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為什么要測ORP(三)

發布時間:2022-08-24      點擊次數:99

為什么要測ORP(三)

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氧化還原電位,簡稱ORP (是英文Oxidation-Reduction Potential的縮寫)或EhORP作為介質(包括土壤、天然水、培養基等)環境條件的一個綜合性指標,已沿用很久,它表征介質氧化性或還原性的相對程度。

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各類微生物的最適氧化還原電位范圍


各種化學反應,尤其是生物體細胞內所引起的各種生物化學反應都是在特定的氧化還原范圍內發生和完成的。
好氧微生物一般來說,適宜的氧化還原電位(Eh)為300-400mV,在100mV以上即能生長。
厭氧微生物 只能在Eh100mV以下甚至為負值才能生長。
產甲烷菌(專性厭氧)生長和產甲烷的適宜氧化還原電位(Eh)是 -330mV以下。
兼性厭氧微生物100mV以上時進行好氧呼吸,100mV收下時進行無氧呼吸和發酵作用。


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    對于厭氧微生物來說,環境中低氧化還原電位具有重要性。厭氧微生物之所以要如此低的氧化還原電位才能生長。一個原因是厭氧微生物細胞中無高電位的細胞色素和細胞色素氧化酶等,因而不能推動發生和完成那些只有在高電位下才能發生的生物化學反應,另一方面是由于對厭氧微生物生長所必需的一個或多個酶的-SH只有被完全還原以后,這些酶才能活化或活躍地起酶學功能,因此環境中僅僅無氧的存在仍不足以為厭氧微生物尤其是嚴格厭氧微生物提供有效的生長條件,還必須使環境中的氧化還原電位穩定在厭氧微生物所要求的范圍。當某種厭氧微生物接種于具有比它所要求的氧化還原電位更高的培養基中時,它應激反應是不分化不生長,或者需要一個比正常電位培養基中長很多的滯留期。如果高氧化還原電位只是使厭氧微生物接種物需要長得多的停滯期,那么這種微生物在這個生長停滯期間可以通過代謝由接種時帶入的或存在于培養基中的中間體而降低培養基中氧化還原電位,當然這種氧化還原電位的降低是局部性的,僅限于活躍菌體細胞的周圍

當菌體周圍的氧化還原電位降低到滿足這種微生物以對氧化還原電位的要求時,細胞內活躍的代謝便開始。還原性物質便產生,整個培養基變為厭氧性而達到接入微生物的要求,生長也呈現正常的速率。由于接種物或在細菌細胞內或懸浮于培養基中帶有的物質在相當程度上有助于立即降低菌體周圍的氧化還原電位,因此接種量越大,所攜帶的中間體越多,菌體能起始生長的環境氧化還原電位可超高。在實踐中確也如此,接種量越大,停滯期越短,生長越迅速。但一旦菌體生長之后,環境中的氧化還原電位不再是一個主要控制因子。

圖片微生物生長對氧化還原電位的影響

  微生物在其生長過程中會降低環境的氧化還原電位。好氧微生物、兼性微生物和厭氧微生物都呈現出這種趨勢。其原因在于好氧微生物和兼性微生物在其生命代謝中以氧為最終電子受體,使環境中的氧被水泵而降低環境氧化還原電位;而厭氧微生物和在氧耗盡后的兼性微生物盡管在其生命活動中不利用氧,但是代謝產生的種種還原性產物也使環境中的氧化還原電位降低。

然而各種類型的微生物降低環境中氧化還原電位的速度和程度很不一樣

   好氧微生物在生長的第一小時內并不降低環境中的Eh值,其原因在溶于環境基質中的氧的緩沖效應。當繼續生長時氧化還原電位會出現一個小的低落,而后保持在某一Eh值的水平上。

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而兼性微生物在開始生長的頭幾個小時內,也不降低環境Eh值,這個Eh值將持續穩定的時間要比好氧微生物呈現的長,這可能與兼性微生物耗氧的速度要比好氧微生物低的緣故。兼性微生物耗盡了環境中的氧,使環境由好氧性轉為厭氧性時環境中的氧化還原電位便出現明顯的跌落,兼性微生物的代謝方式也由好氧性轉為厭氧性。

厭氧微生物的生長對于環境氧化電位的影響方式與好氧性微生物和兼性微生物很不相同,它一直要等到環境中氧化還原電位被接種物中產生的還原性物質降低到適宜時才會開始生長。如果環境中的氧化還原電位已經達到或低于接種微生物的生長還原電位的要求,則接種物進入培養基后立即生長。在生長過程中由于不斷形成還原性終產物而使環境氧化還原電位迅速降低,因為某一種微生物在特定的基質中所產生的還原性終產物是特定的,這些還原性終產物的氧化還原電位又有其特定的范圍,因而對于環境氧化還原電位的影響又會限定于某一范圍。


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pH值往往影響氧化還原體系的電位及氧化還原反應速率。pH值越低,O2Cr2O72-越高,為了能增大溶解氧及六價鉻等氧化有機物及還原性無機物之能力,可以適當降低發酵醪的pH,但有諸多負面影響:

所以調節并保持較高的氧化還原電位不一定要降低pH,可以適當提高醪體及水體中的溶解氧,在水體凈化行業也可同時提高氧化物的排入量,這樣可以提高水體的自凈能力。


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