環(huán)境微生物學緒論cq課件

1、環(huán)境微生物學 緒論第一節(jié) 環(huán)境面臨的問題、可持續(xù)發(fā)展與微生物環(huán)境問題 環(huán)境問題是隨著文明的進步，工農(nóng)業(yè)的發(fā)展伴生的一種負效應。如隨著工業(yè)的進步，大量化石能源及礦石中處于惰性的化學元素如C、S、重金屬等被以大量釋放到環(huán)境中并不斷積累，而產(chǎn)生諸如溫室效應、酸雨、重金屬中毒、白色垃圾、石油污染等等污染事件。 又如農(nóng)業(yè)大量使用化肥以及農(nóng)藥導致灌溉用水富含N、P等營養(yǎng)物質(zhì)和有毒農(nóng)藥進入水體導致河流及海域的污染；人口的不斷膨脹，隨之而來數(shù)量更多的生活污水及廢棄物進一步加劇了污染的惡化。 自20世紀西方產(chǎn)業(yè)革命起，世界各國環(huán)境污染日趨嚴重，環(huán)境質(zhì)量急劇惡化。50年代后公害問題相繼發(fā)生。美國洛杉礬的光化學煙霧

2、、倫敦煙霧、日本四日市的哮喘病、水俁病、骨痛病等，均對人類造成極大傷害。我國也不例外，一些地區(qū)，如上海的黃浦江、蘇州河，太湖、巢湖、淮河、海河、昆明滇池、東北嫩江、松花江等，均污染嚴重。80年代以后，隨著改革開放，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的興起，鄉(xiāng)鎮(zhèn)的河流也不例外地受嚴重污染。 一些發(fā)達國家于20世紀50年代開始治理環(huán)境，經(jīng)過一二十年的努力治理，已見成效。如泰晤士河現(xiàn)在已變清，有魚類生長。我國于20世紀60年代末開始認識到環(huán)境污染的危害，首先在一些大城市，如上海、北京、天津等地開始不同程度地處理廢水。繼而也廣泛地開展了環(huán)境保護、環(huán)境污染的治理工作。現(xiàn)在雖然環(huán)境保護已深人人心，但目前全國范圍污染加重的態(tài)勢依然沒

3、有得到有效控制?？沙掷m(xù)發(fā)展策略嚴峻的危機逐漸讓人們認識到發(fā)展必須與環(huán)境相協(xié)調(diào)的道理， 1987年發(fā)表 “可持續(xù)發(fā)展”的口號至今的提出，可持續(xù)發(fā)展的思想廣為各國接收和重視，也就是當代人類的發(fā)展，應該是既滿足當代人的需求，又不危及后代人滿足其需求的發(fā)展。 “九五”期間我國推出兩項重大舉措：即“全國主要污染物排放總量控制”和“中國跨世紀綠色工程規(guī)劃”。在“全國主要污染物排放總量控制”中規(guī)定煙塵、粉塵、二氧化硫、石油類、重金屬、化學耗氧量(COD)和工業(yè)固體廢棄物等12種主要污染物的排放量，到2000年要控制在國家批準的水平上。大量排污違規(guī)企業(yè)被關閉，如果各種污染物按照各自排放標準排放，他們可以在自然

4、力的作用下被凈化而不會造成污染.我們環(huán)境工作者的主要任務就是用先進的科學技術(shù)治理好各種污染物，使其達到排放標準，從而能夠以環(huán)境自身凈化能夠承受的程度，實現(xiàn)各項事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。微生物在治污中的地位污染物的微生物凈化是自然環(huán)境自身凈化的主要手段，同時也是地球生態(tài)平衡、物質(zhì)循環(huán)的極為重要的一個環(huán)節(jié)，我們實際上是取法天地，并能動地利用已知的微生物規(guī)律比自然界更為高效地消除污染，保護環(huán)境。這也就是這門課開設的用意所在，即認識微生物規(guī)律，能動地利用這些客觀規(guī)律指導環(huán)保工作。第二節(jié) 環(huán)境微生物學的研究對象與任務 環(huán)境微生物學是在環(huán)境工程與微生物學的交叉學科。微生物是指個體很小，肉眼看不見的生物，通常指直徑

5、小于或等于1毫米的生物。這門課圍繞環(huán)境微生物主要講述以下幾個問題一、環(huán)境微生物學的研究對象（一）微生物形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能(靜態(tài)特征)（二）微生物生理、生長特性與遺傳變異(動態(tài)特征）（三）微生物與環(huán)境污染治理(應用研究)（四）微生物研究方法二、環(huán)境微生物學的研究任務 自然界環(huán)境中的微生物大多數(shù)是有益的。自古以來有益微生物被人類廣泛應用，釀酒、制作醬、醋和發(fā)面。近代，將微生物應用于發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)乙醇、丙酮、各種有機酸、氨基酸(主要有谷氨酸即味精和賴氨酸)、抗生素。微生物的酶制劑應用于紡織退漿、制革脫毛、洗滌劑的助劑、醫(yī)藥、印染等及應用于石油發(fā)酵如微生物脫蠟和脫硫；用作農(nóng)肥(如固氮菌肥、磷、鉀細菌肥料等)

6、用于植物害蟲生物防治的蘇云金桿菌等殺蟲劑及礦業(yè)(探油、回收重金屬和稀有金屬)。用于污染治理是有益微生物另一個極為重要的研究領域。自然環(huán)境中同時也存在病原微生物，病原微生物也會對人類的生產(chǎn)、生活造成不利影響。如細菌、病毒、霉菌、變形蟲的某些種能引起人的各種疾病，如肝炎、沙眼、腸道病、傷風、感冒等，黃曲霉能產(chǎn)生致癌的黃曲霉毒素，島青素、枯青霉和黃綠青霉等能產(chǎn)生致癌的黃變米黃素。還有的微生物能引起作物病害及動物疾病，某些細菌和霉菌能使食品和農(nóng)副產(chǎn)品腐敗和腐爛。有些細菌盡管不是病原菌，但它們的生命活動所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物與環(huán)境中的化學物質(zhì)起作用會產(chǎn)生不良后果。如硫細菌和鐵細菌能引起混凝土管道和金屬管道腐蝕

7、，藍藻、綠藻和金藻中的某些種能引起湖泊“水華”和海洋的“赤潮”等。充分利用有益微生物資源為人類造福,同時防止、控制、消除微生物的有害活動，化害為利。環(huán)境工程中處理廢水、廢物和廢氣的方法很多，其中生物處理法占重要位置。它與物理法、化學法相比，具有經(jīng)濟、高效的優(yōu)點，更重要的是可達到無害化。微生物是對廢物進行生物處理、凈化環(huán)境的工作主體，只有全面了解和掌握微生物的基本特性，才能培養(yǎng)好微生物，取得較高的凈化效果。 非細胞結(jié)構(gòu)生物 病毒界 真細菌亞綱 原核細胞生物 原核生物界 真細菌綱 原生動物 放線菌綱 真核原生 細菌門 粘細菌綱 生物界 真核藻類 立克氏體綱 酵母菌 螺旋體綱 真菌界 支原體綱 真核

8、細胞 霉菌 生物 微型后生動物 動物界 高低等動物 低等植物 植物界 高等植物具細胞結(jié)構(gòu)生物生物藍藻門（藍綠細菌）微生物二、微生物命名1.學名=屬名+種名+（首次定名人）+現(xiàn)定名人+定名年份例如 Pseudomonas aeruginosa (Schroeter)Migula 1920銅綠假單胞菌 1920年由Migula定名 2 .學名=屬名+種名+菌株（用字母、符號等字形表示）例如 Bacillus.subtilis AS 1.398 枯草桿菌中能生產(chǎn)蛋白酶的一株菌株3.學名=屬名+sp.(或spp.) 只鑒定到屬名，對具體的種，不能肯定。sp.（單數(shù)）或spp.（復數(shù)）表示未定種的含義。

9、 三、微生物的特點（一）個體極?。ǘ┓敝晨臁⒋x速率快（三）數(shù)量多（四）易變異（五）種類多、分布廣、代謝類型多樣(二)繁殖快、代謝速率快生物界中，微生物具有最高的繁殖速度。尤其是以二分裂方式繁殖的細菌，其速度更是驚人。例如，大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌在最合適的條件下，20分鐘可繁殖一代。如果它始終處在最適宜的條件下，則一晝夜可由一個細菌產(chǎn)生471021個后代，經(jīng)48h后可產(chǎn)生221043個后代。假如一個細菌重量為1012g，那么，這里的總重量將達到221025噸。這個重量相當于4000個地球之重。當然，由于種種限制，這種幾何級數(shù)增殖速度最多也只能維持幾個小時。由于這一特點，廢水處理中，提供合適的

10、條件， 微生物很快就會達到相當?shù)臄?shù)量，從而廢物處理效率很高。我們以12小時內(nèi) 一種肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumoniae）繁殖的短片 ，作為實例。 12小時內(nèi) 一種肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumoniae）的繁殖記錄（三）數(shù)量多由于微生物的營養(yǎng)食譜極廣，生長繁殖速度快，代謝強度大，因此，凡有微生物生存的地方，它們通常都擁有巨大的數(shù)量。以下一些數(shù)字可說明環(huán)境中微生物數(shù)量之多：(1)土壤是微生物的“大本營”，其中細菌數(shù)量達數(shù)億個g，放線菌孢子達數(shù)千萬個g，霉菌孢子達數(shù)百萬個g，酵母菌達數(shù)十萬個g; (2)全世界海洋中微生物的總重量約280億噸 (3)人體腸

11、道內(nèi)菌體總數(shù)達100萬億個左右。(4)新鮮葉子表面微生物數(shù)量達100多萬個g(5)人們使用的鈔票，平均每張紙幣上的細菌數(shù)多達900萬個，大腸桿菌檢出率達879。(6)人的一個噴嚏約含菌4，500150，000個，感冒患者的一個噴嚏含細菌多達8，500萬個。 一系列的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，我們是生活在一個被大量微生物包圍著的環(huán)境中，只是因為肉眼不可見而常?！吧碓诰胁恢?。(四)易變異多數(shù)微生物為單細胞，結(jié)構(gòu)簡單，整個細胞直接與環(huán)境接觸，易受環(huán)境因素影響，引起遺傳物質(zhì)DNA的改變而發(fā)生變異，即使變異頻率十分低（如10-510-10），由于數(shù)量龐大，也可以在短時間內(nèi)出現(xiàn)大量變異后代，當環(huán)境變化時，微生物

12、會大量死亡，活下來的微生物往往會發(fā)生結(jié)構(gòu)和生理特性的變異以適應變化了的環(huán)境。近五十年來，由于工業(yè)化的發(fā)展出現(xiàn)來大量人工合成的有機化合物，如殺蟲劑、除草劑、洗滌劑、增塑劑、塑料等。這些化合物對地球來講是新參加進來的成員。開始，微生物很難降解他們，但由于微生物有很強的變異性特點陸續(xù)出現(xiàn)了能分解他們的微生物種類。微生物易變異的特點對于人類不利處在于在微生物研究中會引起菌種退化，同時在醫(yī)療中致病菌對抗生素產(chǎn)生抗藥性；但我們也可以利用微生物易變異的特點在廢水處理中進行活性污泥的馴化，及選育特定的微生物以分解難降解的有機物等工作。(五) 種類多、分布廣、代謝類型多樣目前已確定的微生物種數(shù)還只有10萬種左右，其中細菌、放線菌約1500種。蘇聯(lián)微生物學家伊姆舍涅茨基曾估計，“目前我們所了解的微生物總數(shù)，至多也不超過生活在自然界中的微生物總數(shù)的10”。如果這一估計不錯的話，將來的某一天，微生物的總數(shù)可能會超過目前動、植物的種數(shù)之和。在地球上，微生物的分布可說是無微不至，無孔不入，無遠不達。微生物只怕“火”，地球上除了火山的中心區(qū)域外，從生物圈、土壤、水圈直至大氣圈、巖石圈，到處都有微生物的足跡。例如，在70年代，美國科學家發(fā)現(xiàn)了東太平洋深達10000m的海