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[拼音]：shengwu jiangjie
[英文]：bio-degradation
土壤、水體和廢水處理系統中的需氧微生物對天然的和合成的有機物的破壞或礦化作用。
生物降解的研究內容包括生物自身所具有的降解能力，有機物降解難易的規律，水溶性和非水溶性有機物生物降解的機理，以及生物降解的途徑等。
有機汙染物按生物降解可分為兩類：
影響生物降解的因素
生物降解有機化合物的難易程度首先決定於生物本身的特性，同時也與有機物結構特徵有關。結構簡單的有機物一般先降解，結構複雜的一般後降解。具體情況如下：
（1）脂肪族和環狀化合物較芳香化合物容易被生物降解。
（2）不飽和脂肪族化合物(如丙烯基和羰基化合物)一般是可降解的，但有的不飽和脂肪族化合物（如苯代亞乙基化合物）有相對不溶性，會影響它的生物降解程度。有機化合物主要分子鏈上除碳元素外還有其他元素（如醚類、飽和對氧氮乷和叔胺等），就會增強對生物降解作用的抵抗力。
（3）有機化合物分子量的大小對生物降解能力有重要的影響。聚合物和複合物的分子能抵抗生物降解，主要因為微生物所必需的酶不能靠近並破壞化合物分子內部敏感的反應鍵。
（4）具有被取代基團的有機化合物，其異構體的多樣性可能影響生物的降解能力。如伯醇、仲醇非常容易被生物降解，而叔醇則能抵抗生物降解。
（5）增加或去除某一功能團會影響有機化合物的生物降解程度。例如羥基或胺基團取代到苯環上，新形成的化合物比原來的化合物容易被生物降解，而滷代作用能抵抗生物降解。很多種有機化合物在低濃度時完全能被生物降解；而在高濃度時，生物的活動會受到毒性的抑制，酚便是一例。
有機物生物降解的機理
在水中溶解的有機物能否擴散穿過細胞壁，是由分子的大小和溶解度決定的。目前認為低於12個碳原子的分子一般可以進入細胞。至於有機物分子的溶解度則由親水基和疏水基決定的，當親水基比疏水基佔優勢時，其溶解度就大。溶於水的有機醇代謝開始時，羥基被氧化，醇便氧化為酸。在生物代謝中，酸是活化的中間產物，一部分酸被代謝為二氧化碳和水，所產生的能量使剩餘酸轉變為原生質的各種組分。不溶於水的有機質，其疏水基比親水基佔優勢，代謝反應只限於生物能接觸的水和烴的介面處。尾端的疏水基溶進細胞的脂肪部分並進行β－氧化。有機物以這種形式從水和烴的介面處被逐步拉入細胞中並被代謝。微生物和不溶的有機物之間的有限接觸面，妨礙了不溶解化合物的代謝速度。有機物分子中碳支鏈對代謝作用有一定影響。一般情況下，碳支鏈能夠阻礙微生物代謝的速度，如正碳化合物比仲碳化合物容易被微生物代謝，叔碳化合物則不易被微生物代謝。這是因為微生物自身的酶須適應鏈的結構，在其分子支鏈處裂解，其中最簡單的分子先被代謝。叔碳化合物有一對支鏈，這就要把分子作多次的裂解。代謝的步驟越複雜，生化的反應就越慢，代謝作用的速度是由微生物對有機物的適應能力和細胞中酶的濃度決定的。
有機物生物降解途徑
除上述脂肪族的β-氧化途徑外，對環狀化合物和多環芳烴的代謝途徑一般有5種：
（1）在單一氧化酶的催化下氧化有機質。
（2）二羥基化，即有機物降解開始時接受兩個氧原子形成兩個羥基。
（3）在酶的催化下水中的氧原子作為羥基進入基質。
（4）在苯環裂解時必需雙氧化酶催化，使苯核帶上兩個羥基取代物。
（5）對於帶內酯的苯環裂解的代謝順序是先形成內酯，然後水解內酯而達到苯環裂解。研究有機物的降解途徑和形式，可為闡明微生物降解能力，以及為合成生物可降解的農藥和難降解的防腐劑提供依據。
酚是構成芳香物的基本單元，是一種常見的有機汙染物。酚類化合物是通過苯型化合物直接羥基化，需要一個氧分子進行羥基化和環的裂解反應，所以用微生物處理酚的廢棄物，可以採用強烈曝氣法。如果不曝氣，在處理生活汙水時酚將轉化為難聞的氯酚。
多環芳烴汙染對生物有致突變作用和致癌作用。因此引起人們的重視。微生物代謝多環芳烴的途徑為順式羥基化，即需雙加氧酶的作用才能完成，而哺乳動物氧化這類化合物只要一個加氧酶就能完成。以後的反應有一種是加水作用產生反式二氫二醇。因此，微生物能氧化苯並(a)芘為順式9，10-二羥基-9，10-二氫苯並(a)芘，能氧化苯並(a)蒽為順式1，2-二羥基-1，2-二氫苯並(a)蒽，還能氧化聯苯為順式2，3-二羥基-1-苯基環己-4，6-二烯。微生物對萘、菲和蒽的降解途徑與上述類似。
生物降解研究的發展趨勢
（1）研究自然環境中有機汙染物和無機汙染物的生物降解途徑，尋找自然界中具有生物淨化能力的特殊群體，探討生物降解和汙染物的相互作用關係，以便制定消除汙染的措施。
（2）利用遺傳學方法將多種有益的特性基因重組成具有多功能、高降解能力的菌株。
（3）利用酶的固定化技術製備成專一的或多功能的生物催化劑，以降解多種汙染物。如將胰蛋白酶和核糖核酸酶吸附在矽膠或玻璃纖維上，以去除塵埃，阻留和溶化水中帶病毒的粒子。又如將酶吸附在氧化鐵粉末上，酶和汙染物作用後，藉助磁鐵回收利用。
參考書目
I.C.Gunsalus et al.， Degradation of Synthetic Organic MoleculesintheBiosphere (Natural，Pesticidal and Various Other Man-made Compounds），Proceedings of a Conference， San Francisco，June 12～13，1971.
J.M.Sharpley et al.，Proceedings of the Third International Biodegradation Symposium，Applied Science Publishers Ltd.，London，1976.