九章微生物生態(tài)學(xué)課件

1、第九章 微生物生態(tài)學(xué)山東教育學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)系微生物學(xué)課程組2022/7/231 微生物與環(huán)境間有著極為密切的關(guān)系，微生物的生命活動(dòng)依賴于環(huán)境，同時(shí)也影響著環(huán)境，研究微生物與環(huán)境之間的關(guān)系，了解它們?cè)谧匀唤绲姆植?，可為人們開發(fā)微生物資源提供理論依據(jù)，以使人們利用微生物在自然界中的作用來改造自然，保護(hù)自然。 微生物之間，微生物與其他生物之間，也存在著相互依存，相互制約的關(guān)系，研究它們之間的關(guān)系，使人類更好地利用微生物，為防治人和動(dòng)植物疾病，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。 2022/7/232 生態(tài)系統(tǒng)：在一定的空間內(nèi)生物的成分和非生物的成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位

2、。生態(tài)學(xué)：研究生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相 互關(guān)系的一門科學(xué)。微生物生態(tài)學(xué)：研究微生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關(guān)系。 各種環(huán)境中的微生物的種類、分布； 微生物和其它生物的關(guān)系； 微生物與物質(zhì)循環(huán)； 微生物與環(huán)境保護(hù)2022/7/233第一節(jié) 微生物在自然界中的分布微生物的特點(diǎn)：個(gè)體微小，代謝營養(yǎng)類型多樣，適應(yīng)能力強(qiáng)微生物在自然界中分布廣泛 一、土壤中的微生物 (一)土壤是微生物的天然培養(yǎng)基 土壤是固體無機(jī)物(巖石和礦物質(zhì))、有機(jī)物、水、空氣和生物組成的復(fù)合物，是微生物的合適生境。是微生物天然培養(yǎng)基。 土壤微生物種類多、數(shù)量多、代謝潛力巨大，是自然界最豐富的微生物資源庫。2022/

3、7/2341.營養(yǎng)豐富2.水分滿足3.酸堿度, 滲透壓4.氧氣5.溫度土壤微生物通過其代謝活動(dòng)可改變土壤的理化性質(zhì),進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化,因此,土壤微生物是構(gòu)成土壤肥力的重要因素.2022/7/2351）土壤微生物的數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，并隨土壤類型的不同而有很大變化。2）土壤微生物的數(shù)量和分布受季節(jié)影響；3）微生物的數(shù)量也與于土層的深度有關(guān)，一般土壤表層微生物最多，隨著土層的加深，微生物的數(shù)量逐步減少。4）土壤中的微生物以細(xì)菌最多，其次位放線菌和霉菌。(二)土壤中微生物分布特點(diǎn)2022/7/236二、水中的微生物（一）淡水微生物1.來源：土壤、空氣、污水或動(dòng)植

4、物尸體等。2.分布特點(diǎn)：1）數(shù)量和種類與接觸的土壤有密切關(guān)系；2）垂直分帶分布3）多是吸附在懸浮在水中的有機(jī)物上及水底； 4）多能運(yùn)動(dòng)，有些具有很異常的形態(tài)（例如柄細(xì)菌）；5）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多對(duì)健康不利的細(xì)菌，因此不宜作為飲用水源；2022/7/237（二）海水微生物1）嗜鹽，真正的海洋細(xì)菌在缺少氯化鈉的情況下是不能生長(zhǎng)的。2）低溫生長(zhǎng)，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌多為嗜冷菌。3）大多數(shù)海洋細(xì)菌為G細(xì)菌，并具有運(yùn)動(dòng)能力。 4）耐高壓（特別是生活在深海的細(xì)菌）。5）更明顯的垂直分層分布（透光區(qū)、無光區(qū)、深海區(qū)、超深淵海區(qū)）2022/7/238三、空氣中

5、的微生物1）無原生的微生物區(qū)系，主要以氣溶膠形式存在；2）來源于土壤、水體及人類的生產(chǎn)、生活活動(dòng)；3）種類主要為真菌和細(xì)菌，一般與其所在環(huán)境的微生物種類有關(guān)；4）數(shù)量取決于塵埃數(shù)量；5）停留時(shí)間和塵埃大小、空氣流速、濕度、光照等因素有關(guān)；6）與人類的關(guān)系：傳播動(dòng)、植物疾病，造成食品及發(fā)酵生產(chǎn)中的污染2022/7/239四、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物1微生物引起的工業(yè)產(chǎn)品的霉腐 大量工業(yè)制品都是用用動(dòng)植物產(chǎn)品作原料來制造的 纖維制品、木制品、革制品、橡膠制品、油漆、卷煙、化妝品等 有些工業(yè)產(chǎn)品如塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用 光學(xué)儀器上的鏡頭，建筑泥漿、鋼纜、地下管道、金屬材料等，各種電

6、訊器材、文物、書畫等也可被多種特殊微生物所破壞。2022/7/23102食品、農(nóng)副產(chǎn)品上的微生物不利方面：由于微生物的生長(zhǎng)繁殖而腐爛、變質(zhì)，不能再食用或使用；病原微生物進(jìn)入人體的重要途徑，引起傳染性疾??；很多微生物在食品、農(nóng)產(chǎn)品上生長(zhǎng)后會(huì)產(chǎn)生對(duì)人有害的毒素；肉毒毒素、黃曲霉素等有利方面：利用特定的微生物制備風(fēng)味食品，如醬制品、米酒、腌酸菜等；2022/7/2311可采用多種方法防止微生物對(duì)食品等的破壞2022/7/2312（五）極端環(huán)境下的微生物1、嗜熱微生物嗜熱微生物是一類生活在高溫環(huán)境中的微生物，如火山口及其周圍區(qū)域、溫泉、工廠高溫廢水排放區(qū)等。兼性嗜熱菌專性嗜熱菌極端嗜熱菌耐熱菌超嗜熱菌

7、 嗜熱菌的類型：2022/7/2313隱蔽熱網(wǎng)菌（Pyrodictium occultum）嗜酸熱硫化葉菌（Sulfolobus acidocaldarius）水生嗜熱桿菌(Thermus aquaticus)2022/7/23142、嗜冷微生物：嗜冷菌：最適生長(zhǎng)溫度低于15耐冷微生物：最適生長(zhǎng)溫度為20-40主要分布于極地、深海、高山、冰窖和冷藏庫3、嗜酸微生物：只能上生活在低pH（4）的條件下耐酸微生物：也可在中性環(huán)境中生長(zhǎng)最適生長(zhǎng)溫度低于154、嗜堿微生物：專性生活在pH10-11的堿性條件下5、嗜鹽微生物：在高鹽濃度下才能生長(zhǎng)6、嗜壓微生物：在高靜水壓環(huán)境中生長(zhǎng)7、抗輻射微生物：對(duì)輻射

8、具有抗性或耐受性。2022/7/2315研究意義：(1)開發(fā)利用新的微生物資源，包括特異性的基因資源；(2)為微生物生理、遺傳和分類乃至生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科許多領(lǐng)域，如：功能基因組學(xué)、生物電子器材等的研究提供新的課題和材料；(3)為生物進(jìn)化、生命起源的研究提供新的材料。 2022/7/2316(六）生物體內(nèi)外的正常菌群1、人體的正常菌群 在正常人體皮膚、粘膜及外界相通的各種腔道（如口腔、鼻咽腔、腸道和泌尿道）等部位，存在著對(duì)人體無害的微生物群，包括細(xì)菌、真菌、螺旋體、支原體等。 在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中，微生物群的內(nèi)部及其與宿主之間互相依存、互相制約，形成一個(gè)能進(jìn)行物質(zhì)、能量等交流的動(dòng)態(tài)平衡的微生態(tài)系統(tǒng)

9、，常稱之為正常菌群2022/7/2317 人體各部位常見的正常菌群皮膚：表皮葡萄球菌、類白喉?xiàng)U菌、綠膿桿菌、恥垢桿菌等口腔：鏈球菌（甲型或乙型）、乳酸桿菌、螺旋體、梭形桿菌、白色念球菌、（真菌）表皮葡萄球菌、肺炎球菌、奈瑟氏球菌、類白喉?xiàng)U菌等胃：正常一般無菌腸道：類桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌、厭氧性鏈球菌、糞鏈球菌、葡萄球菌、白色念球菌、乳酸桿菌、變形桿菌、破傷風(fēng)桿菌、產(chǎn)氣莢膜桿菌等鼻咽腔：甲型鏈球菌、奈氏球菌、肺炎球菌、流感桿菌、乙型鏈球菌、葡萄球菌、綠膿桿菌、大腸桿菌、變形桿菌等眼結(jié)膜：皮表葡萄球菌、結(jié)膜干燥桿菌、類白喉?xiàng)U菌等陰道：乳酸桿菌、白色念球菌、類白喉?xiàng)U菌、大腸桿菌等尿道：表皮葡萄球

10、菌、類白喉?xiàng)U菌、恥垢桿菌等2022/7/2318 眼睛: 1g鼻腔: 10g口腔: 20g皮膚: 200g肺: 20g腸道: 1000g生殖道: 20 g 總量:1271g正常人體微生物的數(shù)量2022/7/2319正常菌群對(duì)人體的作用營養(yǎng)作用:正常菌群的營養(yǎng)來自宿主組織細(xì)胞的分泌液、脫落細(xì)胞，以及某些腔道中的食物碎屑和殘?jiān)?。菌群的代謝產(chǎn)物除供給細(xì)菌自身利用外，一部分可以被宿主吸收利用。例如，過去外科醫(yī)生不太重視腸道正常菌群中的大腸埃希氏菌能合成B族維生素和維生素K的功能，所以在腸道手術(shù)后為避免發(fā)生感染，常用抗生素作預(yù)防性治療，結(jié)果是手術(shù)后感染是防止了，病人卻出現(xiàn)了厭食和貧血等維生素B和K的缺

11、乏癥，因?yàn)榇竽c桿菌也被抗生素殺死了。所以現(xiàn)在遇到這類需施行腸道手術(shù)的患者，在給予廣譜抗生素預(yù)防術(shù)后感染的同時(shí)，必須補(bǔ)充足量的微生素B和維生素K。2022/7/2320免疫作用正常菌群的細(xì)胞中，有許多成分可以促進(jìn)宿主免疫器官的發(fā)育成熟。有學(xué)者曾經(jīng)做過實(shí)驗(yàn)，他們把剛孵化出來的小雞分成兩組，一組放在沒有細(xì)菌的環(huán)境中生活，成為無菌雞；另一組讓它們正常生活，即帶菌雞。結(jié)果發(fā)現(xiàn)無菌雞的小腸和回肓部的淋巴結(jié)都要比普通帶菌雞的少80%左右。如果將這些無菌雞暴露在普通有菌的環(huán)境中飼養(yǎng)，使之建立正常菌群，則經(jīng)2周后，它們的免疫器官的發(fā)育和功能就可與普通雞相近。此外，有些正常菌群的細(xì)胞組分與病原菌的相同，因此，它們

12、能刺激宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生像抗體一類的免疫物質(zhì)，這些免疫物質(zhì)也能對(duì)抗相應(yīng)病原菌的侵襲。2022/7/2321生物拮抗作用將活的鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella typymuriumi）喂給小鼠，如果要使小鼠發(fā)病死亡，需要10萬個(gè)細(xì)菌；如果先給小鼠口服鏈霉素，把小鼠腸道中的正常菌群都?xì)⑺?，則只要10個(gè)活菌就可置試驗(yàn)鼠于死地。兩者菌量竟相差1萬倍，表明正常菌群有拮抗病原菌作用。這種現(xiàn)象在人類中也可以見到，例如大腸埃希氏菌、變形桿菌、腸球菌等正常菌，可以抵抗引起痢疾和傷寒的志賀菌和傷寒沙門菌等病原菌。我們把這種現(xiàn)象稱為生物拮抗。2022/7/2322生物拮抗的方式有多種。乳桿菌、大腸埃希氏菌等能產(chǎn)生

13、細(xì)菌素，可以抑制一些腸道病原菌的生長(zhǎng)；某些真菌、放線菌能產(chǎn)生抗生素，抑制或殺死不同種的敏感病原菌；口腔中的血鏈球菌、陰道的乳桿菌能產(chǎn)生具有殺傷作用的過氧化氫；腸道正常菌群中，99%以上是厭氧菌，它們依靠其數(shù)量上的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在營養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面壓倒處于劣勢(shì)的需用氧性病原菌。還有一種方式稱為占位性保護(hù)?，F(xiàn)在已經(jīng)知道，病原菌侵入宿主機(jī)體后，首先要以其特殊結(jié)構(gòu)（配體）和機(jī)體的粘膜上皮細(xì)胞表面的特異性受體相結(jié)合。也就是說，病原菌和宿主細(xì)胞粘附在一起是引起感染的第一步。如果這些細(xì)胞受體早已被正常菌群的配體結(jié)合而“占位”，那么后來的病原菌就無“位”可結(jié)合，當(dāng)然不可能形成感染了。2022/7/2323抗衰老作用現(xiàn)在

14、一般認(rèn)為，衰老是由于體內(nèi)積累了過多的有毒的化學(xué)物質(zhì)自由基。雙歧桿菌、乳桿菌、腸球菌等腸道正常菌群產(chǎn)生的超氧化物歧化酶（SOD），可以催化宿主體內(nèi)自由基的歧化反應(yīng)，消除自由基毒性，保護(hù)細(xì)胞免受活性氧的損傷，因此具有一定的抗衰老作用。其它作用腸道正常菌群有一定的抗腫瘤作用。其原因是這些正常菌群能產(chǎn)生多種酶，降解腸道內(nèi)致癌物或可以轉(zhuǎn)變成致癌物的物質(zhì)成為無害物質(zhì)；它們還可以激發(fā)免疫功能，調(diào)動(dòng)處于待命狀態(tài)的巨噬細(xì)胞等人體衛(wèi)士圍殲病原菌。2022/7/2324條件致病菌 人體的正常微生物菌群一旦進(jìn)入非正常聚居部位，或生態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而引起人類疾病的微生物。在一定條件下，正常菌群中的細(xì)菌也能使人患?。海?）

15、由于機(jī)體的防衛(wèi)功能減弱,引起自身感染。例如皮膚粘膜受傷（特別是大面積燒傷）、身體受涼、過度疲勞、長(zhǎng)期消耗性疾病等，可導(dǎo)致正常菌群的自身感染；（2）由于正常菌群寄居部位的改變，發(fā)生了定位轉(zhuǎn)移，也可引起疾病。例如大腸桿菌進(jìn)入腹腔或泌尿道，可引起腹膜炎、泌尿道感染。人體表面的正常菌群，一旦它們進(jìn)入傷口也會(huì)引起感染。2022/7/2325菌群失調(diào) 在正常情況下，人體和正常菌群之間以及正常菌群中各細(xì)菌之間，保持一定的生態(tài)平衡。 如果生態(tài)平衡失調(diào)，以至機(jī)體某一部位的正常菌群中各細(xì)菌的比例關(guān)系發(fā)生數(shù)量和質(zhì)量上的變化，稱為菌群失調(diào)。菌群失調(diào)的常見誘因： 主要是使用抗生素、同位素、激素、患有慢性消耗性疾病時(shí)腸道

16、、呼吸道、泌尿生殖道的功能失常也是重要原因。去除誘因后一般可使菌群復(fù)常，也有長(zhǎng)期失調(diào)難于逆轉(zhuǎn)的情況。2022/7/2326常見的菌群失調(diào)癥有：（1）耐藥性葡萄球菌繁殖成優(yōu)勢(shì)菌而發(fā)生腹瀉，偶爾發(fā)生致死性葡萄球菌膿毒血癥；（2）變形桿菌和假單胞菌生長(zhǎng)旺盛并侵入組織發(fā)生腎炎或膀胱炎；（3）白色念珠菌大量繁殖，引起腸道、肛門或陰道感染，也可發(fā)展成全身感染；（4）艱難梭菌在結(jié)腸內(nèi)大量繁殖，并產(chǎn)生一種腸毒素及細(xì)菌毒素，導(dǎo)致假膜性腸炎。 可以通過口服某些活的微生物制劑來治療由于正常菌群失調(diào)而導(dǎo)致的腹瀉，例如，含蠟狀芽孢桿菌（B cereus）的“促菌生”，含地衣芽孢桿菌的“整腸生”等，它們都是通過芽孢桿菌的

17、生長(zhǎng)，為腸道重新創(chuàng)造良好的厭氧環(huán)境，促使腸道內(nèi)正常的厭氧菌的生長(zhǎng)繁殖，這類活微生物制劑又稱微生態(tài)制劑。 微生態(tài)制劑一般用于恢復(fù)腸道內(nèi)的正常生態(tài)環(huán)境，若腸道功能正常，一般不需要服用。2022/7/23272、無菌動(dòng)物和悉生生物無菌動(dòng)物：是指不能檢出任何活的微生物和寄生蟲的動(dòng)物悉生生物：指整個(gè)個(gè)體不攜帶或只攜帶已知微生物的生物種 類飼養(yǎng)方法說明附 記無菌動(dòng)物隔離系統(tǒng)以封閉的無菌技術(shù)取得，用現(xiàn)有方法不能檢出任何微生物和寄生蟲的動(dòng)物悉生動(dòng)物隔離系統(tǒng)確知所帶的微生物叢（植物的和動(dòng)物的）經(jīng)特殊飼養(yǎng)的動(dòng)物。確知所帶有的微生物無特定病原體動(dòng)物屏障系統(tǒng)沒有指定的致病性微生物和寄生蟲的動(dòng)物。確知不帶有的微生物通常

18、動(dòng)物開放系統(tǒng)不明確所帶的微生物、寄生蟲的動(dòng)物，稱普通動(dòng)物，但不得帶有人畜共患的傳染病病原體。對(duì)微生物帶有情況不明確2022/7/23283、根際微生物和附生微生物根際微生物：生活在植物根系周圍土壤中的微生物， 為正常菌群，多為G- 細(xì)菌附生微生物：生活在植物地上部分表面的微生物2022/7/2329第二節(jié) 微生物與生物環(huán)境之間的關(guān)系 在自然界中，各種微生物極少單獨(dú)存在，總是較多地聚在一起，也常常與其他生物出現(xiàn)在一個(gè)限定的空間內(nèi)，它們之間可能發(fā)生相互作用，并由此構(gòu)成微生物以及微生物與其他生物間非常復(fù)雜而多樣化的關(guān)系。一、互生定義：兩種生物可以獨(dú)立生活。也可以形成相互的聯(lián)合，對(duì)一方有利，或雙方都有

19、利。2022/7/2330（一）微生物間的互生關(guān)系 固氮菌和纖維素分解菌，兩者互生關(guān)系較為典型，固氮菌可利用纖維素分解菌產(chǎn)生的有機(jī)酸作為碳源和能源而大量繁殖，并進(jìn)行固氮；使纖維素分解菌也避免因?yàn)樽陨泶x產(chǎn)物積累過多而中毒；同時(shí)可利用固氮菌前提的氮素營養(yǎng)物質(zhì)，生長(zhǎng)更加旺盛。增強(qiáng)了分解纖維素的能力。由于它們的互生關(guān)系，提高了土壤的肥力。2022/7/2331（二）微生物與人及動(dòng)物間的互生關(guān)系 人及動(dòng)物與其正常菌群即是互生關(guān)系。在人體腸道中，正常菌群可以完成多種代謝反應(yīng)，對(duì)人體生長(zhǎng)發(fā)育有重要意義，而人體的腸道則為微生物提供了良好的生態(tài)環(huán)境。（三）微生物與高等植物之間的互生關(guān)系 根際微生物與高等植物間

20、也為互生關(guān)系。植物根在生長(zhǎng)過程中，向周圍土壤中分泌各種有機(jī)物質(zhì)，并有些脫落物，都為微生物提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)，植物發(fā)達(dá)的根系改善了土壤結(jié)構(gòu)，水分和空氣條件，有利于微生物的生長(zhǎng)。2022/7/2332二、共生定義：兩種微生物緊密地生活在一起，彼此依賴，相互為對(duì)方創(chuàng)造有利的生存條件。特點(diǎn)：在生理上相互分工，互換代謝活動(dòng)的產(chǎn)物； 在組織上形成了新的結(jié)構(gòu)，一旦彼此分離，各自就不能很好地生活。2022/7/2333（一）微生物間的共生典型的例子是地衣。地衣組成：真菌（子囊菌，擔(dān)子菌）、單細(xì)胞藻類（綠藻，藍(lán)藻）。地衣的結(jié)構(gòu)：形成有固定形態(tài)的葉狀結(jié)構(gòu)，真菌無規(guī)則地纏繞藻類細(xì)胞，或二者組成一定的層次排列。地衣的

21、代謝：地衣中的真菌和藻類已形成特殊形態(tài)的整體了，在生理上相互依存，真菌營異養(yǎng)生活，藻類制造養(yǎng)料，真菌提供水分、無機(jī)鹽供藻類光合作用。 2022/7/2334葉狀地衣 （南極石耳） 殼狀地衣 （南極中國長(zhǎng)城站海邊崖巖上的地衣群落） 殼狀地衣 （南極麗石黃衣，紅色和赤星衣，米黃色） 殼狀地衣 （南極的癭茶漬衣） 2022/7/2335（二）微生物與植物間的共生體1、根瘤：豆科植物與固氮菌共生、非豆科植物與放線 菌共生。 根瘤菌固定大氣中的氮?dú)?，為植物提供氮素養(yǎng)料，而豆科植物根的分泌物能刺激根瘤菌的生長(zhǎng)，同時(shí)，還為根瘤菌提供保護(hù)和穩(wěn)定的生長(zhǎng)條件。 2022/7/23362、菌根菌和植物 菌根：有些真

22、菌能夠在一些植物的根上發(fā)育，菌絲體著生根的表面或侵入根內(nèi)，形成兩種生物的共生體菌根。 能夠與植物共生形成菌根的真菌，稱為菌根菌。菌根菌包括藻狀菌，子囊菌和半知菌。以擔(dān)子菌為最多。能與真菌共生的植物有種。例如蘭科植物的種子若無菌根菌的共生就無法發(fā)育，杜鵑科植物的幼苗若無菌根菌的共生就不能存活。 2022/7/2337菌根作用：幫助植物吸收水分和養(yǎng)料； 調(diào)節(jié)植物代謝； 增強(qiáng)植物抗病能力菌根的種類：（1）外生菌根：主要分布于木本的喬、灌木；可形成菌套；或哈蒂氏網(wǎng)（2）內(nèi)生菌根：菌絲體存在于根皮層薄壁細(xì)胞之間，并且進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，而在根系較少，因此具內(nèi)生菌根的植物，一般都保留著根毛。 最常見和最重要的是

23、泡囊-叢枝狀菌根2022/7/2338（三）微生物與動(dòng)物共生 1、微生物與昆蟲的共生：外共生：例如白蟻與其腸道內(nèi)的微生物之間的共生食木質(zhì)的白蟻?zhàn)陨聿⒉荒芊纸饫w維素，必須依賴腸道內(nèi)共生的原生動(dòng)物和細(xì)菌通過厭氧發(fā)酵過程來分解纖維素。內(nèi)共生：昆蟲與其細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌這些細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌能為宿主提供B族維生素，使昆蟲能以缺乏維生素的植物為生。2022/7/23392、瘤胃微生物 牛羊等反芻動(dòng)物，草是主要飼料，但它們本身沒有分解纖維素的能力，而是靠瘤胃微生物幫助分解，使纖維素變成能被牛羊吸收的糖類。 反芻動(dòng)物有四個(gè)胃，前兩個(gè)胃叫瘤胃和網(wǎng)胃，后兩個(gè)胃叫瓣胃和皺胃，瘤胃和網(wǎng)胃是草料暫時(shí)貯存，分解，加工的

24、場(chǎng)所，5.86.8之間，適宜微生物生長(zhǎng)，有大量的纖維素、淀粉、脂肪分解菌。 當(dāng)草料到達(dá)瘤胃和網(wǎng)胃時(shí)，首先是纖維素菌將纖維素分解為纖維二糖、葡萄糖被其他微生物吸收利用轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生乳酸，丁酸、脂肪酸等有機(jī)酸和；等氣體，前兩個(gè)胃沒有消化完的草料進(jìn)入后兩胃，由其分泌蛋白酶消化分解產(chǎn)生氨基酸、維生素等。被動(dòng)物體吸收利用。 2022/7/2340三、寄生定義：一種生物侵入另一種生物體內(nèi)吸取自己所需要的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，在一定的條件下對(duì)后者造成損害或死亡的現(xiàn)象。類型：專性寄生（寄生物離開寄主不能生活）兼性寄生（寄生物可離開寄主營腐生生活）或細(xì)胞內(nèi)寄生、細(xì)胞外寄生 2022/7/2341（一）微生物間的寄生

25、關(guān)系1、噬菌細(xì)菌：一種細(xì)菌可以寄生在另一種細(xì)菌體內(nèi)，如食菌蛭弧菌能寄生在大腸桿菌等許多-菌體內(nèi)。2、真菌間：一種真菌寄生在另一種真菌間較普遍，其方式：（1）寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再纏繞致死（2）有些寄生真菌不分泌毒素，由菌絲將寄主的菌絲緊緊地纏繞起來，由接觸部位侵入寄主菌絲內(nèi)，吸收營養(yǎng)使之死亡。（3）還有些寄生真菌將菌絲或吸器伸到寄主真菌絲內(nèi)或寄生菌絲與寄主菌絲接觸，溶解寄主細(xì)胞膜，吸取其營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。 2022/7/2342寄生型的放線菌照片 真菌寄生于其它真菌中的照片 A. 木霉寄生于馬鈴薯絲核菌的菌絲內(nèi)B. 盤菌寄生于毛霉菌絲上 2022/7/2343（二）微生

26、物對(duì)植物的寄生 微生物對(duì)植物的寄生很普遍，這是植物發(fā)生病害的重要原因，能引起植物病害的微生物稱為植物病原微生物。 植物或染病微生物發(fā)病后，出現(xiàn)變色，組織壞死，萎蔫和畸形等癥狀，能引起植物病害的有真菌、細(xì)菌、病毒等。2022/7/23441、植物病害中以真菌病害為主，占擔(dān)子菌綱病原菌能引起小麥鐵銹病，和黑穗病。半知菌類可引起棉花炭疽病，立枯病，黃萎病，水稻稻瘟病等。藻菌綱可引起馬鈴薯與蕃茄晚疫病。子囊菌綱可引起大麥和蘋果白粉病等。2、菌性植物病害占。大多為無芽孢，具鞭毛菌。如假單胞桿菌屬，黃桿菌屬，土壤桿菌屬，棒桿菌屬和歐文氏菌屬等，這些病原菌主要從植物氣孔等自然孔口和傷口侵入植物體內(nèi)，寄生在組

27、織細(xì)胞間或?qū)Ч苤?，引起傳染病害?2022/7/2345（三）微生物對(duì)人與動(dòng)物的寄生 微生物在人體和動(dòng)物體內(nèi)寄生引起人與動(dòng)物的傳染病，這些微生物稱為動(dòng)物病原微生物。 常見的畜禽傳染病有炭疽病，口蹄疫，豬瘟，雞瘟病等。 病原微生物寄生在有益的動(dòng)植物體內(nèi)會(huì)給人們?cè)斐山?jīng)濟(jì)損失，寄生有害在動(dòng)物體內(nèi)，則對(duì)人類是有益的，可以加以利用。如微生物寄生在有害昆蟲體內(nèi)，引起害蟲致病死亡，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展是有利的，昆蟲病原菌包括細(xì)菌真菌病毒等幾類。 目前利用微生物消滅農(nóng)業(yè)害蟲已成為微生物防治的一個(gè)重要方面?，F(xiàn)被人們利用的微生物有蘇云金桿菌等細(xì)菌、白僵菌等真菌及昆蟲病毒等。 2022/7/2346 2022/7/2347

28、四、拮抗定義：一種微生物生命活動(dòng)中，通過產(chǎn)生某些代謝產(chǎn)物或改變環(huán)境條件，能抑制其它微生物的生長(zhǎng)繁殖，或毒害殺死其它微生物的現(xiàn)象。類型：1、非特異拮抗關(guān)系如乳酸菌能產(chǎn)生乳酸，能抑制腐敗菌的生長(zhǎng)，酸菜泡菜不易爛就因如此。這種抑制作用沒有特定專一性，對(duì)不耐酸的菌都有抑制作用。2、特異拮抗關(guān)系一種微生物在生命活動(dòng)中，能產(chǎn)生某種或某類特殊代謝產(chǎn)物，具有選擇性地抑制或殺死其它種微生物前種菌稱為抗生菌，后者稱為敏感菌，拮抗性物質(zhì)稱抗生素。如青霉素產(chǎn)生與病原菌之間關(guān)系。 2022/7/2348五、捕食定義：一種大型的生物直接捕捉、吞食其他小型生物來滿足生存需要的現(xiàn)象。類型：1、原生動(dòng)物：捕食水體和土壤中的細(xì)菌

29、，放線菌，真菌的孢子及單細(xì)胞藻類為食。2、捕食性真菌：捕食線蟲。2022/7/2349第三節(jié) 微生物與自然界物質(zhì)循環(huán)自然界的物質(zhì)處于由無機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，再由有機(jī)物轉(zhuǎn)化成無機(jī)物的往復(fù)循環(huán)之中。無機(jī)物有機(jī)物光合作用分解作用生產(chǎn)者：從無機(jī)物合成有機(jī)物，如植物、微生物消費(fèi)者：利用有機(jī)物進(jìn)行生活，如動(dòng)物分解者：分解有機(jī)物成無機(jī)物，如微生物2022/7/2350微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位1、微生物是有機(jī)物的主要分解者；微生物最大的價(jià)值也在于其分解功能。它們分解生物圈內(nèi)存在的動(dòng)物和植物殘?bào)w等復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)，并最后將其轉(zhuǎn)化成最簡(jiǎn)單的無機(jī)物，再供初級(jí)生產(chǎn)者使用。2、微生物是物質(zhì)循環(huán)中的重要成員；微生物參與所有的物

30、質(zhì)循環(huán)，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物質(zhì)的循環(huán)中，微生物是主要的成員，起主要作用；而一些過程只有微生物才能進(jìn)行，起獨(dú)特作用；而有的是循環(huán)中的關(guān)鍵過程，起關(guān)鍵作用。2022/7/23513、微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者；光能營養(yǎng)和化能營養(yǎng)微生物是生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，它們具有初級(jí)生產(chǎn)者所具有的二個(gè)明顯特征，即可直接利用太陽能、無機(jī)物的化學(xué)能作為能量來源，另一方面其積累下來的能量又可以在食物鏈、食物網(wǎng)中流動(dòng)。4、微生物是物質(zhì)和能量的貯存者；微生物和動(dòng)物、植物一樣也是由物質(zhì)組成和由能量維持的生命有機(jī)體。在土壤、水體中有大量的微生物生物量，貯存著大量的物質(zhì)和能量。5、微生物在地球生

31、物演化中的作用；微生物是最早出現(xiàn)的生物體，并進(jìn)化成后來的動(dòng)、植物。藻類的產(chǎn)氧作用，改變大氣圈中的化學(xué)組成，為后來動(dòng)、植物出現(xiàn)打下基礎(chǔ)。2022/7/2352一、微生物在碳素循環(huán)中的作用 微生物在碳素循環(huán)中具有非常重要的作用，它們既參與固定CO光合作用，又參與再生CO的分解作用。1、光合作用：參與光合作用的微生物主要是藻類，藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌，它們通過光合作用，將大氣中和水體中的合成為有機(jī)碳化物。特別是在大多數(shù)水生環(huán)境中，主要的光合生物是微生物，在有氧區(qū)域以藍(lán)細(xì)菌和藻類占優(yōu)勢(shì)；而在無氧區(qū)域則以光合細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)。2、分解作用：自然界有機(jī)碳化物的分解，主要是微生物的作用。陸地和水域在有氧條件中，通過好氧

32、微生物分解被徹底氧化為CO；無氧條件通過厭氧微生物發(fā)酵被不完全氧化成有機(jī)酸、甲烷、氫和CO 。能分解有機(jī)碳化物的微生物很多，主要有細(xì)菌、真菌和放線菌。 2022/7/2353碳素循環(huán)包括CO的固定:綠色植物和微生物通過光合作用固定自然界中的CO，合成有機(jī)物碳化物。CO的再生:動(dòng)物、植物和微生物進(jìn)行呼吸作用獲得能量，同時(shí)放了CO。 動(dòng)、植物和微生物尸體等有機(jī)碳化物被微生物分解時(shí)，產(chǎn)生大量CO 2022/7/2354參照?qǐng)DP213圖9-32022/7/2355二、微生物在氮素循環(huán)中的作用 氮素是構(gòu)成生物體的另一種必需元素，自然界中的氮素循環(huán)包括許多轉(zhuǎn)化作用?？諝庵械牡?dú)獗还痰⑸锛爸参锱c微生物的

33、共生體固定成氨態(tài)氮，經(jīng)過硝化微生物的作用轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，后者被植物或微生物同化成有機(jī)氮化物。動(dòng)物食用含氮的植物，又轉(zhuǎn)變成動(dòng)物體內(nèi)的蛋白質(zhì)。動(dòng)物、植物、微生物的尸體及排泄物被微生物分解后，又以氨的形式釋放出來，這種過程叫做氨化作用。由硝化菌產(chǎn)生的硝酸鹽在無氧條件下被一些微生物還原成為氮?dú)猓匦禄氐酱髿庵?，開始新的氮素循環(huán)。2022/7/2356大氣體積中約有是分子態(tài)氮，但所有植物、動(dòng)物和大多數(shù)微生物都不能直接利用。初級(jí)生產(chǎn)者植物體需要的氨鹽、硝酸鹽等無機(jī)氮化物、在自然界為數(shù)不多，常常限制了植物體發(fā)展，只有將分子氮進(jìn)行轉(zhuǎn)化和循環(huán)，才能滿足植物體對(duì)氮素營養(yǎng)的需要。因此氮素物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和不斷地循環(huán)，在

34、自然界十分重要。微生物在氮素循環(huán)中的幾種作用歸納為：固氮作用、硝化作用、同化作用、氨化作用和反硝化作用。2022/7/23571、固氮作用分子態(tài)氮被還原成氨和其他氮化物的過程稱為固氮作用。自然界氮的固定，有兩種方式，一是非生物固氮，即通過閃電高溫放電等固氮，這樣形成的氮化物很少；二是生物固氮，即通過微生物的作用固氮，大氣中以上的分子態(tài)氮都是微生物的活性而固定成氮化物。2022/7/23582、氨化作用微生物分解有機(jī)氮化物產(chǎn)生氨的過程稱為氨化作用。很多細(xì)菌、真菌和放線菌都能分解蛋白質(zhì)及其含氮衍生物，氨化作用產(chǎn)生的氨，一部分供微生物，植物同化，一部分被轉(zhuǎn)變成硝酸鹽。2022/7/2359、反硝化作

35、用微生物還原硝酸鹽，釋放出分子態(tài)氮和的過程稱為反硝化作用,參與這一作用的細(xì)菌稱為反硝化作用細(xì)菌。 3、硝化作用微生物將氧化成硝酸鹽的過程稱為硝化作用；整個(gè)過程由兩類細(xì)菌分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段是被氧化為亞硝酸鹽，靠亞硝酸細(xì)菌完成，第二階段是亞硝酸鹽被氧化為硝酸鹽，靠硝酸鹽細(xì)菌完成。硝化作用形成的硝酸鹽，在有氧環(huán)境中，被植物微生物同化，但缺氧環(huán)境中，則被還原成分子態(tài)氮，從環(huán)境中消失。2022/7/2360參照P213圖9-42022/7/2361三、微生物在硫素循環(huán)中的作用 在自然界，硫素以元素，硫酸鹽和有機(jī)態(tài)硫的形式存在，而植物一般只能以無機(jī)鹽類作為養(yǎng)料。因此，S素各種形式的循環(huán)轉(zhuǎn)化，對(duì)植物營

36、養(yǎng)非常重要.微生物在硫素循環(huán)中的作用： 硫酸鹽還原，脫硫作用，硫氧化作用，同化作用，異化性硫酸鹽還原。微生物參與素循環(huán)的全過程，并起很重要作用。2022/7/2362有機(jī)硫化物硫酸鹽元素分解作用分解作用同化作用同化作用無機(jī)硫的氧化作用無機(jī)硫的氧化作用無機(jī)硫的還原作用1、分解作用：動(dòng)、植物和微生物尸體中的有機(jī)硫化物，被微生物降解成無機(jī)物（硫酸鹽、等）的過程稱為分解作用。2、同化作用微生物利用硫酸鹽和，組成本身細(xì)胞物質(zhì)的過程稱為同化作用，細(xì)菌、放線菌、真菌中都有能利用硫酸鹽作為硫源的種類。僅少數(shù)微生物同化。2022/7/23633、無機(jī)硫的氧化作用 無機(jī)硫的氧化作用是微生物氧化硫化氫、元素或e等生

37、成硫酸鹽的過程。主要是硫細(xì)菌。4、無機(jī)硫的還原作用無機(jī)硫化物的還原作用是在厭氧條件下微生物將硫酸鹽還原成的過程。參與此過程的微生物是硫酸鹽還原細(xì)菌。（脫硫弧菌屬、脫硫腸狀菌屬） 有機(jī)硫化物硫酸鹽元素分解作用分解作用同化作用同化作用無機(jī)硫的氧化作用無機(jī)硫的氧化作用無機(jī)硫的還原作用2022/7/2364參照P215圖9-52022/7/2365四、微生物在磷素循環(huán)中的作用磷素循環(huán)主要包括無機(jī)磷的溶解、無機(jī)磷的同化、有機(jī)磷的礦化。2022/7/2366第四節(jié) 微生物與環(huán)境保護(hù) 生物圈內(nèi)的各種物質(zhì)，都是處于不斷地合成，分解和轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)之中。由此組成一個(gè)自我調(diào)節(jié)，自我維持的一個(gè)協(xié)調(diào)整體，從而保證

38、了地球上生命的延續(xù)。 當(dāng)人們違背了自然界的生態(tài)平衡規(guī)律，將糞便垃圾，污水等生活廢棄物和工業(yè)生產(chǎn)所形成的“三廢”及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用的農(nóng)藥殘留物等，大量排入環(huán)境中，這些物質(zhì)超過了生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，打破壞了自然界正常的生態(tài)平衡，其結(jié)果造成環(huán)境污染。 環(huán)境污染不僅危及國民經(jīng)濟(jì)，而且對(duì)人類健康有嚴(yán)重危脅，甚至影響到子孫后代的繁衍昌盛。因此保護(hù)環(huán)境已成為人們?nèi)找骊P(guān)心的重大問題。 環(huán)境保護(hù)除保護(hù)自然環(huán)境外，就是防治污染和其他公害等。微生物不但可以處理污染物，還可用于環(huán)境檢測(cè)，所以微生物在環(huán)境保護(hù)方面起重要作用。2022/7/2367水資源污染日益嚴(yán)重2022/7/2368富營養(yǎng)化；水體中氮、磷等元素含量過

39、高而引起水體表層的藍(lán)細(xì)菌和藻類過度生長(zhǎng)繁殖。2022/7/2369水華：淡水水體中的富營養(yǎng)化2022/7/2370赤潮：咸水水體中的富營養(yǎng)化2022/7/23712022/7/2372一、微生物與污水處理生物法化學(xué)法物理法主要方法投資大、成本高、易造成二次污染。效率高、費(fèi)用低、簡(jiǎn)單方便。污水處理分級(jí)一級(jí)處理：（預(yù)處理）目的：通過格柵等過濾器去除固體物、油脂、泥沙、中和pH值。二級(jí)處理：利用微生物的代謝活動(dòng)去除污水中可溶性有機(jī)物，經(jīng)過一級(jí)處理的污水可以排入生物反應(yīng)池中，其中的污染物經(jīng)過微生物的氧化產(chǎn)生CO2、H2O和生物量。 三級(jí)處理：除去微生物無法降解的污染物和無機(jī)營養(yǎng)物。如含氮和含磷的無機(jī)鹽

40、及生物量。如果二級(jí)處理的污水直接排入水體，則會(huì)產(chǎn)生富營養(yǎng)化。 2022/7/2373（一）好氧微生物處理1.活性污泥法活性污泥都是由各種微生物、有機(jī)物和無機(jī)物膠體、懸浮物構(gòu)成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的肉眼可見的絨絮狀微生物共生體。這樣的共生體有很強(qiáng)的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解很多的污染物，可以達(dá)到處理和凈化污水的目的。 2022/7/23742022/7/23752022/7/2376曝氣池2022/7/23772.生物膜法生物膜（Biofilm）是通過附著而固定于特定載體上的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微生物共生體。相對(duì)于活性污泥來說，在單位體積生物膜中所含的微生物數(shù)量更高、比表面積更大。生物膜比活性污泥具有更強(qiáng)的

41、吸附能力和降解能力，可以吸附和降解污水中的各種污染物，具有速度快、效率高的特點(diǎn)。在使用生物膜法處理污水時(shí)，要求在處理系統(tǒng)的構(gòu)筑物中裝填一定數(shù)量的填料，這些填料一方面可以擴(kuò)大處理系統(tǒng)的比表面積，另一方面為微生物提供附著固定的載體。生物膜處理系統(tǒng)的性能、效率取決于其中微生物活性的高低和所裝填料的多少及其比表面積。一般來說，生物膜法較多應(yīng)用于特殊行業(yè)的廢水處理中，如印染廢水等。 2022/7/2378生物轉(zhuǎn)盤法：所用機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單并節(jié)省人力，不存在污泥回流、污泥膨脹等問題，衛(wèi)生條件好。此法處理含丙烯腈廢水、含酚廢水、啤酒廠廢水和醫(yī)院污水等效果好。根據(jù)介質(zhì)與水的接觸方式不同，生物膜法分為生物轉(zhuǎn)盤法、塔式

42、生物濾池法。塔式生物濾池法：占地面積小，易設(shè)計(jì)、造價(jià)低、通風(fēng)效果好。由于生物膜與污水接觸時(shí)間較普通生物濾池長(zhǎng)，另外塔內(nèi)不同高度存在不同的生物相，有利于各類微生物和微型動(dòng)物充分發(fā)揮作用，塔式生物濾池法污水處理效果要好于生物轉(zhuǎn)盤法。2022/7/23793.氧化塘是利用自然生態(tài)系統(tǒng)凈化污水的一處大面積、敝開式的污水處理池塘。氧化塘是利用細(xì)菌和藻類的共生關(guān)系來分解有機(jī)污染物的一種廢水處理法。細(xì)菌利用藻類光合作用產(chǎn)生的氧和空氣溶解在水中的溶解氧氧化分解塘內(nèi)的有機(jī)污染物；藻類利用細(xì)菌氧化分解產(chǎn)生的無機(jī)物和小分子有機(jī)物作為營養(yǎng)源繁殖自身。如此不斷循環(huán)，使有機(jī)物逐漸減少，污水得以凈化。過多的細(xì)菌和藻體易被微

43、型動(dòng)物捕食。 此外，流入污水中沉淀下來的固體及衰亡的細(xì)胞沉入塘底，這些有機(jī)物被兼性厭氧菌分解產(chǎn)生有機(jī)酸、醇等簡(jiǎn)單有機(jī)物，其中一部分被上層好氧菌或兼性厭氧菌繼續(xù)分解，另一部分波污泥中的產(chǎn)甲烷細(xì)菌分解成 CH 4 。只要上述各個(gè)環(huán)節(jié)保持良好的平衡，氧化塘這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就能相對(duì)穩(wěn)定，污水得以不斷凈化。效果好的氧化塘，能使污水中 BOD 去除率達(dá)到 80 一 95 ，磷減少 90 ，氮去除率 80 以上。由于供氧量低，處理同量污水同暖氣池、生物轉(zhuǎn)盤相比，氧化塘需面積大、時(shí)間長(zhǎng)，但氧化塘構(gòu)筑簡(jiǎn)單，投資少，操作容易。此法適宜處理生活污水以及、制革、造紙、石油化工、乙烯、焦化和農(nóng)藥等部門的工業(yè)廢水，還可養(yǎng)藻、

44、養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨、鵝等。 2022/7/2380（二）厭氧生物處理 厭氧生物處理是在缺氧條件下，利用厭氧性微生物 ( 包括兼性厭氧微生物 ) 分解污水中有機(jī)污染物的方法。因?yàn)榘l(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)生甲烷，又稱甲烷發(fā)酵。此法既能消除環(huán)境污染，又能開發(fā)生物能源，所以倍受人們重視。 污水厭氧發(fā)酵是一個(gè)極為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，它涉及多種交替作用的菌群，各要求不同的基質(zhì)和條件，形成復(fù)雜的生態(tài)體系，甲烷發(fā)酸包括 3 個(gè)階段： 1 液化階段 由厭氧或兼性厭氧的細(xì)菌將復(fù)雜有機(jī)物如纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪等分解為有機(jī)酸、醇等。 2 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段 由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌群利用液化階段產(chǎn)生的各種脂肪酸、醇等進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、H 2 和 CO 2

45、 。 2022/7/23813 產(chǎn)甲烷階段 產(chǎn)甲烷菌利用乙酸、甲酸、甲醇、 CO 2 、 H 2 等、形成甲烷。產(chǎn)甲烷菌屬于古細(xì)菌，嚴(yán)格厭氧，主要包括甲烷桿菌屬、甲烷八疊球菌屬和甲烷球菌屬等。產(chǎn)甲烷菌是嚴(yán)格厭氧菌，故污水的厭氧處理必須在厭氧消化池中進(jìn)行。 發(fā)酵后的污水和污泥分別從池的上部和底部排出，所產(chǎn)生的沼氣則由頂部排出，可作為能源加以利用。發(fā)酵池中也可產(chǎn)生如 H 2 S 、 CO 等一些有毒的氣體，故不能冒然進(jìn)入。 此法主要用于處理農(nóng)業(yè)和生活廢棄物或污水廠的剩余污泥，也可用工業(yè)廢水處理。 2022/7/2382（三）氮、磷去除技術(shù)氮磷是造成水體富營養(yǎng)化的主要元素。1.氮去除：廢水中的氮化物

46、在厭氧池和好氧池中發(fā)生氨化作用，在好氧池中發(fā)生硝化作用?；亓骰旌弦喊汛罅肯跛猁}帶回厭氧池進(jìn)行反硝化作用，氨化物被轉(zhuǎn)化成N2O和N2，從而揮發(fā)到空氣中，達(dá)到脫氮的目的。2.磷去除：細(xì)菌在厭氧條件下吸收低分子的有機(jī)物，同時(shí)將細(xì)胞原生質(zhì)中聚合磷酸鹽異染顆粒中的磷釋放。在好氧條件下，所吸收的有機(jī)物被氧化并提供能量，同時(shí)從廢水中吸收超過其生長(zhǎng)所需的磷，并以聚磷酸鹽的形式貯存起來，通過排放污泥達(dá)到去磷的目的。2022/7/2383二、微生物對(duì)污染物的降解與轉(zhuǎn)化由于微生物代謝類型多樣，所以自然界所有的有機(jī)物幾乎都能被微生物降解與轉(zhuǎn)化。隨著工業(yè)發(fā)展，許多人工合成的新的化合物，摻入到自然環(huán)境中，引起環(huán)境污染。微

47、生物以其個(gè)體小、繁俠、適應(yīng)性強(qiáng)、易變異等特點(diǎn)，可隨環(huán)境變化，產(chǎn)生新的自發(fā)突變株，也可能通過形成誘導(dǎo)酶、生新的酶系，具備新的代謝功能以適應(yīng)新的環(huán)境，從而降解和轉(zhuǎn)化那些“陌生”的化合物。大事實(shí)證明微生物有著降解、轉(zhuǎn)化物質(zhì)的巨大潛力。 2022/7/2384（一 ) 環(huán)境中的主要污染物 所謂污染物，是指人類在生產(chǎn)生活中，排人大氣、水體或土壤內(nèi)的能引起環(huán)境污染，并對(duì)人環(huán)境有不利影響的物質(zhì)的總稱。這些物質(zhì)主要有農(nóng)藥、污泥、烴類、合成聚合物、重金屬、放射性核素等?？傮w可歸為無毒和有毒污染物 2 大類，前者如纖維素、淀粉等有機(jī)物和酸、堿等無機(jī)物，后者如苯酚、多氯聯(lián)苯等有機(jī)毒物和氰化物、各種重金屬等無機(jī)毒物。

48、污染物對(duì)人類的危害是極其復(fù)雜的，有些污染物在短期內(nèi)通過空氣、水、食物鏈等多種媒介侵入人體，造成急性危。也有些污染物通過小劑量持續(xù)不斷地侵人人體，經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，才顯露出對(duì)人體的慢性危害或遠(yuǎn)期危害，甚至影響到子孫后代的健康。 2022/7/2385嚴(yán)重污染的水會(huì)通過食物鏈的生物放大作用危害人類健康2022/7/2386（二 ) 微生物對(duì)農(nóng)藥等有毒污染物的降解 我國每年使用 50 多萬噸農(nóng)藥，利用率只“ 10 。絕大部分殘留在土壤中，有的被土壤吸附，有的經(jīng)空氣、江河傳播擴(kuò)散，引起大范圍污染。目前的農(nóng)藥多是有機(jī)氯、有機(jī)磷、有機(jī)氮、有機(jī)硫農(nóng)藥，其中有機(jī)氯農(nóng)藥危害性最大。這些有毒化合物在自然界存留時(shí)間長(zhǎng)

49、、對(duì)人畜危害嚴(yán)重。實(shí)驗(yàn)證明，環(huán)境中農(nóng)藥的清除主要靠細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物的作用， 微生物降解農(nóng)藥的方式有 2 種，一種是以農(nóng)藥作為唯一碳源和能源，或作為唯一的氮源物質(zhì)，此類農(nóng)藥能很快被微生物降解，如氟樂靈，這是一種新型除草劑，它可作為曲霉屬的唯一碳源，所以很易被分解；另一種是通過共代謝作用，共代謝是指一些很難降解的有機(jī)物，雖不能作為微生物唯一碳源或能源被降解，但可通過微生物利用其他有機(jī)物作為碳源或能源的同時(shí)被降解的現(xiàn)象，如直腸梭菌降解 666 時(shí)需要有蛋白胨之類物質(zhì)提供能量才能降解。微生物降解農(nóng)藥主要是通過脫鹵作用、脫烴作用，對(duì)酰胺及脂的水解、氧化作用、還原作用及環(huán)裂解、縮合等方式把農(nóng)藥分

50、子的一些化學(xué)基本結(jié)構(gòu)改變而達(dá)到的。 2022/7/2387（三）微生物對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)化 環(huán)境污染中所說的重金屬一般指汞、鍋、鉻、鉛、砷、銀、硒、錫等。微生物特別是細(xì)菌、真菌在重金屬的生物轉(zhuǎn)化中起重要作用。微生物可以改變重金屬在環(huán)境中的存在狀態(tài)，會(huì)使化學(xué)物毒性增強(qiáng)，引起嚴(yán)重環(huán)境問題，還可以濃縮重金屬，并通過食物鏈積累。另一方面微生物直接和間接的作用也可以去除環(huán)境中的重金屬，有助于改善環(huán)境。 汞所造成的環(huán)境污染最早受到關(guān)注。汞的微生物轉(zhuǎn)化包括三個(gè)方面無機(jī)汞的甲基化；有機(jī)汞還原成汞；甲基汞和其他有機(jī)汞化合物裂解并還原成汞。包括梭茵、脈胞菌、假單胞菌等和許多真菌在內(nèi)的微生物具有甲基化汞的能力。能使無機(jī)汞

51、和有機(jī)汞轉(zhuǎn)化為單質(zhì)汞的微生物也被稱為抗汞微生物，包括銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌、大腸埃希氏菌等。微生物的抗汞功能是由質(zhì)?？刂频?。 微生物對(duì)其他重金屬也具有轉(zhuǎn)化能力，硒、鉛、錫、鎬、砷、鋁、鎂、金也可以甲基化轉(zhuǎn)化。微生物雖然不能降解重金屬，但通過對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)化作用，控制其轉(zhuǎn)化途徑，可以達(dá)到減輕毒性的作用。 2022/7/2388（四）固體廢物的生物處理 固體廢棄物處理的方法有物理法、化學(xué)法和生物法。其中生物法主要是利用微生物分解有機(jī)物，制作有機(jī)肥料和沼氣。且在發(fā)酵過程 70 一 80 高溫能殺死病原菌、蟲卵及雜草種子，達(dá)到無害化目的。根據(jù)微生物與氧的關(guān)系，可分為好氧性堆肥法和厭氧發(fā)酵法兩大類。

52、 1 好氧堆肥法 好氧堆肥法是指有機(jī)棄廢物，在好氧微生物作用下，達(dá)到穩(wěn)定化，轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谕寥佬誀罡牧疾⒗谧魑镂蘸屠玫挠袡C(jī)物的方法。所謂穩(wěn)定化是指病原性生物的失活，有機(jī)物的分解及腐殖質(zhì)的生成。從堆肥到腐殖質(zhì)的整個(gè)過程中有機(jī)污染物發(fā)生復(fù)雜的分解與合成的變化，可分為 3 個(gè)階段。 2022/7/23891) 發(fā)熱階段： 堆肥初期，中溫性好氧細(xì)菌和真菌，充分利用堆肥中易分解、可溶性物質(zhì) ( 淀粉、糖類 ) 而旺盛增殖，釋放出熱量，使堆肥溫度逐漸上升。 (2) 高溫階段： 堆肥溫度上升到 50 以上進(jìn)入高溫階段。中溫性微生物逐步被高溫性微生物取代，堆肥中除剩余的或新形成的可溶性有機(jī)物繼續(xù)被分解轉(zhuǎn)化外，復(fù)雜有機(jī)物也開始分解，腐殖質(zhì)開始形成。在 50 左右，堆肥中的微生物主要是嗜熱性真菌和放線菌，溫度達(dá)到 60 時(shí)，真菌幾乎全部停止活動(dòng)，只有嗜熱放線菌和細(xì)菌活動(dòng)，當(dāng)溫度升到 70 時(shí)，微生物大部分死亡，或進(jìn)人休眠狀態(tài)。高溫可使有機(jī)物快速腐熟，并可殺滅病原性生物。 2022/7/2390(3) 降溫腐熟保溫階段： 當(dāng)高溫持續(xù)一段時(shí)間后，易分解或較易分解的有機(jī)物已大部分被利用，剩下難分解物質(zhì) ( 如木質(zhì)素 ) 和新形式的腐殖質(zhì)。此時(shí)微生物活動(dòng)減弱，產(chǎn)生