非生物因子对生物降解的影响-应用微生物学

1)物理化学因子

每个微生物菌株对影响生长和活动的生态因素（如温度、pH 值、盐分等）均有耐受范围，有耐受上限和耐受下限。 如果某一环境中有几种降解微生物，就比在同一环境中只有一种降解微生物的耐受范围要宽。 但如果环境条件超出所有定居微生物的耐受范围，降解作用就不会发生。

2)养分供应

（1）碳源

碳源对细菌和真菌的生长很重要。 在土壤、沉积物或水体中通常含碳量很高（1%）。 但是许多碳以微生物不可利用的或缓慢利用的络合形式存在，经常出现碳源是微生物生长限制因子的情况。 有机污染物进入环境后，如果它的浓度比较高，碳源不会成为生长的限制因子；如果浓度较低，其仍是限制因子。 有时污染物浓度看起来很低，实际并非如此，这是由于环境中的污染物未均匀混合。 例如，在原油、汽油或溶剂与环境之间的界面上碳浓度很高。 这时，原来不是限制因子的营养盐类成为高度的限制因子，通常氮和磷缺乏，钾、硫、镁、钙、铁以及微量元素不缺乏。

（2）氮和磷

尽管环境中氮、磷的含量很低时生物降解速率也很低，但是降解仍然可以继续。 这可能与营养物的再生有关，即无机营养物被微生物同化后，再经过细胞溶解或原生动物消化后又转化为无机物。 在这种情况下，降解速率受到限制营养盐的循环速率的支配。 原生动物可能在海洋、湖泊以及土壤中的营养盐再生中起作用。 钙和镁大量存在于内陆的水体中，反应性钙、铁和镁存在于土壤和沉积物中。 这些阳离子改变了磷的有效性。 而且，pH 值会影响水相中钙和镁的磷酸盐性质。 除了氮、磷以外，铁有时会限制微生物分解海上石油的速率，在海水中有效铁浓度经常很低。

（3）生长因子

在环境中可能有降解同一种化合物的几种菌。 当营养缺陷型和原养型菌种共同存在时，生长因子缺乏不会影响降解。 但是如果环境中只有一种或两种降解菌，并且是营养缺陷型，生长因子的供应就会成为限制因子，影响降解速率。 生长因子还会影响提供生长和生物降解碳源的阈值浓度。 混合氨基酸能降低细菌增殖的最低葡萄糖浓度，单种氨基酸可以降低湖水中细菌对酚矿化的阈值。

3)氧气供应(www.xing528.com)

在许多环境条件下，大量基质的降解需要有电子受体充分供应。 通常，氧气是仅有的或优先的电子受体，即只有在好氧条件下才能发生转化作用或是只有专性好氧菌才能进行最快速的转化作用。 当氧气扩散受到限制时，原油和其他烃类的降解速率就受到影响。 受汽油或石油污染的地下水，水相中的氧气会迅速消耗，接着降解变缓，最后停止。 因此，典型的修复策略是增加氧气的供应量，如强制供气、供纯氧或添加过氧化氢等。

有时有机物的生物降解不需要分子氧的供应，在厌氧条件下可由有机物、硝酸盐、硫酸盐或CO2 作为电子受体。 如果环境中的硝酸盐或硫酸盐耗尽，降解反应就会停止，需要重新补充电子受体。

4)多种基质作用

（1）多种基质作用的现象

多种有机质可以同时被利用。 经常是一种基质可以促进第二种基质的降解速率。 这种情况可以发生在环境样品中或生物反应器内，也可以发生在两种微生物的培养物内或纯培养中。同时一种基质也可以减慢第二种基质的降解。

（2）多种基质作用的解释

在自然界，如果两种基质之间不存在相互影响，可能是因为两种不同种微生物有各自不同的基质；当不同的微生物受一些共同因子的限制（如受原生动物捕食、缺氧、缺无机盐）时两种基质之间也会发生影响。 另一种情况是一种微生物正在降解两种化合物，其浓度可能太低而不能进行二次生长。 由于二次生长涉及第一种基质代谢，抑制了分解第二种基质的酶的合成；如果在微生物体内两种碳源的分解代谢或酶调节的机制不受与二次生长有关的生理过程控制的话，二次生长可能是不重要的。

有许多假说解释一种化合物促进另一种化合物的降解，但是大多缺少实验证据。