC-FID检测柴油经过生物催化剂处理前后烷烃变化，图中显示烷烃为C12-C25。108建筑精选课件柴油（535 ppm）中烷烃变化情况GC-FID检测柴油BDS汽油脱硫优点a.投资成本比HDS低50，操作成本低15-25b.使用BDS不会降解汽油中的辛烷c.BDS不需要高温高压，可以减少能源消耗d.不产生H2S等副产品e.HDS促使汽油中的一些烯烃饱和，从而降低汽油的辛烷值109建筑精选课件BDS汽油脱硫优点投资成本比HDS低50，操作成本低15-汽油脱硫前后含硫有机化合物的变化110建筑精选课件汽油脱硫前后含硫有机化合物的变化110建筑精选课件汽油脱硫前后烃类物质变化情况脱前脱后111建筑精选课件汽油脱硫前后烃类物质变化情况脱前脱后111建筑精选课件4.实际应用情况 nBDS可广泛用于处理汽油、馏分油、催化裂解原料油、渣油。n采用EBC新技术，还可以生产高价值化学品，增加脱硫的经济效益。n休斯顿能源生物公司（EBC）自从1992年买断了IGT的脱硫技术以