廢水中所有能延緩或完全抑制微生物生長的化學物質統稱為有毒有害物質，或簡稱為毒物。這些毒物在化學性質上可分為有機和無機兩大類。從處理的角度來看，可分為兩類:能被生物處理階段去除和轉化的物質(如H2S、苯酚等。或不穩定的毒物)和不能被生物處理階段去除和轉化的物質(如NaCl、汞、銅等。或穩定的毒物)。毒物對微生物的作用機理主要有:(1)對細胞結構和外膜的損傷。比如70%的乙醇可以使蛋白質凝固，達到殺菌的目的；苯酚、甲酚和表面活性劑作用於細胞外膜，破壞細胞膜的半透性。(2)對酶和重要代謝過程的損害。壹些重金屬(銅、銀、汞等。)對酶有潛在的毒性作用，即使濃度很低。這些重金屬的鹽和有機化合物可以與酶的-SH基團結合，改變這些蛋白質的三級和四級結構。(3)競爭性抑制。當廢水中存在化學結構與代謝產物相似的有機物時，就會發生這種情況。因為兩者都能在酶的活性中心與酶結合，它們的競爭會抑制中間產物的形成，降低酶的催化反應速率。(4)抑制細胞成分的合成。當某些化學物質的結構與細胞成分相似時，就會被細胞吸收同化，導致無功能輔酶的合成或生長停止。這種效應最典型的例子是氨基磺酸。(5)抗生素對核酸的抑制作用。許多抗生素能特異性抑制原核生物的蛋白質合成，如鏈黴素能抑制氨基酸與多肽的正確結合。
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