微生物08生態(tài)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)精品課程

1、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉凱 第八章微生物的生態(tài) 微生物生態(tài)學(xué)：研究微生物群體與其周?chē)锖头巧锃h(huán)境條件間相互作用規(guī)律的科學(xué)。 微生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，特別是作為分解者分解系統(tǒng)中的有機(jī)物，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)乃至整個(gè)生物圈的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)發(fā)揮著獨(dú)特的、不可替代的作用。第一節(jié)微生物在自然界中的分布與菌種資源開(kāi)發(fā)一、微生物在自然界的分布 空氣中的微生物 水體中的微生物 土壤中的微生物 農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物 極端

2、環(huán)境下的微生物 不可培養(yǎng)的微生物 陸生生境的主要載體是土壤。土壤具備了各種微生物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的營(yíng)養(yǎng)、水分、空氣、酸堿度、滲透壓和溫度等條件。 每克表層土壤的微生物數(shù)大約107109個(gè)。細(xì)菌（108）放線(xiàn)菌（107）霉菌（106）酵母菌（105）藻類(lèi)（104）原生動(dòng)物（103）（一）土壤中的微生物(二 ) 水體中的微生物 水生生境主要包括湖泊、池塘、溪流、河流、港灣和海洋。1.不同水體中的微生物種類(lèi) 主要受營(yíng)養(yǎng)水平、溫度、光照、溶解氧、鹽分等因素的影響。 水中的病原微生物主要來(lái)源于人和動(dòng)物的傳染性排泄物。(1) 淡水型水生微生物 A. 清水型水生微生物：如硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌及含光合色素的藍(lán)細(xì)菌、綠

3、硫細(xì)菌、紫硫細(xì)菌等化能自養(yǎng)類(lèi)型。 B. 腐敗型的水生微生物：是造成水體污染、傳播疾病的重要原因。主要是革蘭氏陰性桿菌、變形桿菌、大腸桿菌、產(chǎn)氣桿菌以及各種芽孢桿菌、弧菌和螺菌。(2) 海水型水生微生物 海洋微生物與淡水中的微生物在耐滲透壓能力方面有很大的差別。此外，在深海中的微生物還能耐很高的靜水壓。例如，少數(shù)微生物可以在600個(gè)大氣壓下生長(zhǎng)。 2.水體的自?xún)糇饔?原因是多方面的，雖有物理性的稀釋作用和化學(xué)性的氧化作用，但更重要的卻是各種生物學(xué)和生物化學(xué)作用，例如好氧菌對(duì)有機(jī)物的分解作用，原生動(dòng)物對(duì)細(xì)菌等的吞噬作用，噬菌體對(duì)宿主的裂解作用，以及微生物產(chǎn)生的凝膠物質(zhì)對(duì)污染物的吸附、沉降作用等，這

4、就是“流水不腐”的重要原因。3.飲用水的微生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)飲用水標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)菌總數(shù)不可超過(guò)100個(gè)ml（37，培養(yǎng)24小時(shí)），大腸菌群數(shù)不能超過(guò)3個(gè)L。(三）空氣中的微生物地區(qū)1m3空氣中所含菌數(shù)（個(gè)）畜舍宿舍城市街道市區(qū)公園海洋上北極（北緯73）北極（北緯80）100000020000002000050002001210 空氣中的微生物的分布、數(shù)量隨季節(jié)、高度、地區(qū)、人口居住密度、風(fēng)速等有明顯差異。（四）工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物 人類(lèi)賴(lài)以生存的食品以及其他許多生活、生產(chǎn)資料都是微生物生長(zhǎng)的潛在基質(zhì)，可以不同程度上為微生物所利用。在大多數(shù)情況下，微生物對(duì)這些物質(zhì)的作用導(dǎo)致酸敗、腐爛及霉腐，消除微生物或抑制有

5、害微生物的代謝活動(dòng)，特別是應(yīng)用微生物生態(tài)學(xué)原理抑制有害微生物的活動(dòng)是防止食品、材料腐敗變質(zhì)的重要方法。 控制微生物，防止生物霉腐的方法概括起來(lái)有三種，這些方法可單獨(dú)使用或結(jié)合使用。 用物理或化學(xué)方法殺死或去除物品上的一切微生物，再用物理方法防止微生物的再污染。 把食品和其他材料保存于微生物不能進(jìn)行代謝活動(dòng)或代謝水平極低的環(huán)境條件下， 通過(guò)加工或加入對(duì)人無(wú)害的添加劑來(lái)抑制微生物的活動(dòng)或降低食品和材料的微生物可利用性。（五）極端環(huán)境下的微生物 凡依賴(lài)于極端環(huán)境才能正常生長(zhǎng)繁殖的微生物，稱(chēng)為極端微生物或嗜極菌。極端環(huán)境下微生物的研究有三個(gè)方面的重要意義： 開(kāi)發(fā)利用新的微生物資源，包括特異性的基因資源

6、； 為微生物生理、遺傳和分類(lèi)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； 為生物進(jìn)化、生命起源的研究提供新的材料。細(xì)菌是嗜熱微生物中最耐熱的。1. 嗜熱微生物耐熱菌：最高生長(zhǎng)溫度：4555 ，低于30 也能生長(zhǎng)。兼性嗜熱菌：最高：5065 ，也能在低于30 條件下生長(zhǎng)。專(zhuān)性嗜熱菌：最適：6570 ，低于4042 不能生長(zhǎng)。極端嗜熱菌：最適：高于65 ，最低高于40 超嗜熱菌：最適：80110 ，最低55 。 大部分超嗜熱菌是古生菌。2. 嗜冷微生物 嗜冷微生物能在較低的溫度下生長(zhǎng)，可以分為專(zhuān)性和兼性?xún)深?lèi)。前者最高生長(zhǎng)溫度不超過(guò)20 ，可以在0 或低于

7、0 條件下生長(zhǎng)；后者可在低溫下生長(zhǎng)，但也可以在20 以上生長(zhǎng)。 嗜冷微生物的研究遠(yuǎn)沒(méi)有嗜熱微生物那樣深入，而且主要限于細(xì)菌。 嗜冷微生物的主要生境有極地、深海、寒冷水體、冷凍土壤、陰冷洞穴、保藏食品的低溫環(huán)境，從這些生境中分離到的主要嗜冷微生物有針絲藻、粘球藻、假單胞菌等。從深海中分離出來(lái)的細(xì)菌既嗜冷、也耐高壓。 3. 嗜酸微生物 生長(zhǎng)最適pH在34以下，中性條件不能生長(zhǎng)的微生物稱(chēng)為嗜酸微生物；能在高酸條件下生長(zhǎng)，但最適pH接近中性的微生物稱(chēng)為耐酸微生物。 溫和的酸性（pH 33.5）自然環(huán)境較為普遍，如某些湖泊、泥炭土和酸性的沼澤。極端的酸性環(huán)境包括各種酸礦水、酸熱泉、火山湖、地?zé)崛取?從

8、這些生境中分離出來(lái)的嗜酸微生物，其優(yōu)勢(shì)菌是無(wú)機(jī)化能營(yíng)養(yǎng)的硫氧化菌、硫桿菌。嗜酸菌被廣泛用于微生物冶金、生物脫硫。4. 嗜堿微生物 極端堿性湖是地球上最穩(wěn)定的堿性環(huán)境，pH在10.511。我國(guó)的堿性環(huán)境是青海湖等。人為堿性環(huán)境是石灰水、堿性污水。 嗜堿微生物有兩個(gè)主要的生理類(lèi)群：嗜鹽堿微生物和非鹽嗜堿微生物。代表性種屬有外硫紅螺菌、甲烷嗜鹽菌、嗜鹽堿桿菌、嗜鹽堿球菌等。5. 嗜鹽微生物 含有高濃度鹽的自然環(huán)境是鹽湖，此外還有鹽場(chǎng)、鹽礦和用鹽腌制的食品。海水中含有約3.5%的氯化鈉。 根據(jù)對(duì)鹽的不同需要，嗜鹽微生物可分為弱嗜鹽微生物（0.20.5mol/L)、中度嗜鹽微生物(0.52.5mol/L

9、)、極端嗜鹽微生物(2.55.2mol/L)。大多數(shù)海洋微生物屬于弱嗜鹽微生物 ，在極端高鹽的環(huán)境中，已經(jīng)分離出來(lái)的主要有：藻 類(lèi)、細(xì)菌（鹽桿菌、鹽球菌等）。 6. 嗜壓微生物 需要高壓才能良好生長(zhǎng)的微生物稱(chēng)為嗜壓微生物。最適生長(zhǎng)壓力為正常壓力，但能耐受高壓的微生物被稱(chēng)為耐壓微生物。7. 抗輻射的微生物表現(xiàn)出抗性或耐受性，不能說(shuō)成嗜好。（六）生物體內(nèi)外的正常菌群1. 人體的正常菌群 生活在健康動(dòng)物各部位、數(shù)量大、種類(lèi)較穩(wěn)定、一般能發(fā)揮有益作用的微生物菌群，稱(chēng)為正常菌群。 正常菌群與人體保持著一個(gè)十分和諧的平衡狀態(tài)，在菌群內(nèi)部各微生物間也相互作用，維持穩(wěn)定、有序的相互關(guān)系，即微生態(tài)平衡。 正常菌

10、群失調(diào)條件致病菌內(nèi)源感染微生態(tài)制劑： 依據(jù)微生態(tài)學(xué)理論而制成的含有有益菌的活性制劑，其功能在于維持宿主的微生態(tài)平衡、調(diào)整宿主的微生態(tài)失調(diào)并兼有其他保健功能。 益生元： 雙歧因子，一類(lèi)人體不能消化吸收的低聚糖類(lèi)食物成分，如寡果糖、寡半乳糖、菊粉、寡異麥芽糖和寡木糖等。它們進(jìn)入大腸后，可被其中的雙歧桿菌、乳酸菌等消化吸收，促進(jìn)了這類(lèi)有益菌的增殖和產(chǎn)生對(duì)宿主健康有益的物質(zhì)，進(jìn)而發(fā)揮調(diào)節(jié)腸道的微生態(tài)平衡和其他保健作用。2. 無(wú)菌動(dòng)物與悉生動(dòng)物 凡在體內(nèi)外不存在任何正常菌群的動(dòng)物，稱(chēng)為無(wú)菌動(dòng)物。 凡已人為地接種上某種或某些已知純種微生物的無(wú)菌動(dòng)物或植物，稱(chēng)為悉生生物。3. 根際微生物和附生微生物 生活在

11、根系鄰近土壤，依賴(lài)根系的分泌物、外滲物和脫落細(xì)胞而生長(zhǎng)，一般對(duì)植物發(fā)揮有益作用的正常菌群，稱(chēng)為根際微生物。 生活在植物地上部分表面，主要借助植物外滲物質(zhì)或分泌物質(zhì)為營(yíng)養(yǎng)的微生物，稱(chēng)為附生微生物。（viable but nonculturable state , VBNC state） VBNC現(xiàn)象是我國(guó)青島海洋研究所的徐懷恕和美國(guó)University of Maryland的R R Colwell等于1982年首次提出的，近年來(lái)已成為微生物學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。（七）活的非可培養(yǎng)狀態(tài) 細(xì)菌處于不良環(huán)境條件下產(chǎn)生的一種特殊的生存方式或休眠狀態(tài)，在常規(guī)培養(yǎng)條件下培養(yǎng)時(shí)不能生長(zhǎng)繁殖，但仍然是具有代謝活性

12、的活菌。 一般表現(xiàn)為細(xì)胞保持完整，胞內(nèi)酶維持活性，染色體及質(zhì)粒DNA均保持穩(wěn)定，而用顯微鏡觀察，其細(xì)胞會(huì)表現(xiàn)為縮小成球狀，細(xì)胞表面產(chǎn)生皺折等。 利用從環(huán)境中直接分離并克隆rRNA并分析其序列和在分子進(jìn)化樹(shù)上的位置等方法而發(fā)現(xiàn)的的目前尚不能在人工條件下獲得培養(yǎng)的微生物。不可培養(yǎng)微生物（uncultured microorganisms）研究不可培養(yǎng)的微生物的意義：生物多樣性和系統(tǒng)發(fā)生的多樣性 （Biodiversity and Phylogenetic diversity）微生物生態(tài)學(xué)的研究提出新的要求尋找新的致病微生物從不可培養(yǎng)微生物中尋找新的基因、新的蛋白據(jù)報(bào)道，美國(guó) bianant bio

13、catalysis Inc公司目前已從不可培養(yǎng)微生物中獲得了約300個(gè)與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的新蛋白。(2000年）二、菌種資源的開(kāi)發(fā)1. 采集土樣 采土?xí)r應(yīng)考慮的問(wèn)題： 土壤中有機(jī)物的含量 采土的深度 植被情況 采土的季節(jié) 采土的方法2. 富集培養(yǎng) 又稱(chēng)增殖培養(yǎng)，在所采集的樣品中加入某些特殊培養(yǎng)物，并創(chuàng)造一些有利于待分離對(duì)象生長(zhǎng)的條件，使樣品中少數(shù)能分解利用這類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物的微生物大量繁殖，從而有利于分離。3. 純種分離4. 性能測(cè)定第二節(jié)微生物與生物環(huán)境間的關(guān)系相互作用的兩種種群相互有利，是一種非專(zhuān)性的松散結(jié)合。一、互生金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)為本來(lái)在平板上不能生長(zhǎng)的嗜血流感菌提供生長(zhǎng)因子，后者在其菌苔周?chē)?/p>

14、形成衛(wèi)星菌落。 相互作用的兩個(gè)種群相互有利，兩者之間是一種專(zhuān)性的和緊密的結(jié)合，是協(xié)同作用的進(jìn)一步延伸。二、共生地衣-藻類(lèi)和真菌的共生體1. 微生物間的共生生理上的共生： 共生菌從基質(zhì)中吸收水分和無(wú)機(jī)養(yǎng)料； 共生藻進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物。結(jié)構(gòu)上的共生： 形成有固定形態(tài)的葉狀結(jié)構(gòu)：真菌無(wú)規(guī)則地纏繞藻類(lèi)細(xì)胞，或二者組成一定的層次排列。 地衣繁殖時(shí)，在表面上生出球狀粉芽，粉芽中含有少量的藻類(lèi)細(xì)胞和真菌菌絲，粉芽脫離母體散布到適宜的環(huán)境中，發(fā)育成新的地衣。巖石表面的地衣2. 微生物與植物間的共生（1）菌根菌與植物 一些真菌和植物根以互惠關(guān)系建立起來(lái)的共生體稱(chēng)為菌根。 菌根可分為外生菌根和內(nèi)生菌根。外生

15、菌根的真菌在根外形成致密的鞘套，少量菌絲進(jìn)入根皮層細(xì)胞的間隙中；內(nèi)生菌根的菌絲體主要存在于根的皮層中，在根外較少。 （2）根瘤菌與豆科植物間的共生根瘤共生體 根瘤菌固定大氣中的氣態(tài)氮為植物提供氮素養(yǎng)料； 豆科植物的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。（1）瘤胃微生物與反芻動(dòng)物間的共生 瘤胃是一個(gè)獨(dú)特的不同于其他生態(tài)環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)，其溫度（3841）、pH（5.57.3)、滲透壓相應(yīng)穩(wěn)定的還原性環(huán)境，同時(shí)有相應(yīng)頻繁和高水平營(yíng)養(yǎng)物供應(yīng)。瘤胃微生物種類(lèi)繁多，數(shù)量龐大。大多數(shù)細(xì)菌是專(zhuān)性厭氧菌，但也有兼性厭氧菌和好氧菌。 纖維素、蛋白質(zhì)、半纖維素等多聚物可被瘤胃微生物

16、分解轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生的小相對(duì)分子質(zhì)量的脂肪酸、維生素以及形成的菌體蛋白（含原生動(dòng)物）可提供給反芻動(dòng)物。而反芻動(dòng)物則為微生物提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)物和良好的生境。3. 微生物與動(dòng)物間的共生（2）微生物和昆蟲(chóng)的共生 微生物具有昆蟲(chóng)所不具有的代謝能力，昆蟲(chóng)利用微生物的代謝能力得以存活于營(yíng)養(yǎng)貧乏或營(yíng)養(yǎng)不均衡的食料環(huán)境中； 昆蟲(chóng)和微生物雙方都需要聯(lián)合，不形成共生體的昆蟲(chóng)生長(zhǎng)緩慢，繁殖少而不產(chǎn)生幼體，而許多共生微生物未在昆蟲(chóng)外的生境中發(fā)現(xiàn)，有些是不能培養(yǎng)的； 許多共生體可以在昆蟲(chóng)之間轉(zhuǎn)移，一般是從親代到子代，相互和交叉轉(zhuǎn)移也存在。 白蟻消化道中的共生具有典型性，共生體的微生物是細(xì)菌和原生動(dòng)物，兩者均能分解纖維素，轉(zhuǎn)化

17、昆蟲(chóng)氮素廢物尿酸和固氮，這些過(guò)程的代謝產(chǎn)物都可以被昆蟲(chóng)同化。三、寄生冬蟲(chóng)夏草 一種生物侵入另一種生物體內(nèi)吸取自己所需要的營(yíng)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)象叫寄生。1. 微生物間的寄生關(guān)系 細(xì)菌間寄生：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)。 真菌間寄生：一種真菌寄生在另一種真菌間較普遍。 真菌間的寄生寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再纏繞致死。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(lái)，再由接觸部位侵入寄主菌絲內(nèi)吸收營(yíng)養(yǎng)使之死亡。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

18、細(xì)胞膜，吸取其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。2. 微生物對(duì)植物的寄生 能引起植物病害的微生物稱(chēng)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。 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。能引起植物病害的有真菌、細(xì)菌、病毒等。植物病害以真菌病害為主，占95。細(xì)菌性植物病害占。 3. 微生物對(duì)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。常見(jiàn)的畜禽傳染：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(lèi)是有益的，可以加以利用。 一種種群被另一種種群完全吞食，捕食者種群從被食者種群得到營(yíng)

19、養(yǎng)，而對(duì)被食者種群產(chǎn)生不利影響。五、捕食 某種生物所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物可抑制他種生物生長(zhǎng)發(fā)育甚至被殺死的一種相互關(guān)系。 四、拮抗 捕蟲(chóng)菌目（Zoopagales）在長(zhǎng)期的自然進(jìn)化中形成的特化結(jié)構(gòu)，特化菌絲構(gòu)成巧妙的網(wǎng)，可以捕捉小型原生動(dòng)物或無(wú)脊椎動(dòng)物，捕獲物死后，菌絲伸入體內(nèi)吸收營(yíng)養(yǎng)。第三節(jié) 微生物與自然界物質(zhì)循環(huán) 微生物可以在多個(gè)方面但主要作為分解者而在生態(tài)系統(tǒng)中起重要作用一、碳素循環(huán) 氮是生物有機(jī)體的主要組成元素，氮循環(huán)是重要的生物地球化學(xué)循環(huán)。 固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用及硝酸鹽還原作用組成。大多實(shí)際上是氧化還原反應(yīng)。二、氮素循環(huán)8個(gè)環(huán)節(jié)，有6個(gè)只有通過(guò)微生物才能進(jìn)行。三、硫素

20、循環(huán)與細(xì)菌瀝濾1. 硫素循環(huán) 硫是生命有機(jī)體的重要組成部分。 生物圈中含有豐富的硫，一般不會(huì)成為限制性營(yíng)養(yǎng)。2. 細(xì)菌瀝濾 利用化能自養(yǎng)細(xì)菌對(duì)礦物中的硫或硫化物進(jìn)行氧化，不斷生產(chǎn)和再生酸性浸礦劑，并讓低品位礦石中的銅等金屬以硫酸銅等形式不斷溶解出來(lái)，然后再采用電動(dòng)序較低的鐵等金屬粉末進(jìn)行置換，以此獲取銅等有色金屬或稀有金屬。利用細(xì)菌浸出低等級(jí)銅礦典型的浸礦堆積低等級(jí)礦大量堆積,酸性浸礦水的管狀礦脈在堆放表面上,酸性水慢慢滲透,并從其底部流出一個(gè)銅浸出堆中的流出物.酸性水富含可溶性的銅在長(zhǎng)槽中富含銅的水流經(jīng)金屬鐵來(lái)回收可溶性的銅從水槽中移出的一小堆回收的銅,進(jìn)一步精練 四、磷素循環(huán)不溶性磷酸鹽富

21、營(yíng)養(yǎng)化：水體中因氮、磷等元素含量過(guò)高而引起水體表層的藍(lán)細(xì)菌和藻類(lèi)過(guò)度生長(zhǎng)繁殖的現(xiàn)象。第四節(jié) 微生物與環(huán)境保護(hù)大氣污染！1973年莫斯科一工業(yè)區(qū)嚴(yán)重污染水資源，致使90名像這樣的新生兒缺胳膊少腿！土地沙漠化生活垃圾污染污染環(huán)境的生物修復(fù) 生物修復(fù)：是微生物催化降解有機(jī)污染物，轉(zhuǎn)化其他污染物從而消除污染的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。生物修復(fù)基礎(chǔ)是發(fā)生在生態(tài)環(huán)境中微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解作用。生物修復(fù)的本質(zhì)是生物降解 。1. 生物降解 生物降解是微生物（也包括其他生物）對(duì)物質(zhì)（特別是環(huán)境污染物）的分解作用。生物降解是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中的重要一環(huán)。研究難降解污染物的降解是當(dāng)前生物降解的主要課題。2.

22、 降解性質(zhì)粒 細(xì)菌中的降解性質(zhì)粒和分離的細(xì)菌所處環(huán)境污染程度密切相關(guān)，從污染地分離到的細(xì)菌50%以上含有降解性質(zhì)粒。3. 降解反應(yīng)和生物降解性一、微生物對(duì)污染物的降解與轉(zhuǎn)化細(xì)菌塑料烴分解作用2002.11.19巴哈馬油輪“威望號(hào)”在西班牙發(fā)生斷裂沉沒(méi)導(dǎo)致燃料油泄漏。這艘船共裝有7.7萬(wàn)噸燃料油。 動(dòng)物保護(hù)者在為鳥(niǎo)清洗身上的油污 農(nóng)藥的生物降解走出化學(xué)農(nóng)藥污染的圍城 瑞士化學(xué)家默勒1939年發(fā)明 DDT（二氯二苯三氯乙烷）并用作殺蟲(chóng)劑，開(kāi)創(chuàng)了以 DDT 為代表的有機(jī)氯農(nóng)藥新時(shí)代。 在第二次世界大戰(zhàn)期間及以后，DDT 被廣泛用于防治瘧疾、腦炎、斑疹傷寒等傳染病，挽救了數(shù)百萬(wàn)人的生命。印度在 195

23、2年瘧疾的發(fā)病率達(dá)7500萬(wàn)病例，使用DDT控制后，到1964年減少到10萬(wàn)。DDT把人類(lèi)從傳染病的圍城中解救出來(lái)，由此默勒獲得1948年度的諾貝爾獎(jiǎng)金。此后DDT被廣泛使用，據(jù)估算全世界使用了500萬(wàn)噸。 DDT具有脂溶性、致癌性和難于被降解的特點(diǎn)，DDT對(duì)益蟲(chóng)的殺害以及沿食物鏈富集造成不良的生態(tài)效應(yīng)，魚(yú)類(lèi)、蛙類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)及其它高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物繁殖能力下降以至滅絕，對(duì)人類(lèi)健康也構(gòu)成嚴(yán)重威脅。美國(guó)從1973年起，我國(guó)從1983年起禁用DDT，其它有機(jī)氯農(nóng)藥也相繼退出歷史舞臺(tái)。除草劑的生物降解重金屬的轉(zhuǎn)化 環(huán)境污染中所說(shuō)的重金屬一般指汞、鎘、鉻、鉛、砷、銀、硒、錫等。微生物可以改變重金屬在環(huán)境中的存在狀

24、態(tài)引起嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題，也可以去除環(huán)境中的重金屬，改善環(huán)境。 微生物處理污水過(guò)程的本質(zhì)是微生物代謝污水中的有機(jī)物，作為營(yíng)養(yǎng)物取得能量生長(zhǎng)繁殖的過(guò)程，這和一般的微生物培養(yǎng)過(guò)程是相同的。二、污水處理1. 微生物處理污水的原理BOD 即“五日生化需氧量”。它是一種表示水中有機(jī)物含量的間接指標(biāo)，一般指在20C下，L污水中所含有的有機(jī)物，在進(jìn)行微生物氧化時(shí)，日所消耗的分子氧的毫克數(shù)。 COD 使用強(qiáng)氧化劑使L污水中的有機(jī)物質(zhì)迅速進(jìn)行化學(xué)氧化時(shí)所消耗氧的毫克數(shù)，稱(chēng)COD或化學(xué)需氧量。2. 污水處理的方法和裝置（1）節(jié)能型污水處理裝置 氧化塘法：是近年來(lái)一種利用自然生態(tài)系統(tǒng)凈化污水并肯有良好節(jié)能效果的方法。在氧

25、化塘中存在著三種作用：A.有機(jī)物的好氧性分解和厭氧消化；B.光合作用；C.藻類(lèi)細(xì)胞的消除。氧化塘的優(yōu)點(diǎn)是投資少、設(shè)備簡(jiǎn)、操作容易，缺點(diǎn)是它所占據(jù)的土地面積大。 灑水濾床法：在生物膜的小環(huán)境中，表面為好氧層，內(nèi)層為厭氧層，中層則生長(zhǎng)大量的兼性厭氧菌，主要是原生動(dòng)物，它們可吞食有機(jī)物和細(xì)菌，在污水處理中發(fā)揮關(guān)重要的作用。（2）耗能型污水處理裝置 活性污泥法：該法一直是污水處理中的主要方法。所謂活性污泥，是指由菌膠團(tuán)形成菌、原生動(dòng)物和其他微生物群體組成的絮狀體，有很強(qiáng)的吸附、氧化分解污水中的懸浮有機(jī)物或毒物的能力。 完全混合曝氣法 生物膜法： 生物轉(zhuǎn)盤(pán)法 塔式濾池法：優(yōu)點(diǎn)：占地面積小、易設(shè)計(jì)、造價(jià)低、利通風(fēng)和效率高。缺點(diǎn)：污水滯留的時(shí)間較短，對(duì)大分子有機(jī)物的氧化較困難。濱洲污水處理廠(chǎng) 8萬(wàn)方/日氧化塘法1、沼氣及沼氣發(fā)酵2、沼氣發(fā)酵的三個(gè)階段：水解階段：水解性細(xì)菌和發(fā)酵性細(xì)菌， 多糖、蛋白質(zhì)、脂肪等 有機(jī)酸產(chǎn)酸階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌群， 有機(jī)酸、醇類(lèi) 乙酸、氫、二氧化碳產(chǎn)氣階段：嚴(yán)格厭氧的產(chǎn)甲烷菌群 一碳化合物(CO2、甲醇、甲酸、甲基胺、CO等）、乙酸、氫氣 甲烷三、沼氣發(fā)酵與環(huán)境保護(hù)四、用微生物監(jiān)測(cè)環(huán)境污染糞便污染指示菌致突變物的微生物檢測(cè)發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)法 1. 糞便污染指示菌 大腸菌群是最基本的糞便污染指示菌，是水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)之一。 大腸菌群是指一大群與大腸桿菌