新版微生物生態(tài)學(xué)

新版微生物生態(tài)學(xué)新版微生物生態(tài)學(xué)第1頁2023/5/142

微生物與環(huán)境間有著極為親密關(guān)系，微生物生命活動(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)境之間關(guān)系，了解它們?cè)谧匀唤绶植迹蔀榇蠹议_發(fā)微生物資源提供理論依據(jù)，以使大家利用微生物在自然界中作用來改造自然，保護(hù)自然。微生物之間，微生物與其它生物之間，也存在著相互依存，相互制約關(guān)系，研究它們之間關(guān)系，使人類更加好地利用微生物，為防治人和動(dòng)植物疾病，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

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生態(tài)系統(tǒng)：在一定空間內(nèi)生物成份和非生物成份經(jīng)過物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)相互作用、相互依存而組成一個(gè)生態(tài)學(xué)功效單位。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)境中微生物種類、分布；微生物和其它生物關(guān)系；微生物與物質(zhì)循環(huán)；

微生物與環(huán)境保護(hù)新版微生物生態(tài)學(xué)第3頁2023/5/144第一節(jié)微生物在自然界中分布微生物特點(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、土壤中微生物

(一)土壤是微生物天然培養(yǎng)基

土壤是固體無機(jī)物(巖石和礦物質(zhì))、有機(jī)物、水、空氣和生物組成復(fù)合物，是微生物適當(dāng)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，是自然界最豐富微生物資源庫。新版微生物生態(tài)學(xué)第4頁2023/5/1451.營養(yǎng)豐富2.水分滿足3.酸堿度,滲透壓4.氧氣5.溫度土壤微生物經(jīng)過其代謝活動(dòng)可改變土壤理化性質(zhì),進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化,所以,土壤微生物是組成土壤肥力主要原因.新版微生物生態(tài)學(xué)第5頁2023/5/1461）土壤微生物數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子影響，并隨土壤類型不一樣而有很大改變。2）土壤微生物數(shù)量和分布受季節(jié)影響；3）微生物數(shù)量也與于土層深度相關(guān)，普通土壤表層微生物最多，伴隨土層加深，微生物數(shù)量逐步降低。4）土壤中微生物以細(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)新版微生物生態(tài)學(xué)第6頁2023/5/147二、水中微生物（一）淡水微生物1.起源：土壤、空氣、污水或動(dòng)植物尸體等。2.分布特點(diǎn)：1）數(shù)量和種類與接觸土壤有親密關(guān)系；2）垂直分帶分布3）多是吸附在懸浮在水中有機(jī)物上及水底；4）多能運(yùn)動(dòng)，有些含有很異常形態(tài)（比如柄細(xì)菌）；5）靠近城市或城市下游水中微生物多，而且有很多對(duì)健康不利細(xì)菌，所以不宜作為飲用水源；新版微生物生態(tài)學(xué)第7頁2023/5/148（二）海水微生物1）嗜鹽，真正海洋細(xì)菌在缺乏氯化鈉情況下是不能生長。2）低溫生長，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發(fā)覺細(xì)菌多為嗜冷菌。3）大多數(shù)海洋細(xì)菌為G—細(xì)菌，并含有運(yùn)動(dòng)能力。4）耐高壓（尤其是生活在深海細(xì)菌）。5）更顯著垂直分層分布（透光區(qū)、無光區(qū)、深海區(qū)、超深淵海區(qū)）新版微生物生態(tài)學(xué)第8頁2023/5/149三、空氣中微生物1）無原生微生物區(qū)系，主要以氣溶膠形式存在；2）起源于土壤、水體及人類生產(chǎn)、生活活動(dòng)；3）種類主要為真菌和細(xì)菌，普通與其所在環(huán)境微生物種類相關(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、光照等原因相關(guān)；6）與人類關(guān)系：傳輸動(dòng)、植物疾病，造成食品及發(fā)酵生產(chǎn)中污染新版微生物生態(tài)學(xué)第9頁2023/5/1410四、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上微生物1．微生物引發(fā)工業(yè)產(chǎn)品霉腐大量工業(yè)制品都是用用動(dòng)植物產(chǎn)品作原料來制造

纖維制品、木制品、革制品、橡膠制品、油漆、卷煙、化裝品等有些工業(yè)產(chǎn)品如塑料、建筑涂料等也有很多微生物能夠分解、利用光學(xué)儀器上鏡頭，建筑泥漿、鋼纜、地下管道、金屬材料等，各種電訊器材、文物、書畫等也可被各種特殊微生物所破壞。新版微生物生態(tài)學(xué)第10頁2023/5/14112．食品、農(nóng)副產(chǎn)品上微生物不利方面：因?yàn)槲⑸锷L繁殖而腐爛、變質(zhì)，不能再食用或使用；病原微生物進(jìn)入人體主要路徑，引發(fā)傳染性疾病；很多微生物在食品、農(nóng)產(chǎn)品上生長后會(huì)產(chǎn)生對(duì)人有害毒素；肉毒毒素、黃曲霉素等有利方面：利用特定微生物制備風(fēng)味食品，如醬制品、米酒、腌酸菜等；新版微生物生態(tài)學(xué)第11頁2023/5/1412可采取各種方法預(yù)防微生物對(duì)食品等破壞新版微生物生態(tài)學(xué)第12頁2023/5/1413（五）極端環(huán)境下微生物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

嗜熱菌類型：新版微生物生態(tài)學(xué)第13頁2023/5/1414隱蔽熱網(wǎng)菌（Pyrodictiumoccultum）嗜酸熱硫化葉菌（Sulfolobusacidocaldarius）水生嗜熱桿菌(Thermusaquaticus)新版微生物生態(tài)學(xué)第14頁2023/5/14152、嗜冷微生物：嗜冷菌：最適生長溫度低于15℃耐冷微生物：最適生長溫度為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）條件下耐酸微生物：也可在中性環(huán)境中生長最適生長溫度低于15℃4、嗜堿微生物：專性生活在pH10-11堿性條件下5、嗜鹽微生物：在高鹽濃度下才能生長6、嗜壓微生物：在高靜水壓環(huán)境中生長7、抗輻射微生物：對(duì)輻射含有抗性或耐受性。新版微生物生態(tài)學(xué)第15頁2023/5/1416研究意義：(1)開發(fā)利用新微生物資源，包含特異性基因資源；(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：功效基因組學(xué)、生物電子器材等研究提供新課題和材料；(3)為生物進(jìn)化、生命起源研究提供新材料。

新版微生物生態(tài)學(xué)第16頁2023/5/1417(六）生物體內(nèi)外正常菌群1、人體正常菌群在正常人體皮膚、粘膜及外界相通各種腔道（如口腔、鼻咽腔、腸道和泌尿道）等部位，存在著對(duì)人體無害微生物群，包含細(xì)菌、真菌、螺旋體、支原體等。在長久進(jìn)化過程中，微生物群內(nèi)部及其與宿主之間相互依存、相互制約，形成一個(gè)能進(jìn)行物質(zhì)、能量等交流動(dòng)態(tài)平衡微生態(tài)系統(tǒng)，常稱之為正常菌群新版微生物生態(tài)學(xué)第17頁2023/5/1418

人體各部位常見正常菌群皮膚：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：正常普通無菌腸道：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：表皮葡萄球菌、類白喉?xiàng)U菌、恥垢桿菌等新版微生物生態(tài)學(xué)第18頁2023/5/1419●

眼睛:1g鼻腔:10g口腔:20g皮膚:200g肺:20g腸道:1000g生殖道:20g總量:1271g正常人體微生物數(shù)量新版微生物生態(tài)學(xué)第19頁2023/5/1420正常菌群對(duì)人體作用營養(yǎng)作用:正常菌群營養(yǎng)來自宿主組織細(xì)胞分泌液、脫落細(xì)胞，以及一些腔道中食物碎屑和殘?jiān)?。菌群代謝產(chǎn)物除供給細(xì)菌本身利用外，一個(gè)別能夠被宿主吸收利用。比如，過去外科醫(yī)生不太重視腸道正常菌群中大腸埃希氏菌能合成B族維生素和維生素K功效，所以在腸道手術(shù)后為防止發(fā)生感染，常見抗生素作預(yù)防性治療，結(jié)果是手術(shù)后感染是預(yù)防了，病人卻出現(xiàn)了厭食和貧血等維生素B和K缺乏癥，因?yàn)榇竽c桿菌也被抗生素殺死了。所以現(xiàn)在碰到這類需施行腸道手術(shù)患者，在給予廣譜抗生素預(yù)防術(shù)后感染同時(shí)，必須補(bǔ)充分量微生素B和維生素K。新版微生物生態(tài)學(xué)第20頁2023/5/1421免疫作用正常菌群細(xì)胞中，有許多成份能夠促進(jìn)宿主免疫器官發(fā)育成熟。有學(xué)者曾經(jīng)做過試驗(yàn)，他們把剛孵化出來小雞分成兩組，一組放在沒有細(xì)菌環(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)覺無菌雞小腸和回肓部淋巴結(jié)都要比普通帶菌雞少80%左右。假如將這些無菌雞暴露在普通有菌環(huán)境中喂養(yǎng)，使之建立正常菌群，則經(jīng)2周后，它們免疫器官發(fā)育和功效就可與普通雞相近。另外，有些正常菌群細(xì)胞組分與病原菌相同，所以，它們能刺激宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生像抗體一類免疫物質(zhì)，這些免疫物質(zhì)也能反抗對(duì)應(yīng)病原菌侵襲。新版微生物生態(tài)學(xué)第21頁2023/5/1422生物拮抗作用將活鼠傷寒沙門氏菌（Salmonellatypymuriumi）喂給小鼠，假如要使小鼠發(fā)病死亡，需要10萬個(gè)細(xì)菌；假如先給小鼠口服鏈霉素，把小鼠腸道中正常菌群都?xì)⑺?，則只要10個(gè)活菌就可置試驗(yàn)鼠于死地。二者菌量竟相差1萬倍，表明正常菌群有拮抗病原菌作用。這種現(xiàn)象在人類中也能夠見到，比如大腸埃希氏菌、變形桿菌、腸球菌等正常菌，能夠抵抗引發(fā)痢疾和傷寒志賀菌和傷寒沙門菌等病原菌。咱們把這種現(xiàn)象稱為生物拮抗。新版微生物生態(tài)學(xué)第22頁2023/5/1423生物拮抗方式有各種。乳桿菌、大腸埃希氏菌等能產(chǎn)生細(xì)菌素，能夠抑制一些腸道病原菌生長；一些真菌、放線菌能產(chǎn)生抗生素，抑制或殺死不一樣種敏感病原菌；口腔中血鏈球菌、陰道乳桿菌能產(chǎn)生含有殺傷作用過氧化氫；腸道正常菌群中，99%以上是厭氧菌，它們依靠其數(shù)量上絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在營養(yǎng)競(jìng)爭方面壓倒處于劣勢(shì)需用氧性病原菌。還有一個(gè)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)體粘膜上皮細(xì)胞表面特異性受體相結(jié)合。也就是說，病原菌和宿主細(xì)胞粘附在一起是引發(fā)感染第一步。假如這些細(xì)胞受體早已被正常菌群配體結(jié)合而“占位”，那么以后病原菌就無“位”可結(jié)合，當(dāng)然不可能形成感染了。新版微生物生態(tài)學(xué)第23頁2023/5/1424抗衰老作用現(xiàn)在普通認(rèn)為，衰老是因?yàn)轶w內(nèi)積累了過多有毒化學(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)生超氧化物歧化酶（SOD），能夠催化宿主體內(nèi)自由基歧化反應(yīng)，消除自由基毒性，保護(hù)細(xì)胞免受活性氧損傷，所以含有一定抗衰老作用。其它作用腸道正常菌群有一定抗腫瘤作用。其原因是這些正常菌群能產(chǎn)生各種酶，降解腸道內(nèi)致癌物或能夠轉(zhuǎn)變成致癌物物質(zhì)成為無害物質(zhì)；它們還能夠激發(fā)免疫功效，調(diào)動(dòng)處于待命狀態(tài)巨噬細(xì)胞等人體衛(wèi)士圍殲病原菌。新版微生物生態(tài)學(xué)第24頁2023/5/1425條件致病菌人體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)生改變而引發(fā)人類疾病微生物。在一定條件下，正常菌群中細(xì)菌也能使人患?。海?）因?yàn)闄C(jī)體防衛(wèi)功效減弱,引發(fā)本身感染。比如皮膚粘膜受傷（尤其是大面積燒傷）、身體受涼、過分疲勞、長久消耗性疾病等，可造成正常菌群本身感染；（2）因?yàn)檎＞航杈硬课桓淖?，發(fā)生了定位轉(zhuǎn)移，也可引發(fā)疾病。比如大腸桿菌進(jìn)入腹腔或泌尿道，可引發(fā)腹膜炎、泌尿道感染。人體表面正常菌群，一旦它們進(jìn)入傷口也會(huì)引發(fā)感染。新版微生物生態(tài)學(xué)第25頁2023/5/1426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，保持一定生態(tài)平衡。假如生態(tài)平衡失調(diào)，以至機(jī)體某一部位正常菌群中各細(xì)菌百分比關(guān)系發(fā)生數(shù)量和質(zhì)量上改變，稱為菌群失調(diào)。

菌群失調(diào)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、呼吸道、泌尿生殖道功效失常也是主要原因。去除誘因后普通可使菌群復(fù)常，也有長久失調(diào)難于逆轉(zhuǎn)情況。新版微生物生態(tài)學(xué)第26頁2023/5/1427常見菌群失調(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，偶然發(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，引發(fā)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)生一個(gè)腸毒素及細(xì)菌毒素，造成假膜性腸炎。

能夠經(jīng)過口服一些活微生物制劑來治療因?yàn)檎＞菏д{(diào)而造成腹瀉，比如，含蠟狀芽孢桿菌（Bcereus）“促菌生”，含地衣芽孢桿菌“整腸生”等，它們都是經(jīng)過芽孢桿菌生長，為腸道重新創(chuàng)造良好厭氧環(huán)境，促使腸道內(nèi)正常厭氧菌生長繁殖，這類活微生物制劑又稱微生態(tài)制劑。

微生態(tài)制劑普通用于恢復(fù)腸道內(nèi)正常生態(tài)環(huán)境，若腸道功效正常，普通不需要服用。新版微生物生態(tài)學(xué)第27頁2023/5/14282、無菌動(dòng)物和悉生生物無菌動(dòng)物：是指不能檢出任何活微生物和寄生蟲動(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生物種類喂養(yǎng)方法說明附記無菌動(dòng)物隔離系統(tǒng)以封閉無菌技術(shù)取得，用現(xiàn)有方法不能檢出任何微生物和寄生蟲動(dòng)物

悉生動(dòng)物隔離系統(tǒng)確知所帶微生物叢（植物和動(dòng)物）經(jīng)特殊喂養(yǎng)動(dòng)物。確知所帶有微生物無特定病原體動(dòng)物屏障系統(tǒng)沒有指定致病性微生物和寄生蟲動(dòng)物。確知不帶有微生物通常動(dòng)物開放系統(tǒng)不明確所帶微生物、寄生蟲動(dòng)物，稱普通動(dòng)物，但不得帶有些人畜共患傳染病病原體。對(duì)微生物帶有情況不明確新版微生物生態(tài)學(xué)第28頁2023/5/14293、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：生活在植物地上個(gè)別表面微生物新版微生物生態(tài)學(xué)第29頁2023/5/1430第二節(jié)微生物與生物環(huán)境之間關(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，也經(jīng)常與其它生物出現(xiàn)在一個(gè)限定空間內(nèi)，它們之間可能發(fā)生相互作用，并由此組成微生物以及微生物與其它生物間非常復(fù)雜而多樣化關(guān)系。一、互生定義：兩種生物能夠獨(dú)立生活。也能夠形成相互聯(lián)合，對(duì)一方有利，或雙方都有利。新版微生物生態(tài)學(xué)第30頁2023/5/1431（一）微生物間互生關(guān)系

固氮菌和纖維素分解菌，二者互生關(guān)系較為經(jīng)典，固氮菌可利用纖維素分解菌產(chǎn)生有機(jī)酸作為碳源和能源而大量繁殖，并進(jìn)行固氮；使纖維素分解菌也防止因?yàn)楸旧泶x產(chǎn)物積累過多而中毒；同時(shí)可利用固氮菌前提氮素營養(yǎng)物質(zhì)，生長愈加旺盛。增強(qiáng)了分解纖維素能力。因?yàn)樗鼈兓ドP(guān)系，提升了土壤肥力。新版微生物生態(tài)學(xué)第31頁2023/5/1432（二）微生物與人及動(dòng)物間互生關(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，正常菌群能夠完成各種代謝反應(yīng)，對(duì)人體生長發(fā)育有主要意義，而人體腸道則為微生物提供了良好生態(tài)環(huán)境。（三）微生物與高等植物之間互生關(guān)系

根際微生物與高等植物間也為互生關(guān)系。植物根在生長過程中，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營養(yǎng)物質(zhì)，植物發(fā)達(dá)根系改進(jìn)了土壤結(jié)構(gòu)，水分和空氣條件，有利于微生物生長。新版微生物生態(tài)學(xué)第32頁2023/5/1433二、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)造有利生存條件。特點(diǎn)：在生理上相互分工，交換代謝活動(dòng)產(chǎn)物；在組織上形成了新結(jié)構(gòu)，一旦彼此分離，各自就不能很好地生活。新版微生物生態(tài)學(xué)第33頁2023/5/1434（一）微生物間共生經(jīng)典例子是地衣。地衣組成：真菌（子囊菌，擔(dān)子菌）、單細(xì)胞藻類（綠藻，藍(lán)藻）。地衣結(jié)構(gòu)：形成有固定形態(tài)葉狀結(jié)構(gòu)，真菌無規(guī)則地纏繞藻類細(xì)胞，或二者組成一定層次排列。地衣代謝：地衣中真菌和藻類已形成特殊形態(tài)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。

新版微生物生態(tài)學(xué)第34頁2023/5/1435葉狀地衣（南極石耳）殼狀地衣（南極中國長城站海邊崖巖上地衣群落）殼狀地衣（南極麗石黃衣，紅色和赤星衣，米黃色）

殼狀地衣（南極癭茶漬衣）

新版微生物生態(tài)學(xué)第35頁2023/5/1436（二）微生物與植物間共生體1、根瘤：豆科植物與固氮菌共生、非豆科植物與放線菌共生。根瘤菌固定大氣中氮?dú)?，為植物提供氮素養(yǎng)料，而豆科植物根分泌物能刺激根瘤菌生長，同時(shí)，還為根瘤菌提供保護(hù)和穩(wěn)定生長條件。新版微生物生態(tài)學(xué)第36頁2023/5/14372、菌根菌和植物

菌根：有些真菌能夠在一些植物根上發(fā)育，菌絲體著生根表面或侵入根內(nèi)，形成兩種生物共生體－菌根。能夠與植物共生形成菌根真菌，稱為菌根菌。菌根菌包含藻狀菌，子囊菌和半知菌。以擔(dān)子菌為最多。能與真菌共生植物有２０００種。比如蘭科植物種子若無菌根菌共生就無法發(fā)育，杜鵑科植物幼苗若無菌根菌共生就不能存活。新版微生物生態(tài)學(xué)第37頁2023/5/1438菌根作用：①幫助植物吸收水分和養(yǎng)料；②調(diào)整植物代謝；③增強(qiáng)植物抗病能力菌根種類：（1）外生菌根：主要分布于木本喬、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，而且進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，而在根系較少，所以具內(nèi)生菌根植物，普通都保留著根毛。最常見和最主要是泡囊-叢枝狀菌根新版微生物生態(tài)學(xué)第38頁2023/5/1439（三）微生物與動(dòng)物共生

1、微生物與昆蟲共生：外共生：比如白蟻與其腸道內(nèi)微生物之間共生食木質(zhì)白蟻本身并不能分解纖維素，必須依賴腸道內(nèi)共生原生動(dòng)物和細(xì)菌經(jīng)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)共生性細(xì)菌這些細(xì)胞內(nèi)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植物為生。新版微生物生態(tài)學(xué)第39頁2023/5/14402、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，加工場(chǎng)所，ＰＨ5.8－6.8之間，適宜微生物生長，有大量纖維素、淀粉、脂肪分解菌。當(dāng)草料抵達(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、葡萄糖被其它微生物吸收利用轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生乳酸，丁酸、脂肪酸等有機(jī)酸和ＣＯ２；ＣＨ４等氣體，前兩個(gè)胃沒有消化完草料進(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。

新版微生物生態(tài)學(xué)第40頁2023/5/1441三、寄生定義：一個(gè)生物侵入另一個(gè)生物體內(nèi)吸收自己所需要營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長繁殖，在一定條件下對(duì)后者造成損害或死亡現(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)胞外寄生新版微生物生態(tài)學(xué)第41頁2023/5/1442（一）微生物間寄生關(guān)系1、噬菌細(xì)菌：一個(gè)細(xì)菌能夠寄生在另一個(gè)細(xì)菌體內(nèi)，如食菌蛭弧菌能寄生在大腸桿菌等許多Ｇ-菌體內(nèi)。2、真菌間：一個(gè)真菌寄生在另一個(gè)真菌間較普遍，其方式：（1）寄生物先分泌毒素，引發(fā)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，吸收其營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長繁殖。新版微生物生態(tài)學(xué)第42頁2023/5/1443寄生型放線菌照片真菌寄生于其它真菌中照片

A.木霉寄生于馬鈴薯絲核菌菌絲內(nèi)

B.盤菌寄生于毛霉菌絲上

新版微生物生態(tài)學(xué)第43頁2023/5/1444（二）微生物對(duì)植物寄生微生物對(duì)植物寄生很普遍，這是植物發(fā)生病害主要原因，能引發(fā)植物病害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，能引發(fā)植物病害有真菌、細(xì)菌、病毒等。新版微生物生態(tài)學(xué)第44頁2023/5/14451、植物病害中以真菌病害為主，占９５％擔(dān)子菌綱病原菌能引發(fā)小麥鐵銹病，和黑穗病。半知菌類可引發(fā)棉花炭疽病，立枯病，黃萎病，水稻稻瘟病等。藻菌綱可引發(fā)馬鈴薯與蕃茄晚疫病。子囊菌綱可引發(fā)大麥和蘋果白粉病等。2、菌性植物病害占３％。大多為無芽孢，具鞭毛Ｇ－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)，寄生在組織細(xì)胞間或?qū)Ч苤校l(fā)傳染病害。新版微生物生態(tài)學(xué)第45頁2023/5/1446（三）微生物對(duì)人與動(dòng)物寄生微生物在人體和動(dòng)物體內(nèi)寄生引發(fā)人與動(dòng)物傳染病，這些微生物稱為動(dòng)物病原微生物。常見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動(dòng)植物體內(nèi)會(huì)給大家造成經(jīng)濟(jì)損失，寄生有害在動(dòng)物體內(nèi)，則對(duì)人類是有益，能夠加以利用。如微生物寄生在有害昆蟲體內(nèi)，引發(fā)害蟲致病死亡，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展是有利，昆蟲病原菌包含細(xì)菌真菌病毒等幾類。當(dāng)前利用微生物毀滅農(nóng)業(yè)害蟲已成為微生物防治一個(gè)主要方面。現(xiàn)被大家利用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。新版微生物生態(tài)學(xué)第46頁2023/5/1447

新版微生物生態(tài)學(xué)第47頁2023/5/1448四、拮抗定義：一個(gè)微生物生命活動(dòng)中，經(jīng)過產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物或改變環(huán)境條件，能抑制其它微生物生長繁殖，或毒害殺死其它微生物現(xiàn)象。類型：1、非特異拮抗關(guān)系如乳酸菌能產(chǎn)生乳酸，能抑制腐敗菌生長，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)不耐酸菌都有抑制作用。2、特異拮抗關(guān)系一個(gè)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，含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。

新版微生物生態(tài)學(xué)第48頁2023/5/1449五、捕食定義：一個(gè)大型生物直接捕捉、吞食其它小型生物來滿足生存需要現(xiàn)象。類型：1、原生動(dòng)物：捕食水體和土壤中細(xì)菌，放線菌，真菌孢子及單細(xì)胞藻類為食。2、捕食性真菌：捕食線蟲。新版微生物生態(tài)學(xué)第49頁2023/5/1450第三節(jié)微生物與自然界物質(zhì)循環(huán)自然界物質(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，如微生物新版微生物生態(tài)學(xué)第50頁2023/5/1451微生物在生態(tài)系統(tǒng)中地位1、微生物是有機(jī)物主要分解者；微生物最大價(jià)值也在于其分解功效。它們分解生物圈內(nèi)存在動(dòng)物和植物殘?bào)w等復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)，并最終將其轉(zhuǎn)化成最簡單無機(jī)物，再供初級(jí)生產(chǎn)者使用。2、微生物是物質(zhì)循環(huán)中主要組員；微生物參加全部物質(zhì)循環(huán)，大個(gè)別元素及其化合物都受到微生物作用。在一些物質(zhì)循環(huán)中，微生物是主要組員，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；而有是循環(huán)中關(guān)鍵過程，起關(guān)鍵作用。新版微生物生態(tài)學(xué)第51頁2023/5/14523、微生物是生態(tài)系統(tǒng)中初級(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)初級(jí)生產(chǎn)者，它們具有初級(jí)生產(chǎn)者所含有二個(gè)顯著特征，即可直接利用太陽能、無機(jī)物化學(xué)能作為能量起源，另首先其積累下來能量又能夠在食物鏈、食物網(wǎng)中流動(dòng)。4、微生物是物質(zhì)和能量貯存者；微生物和動(dòng)物、植物一樣也是由物質(zhì)組成和由能量維持生命有機(jī)體。在土壤、水體中有大量微生物生物量，貯存著大量物質(zhì)和能量。5、微生物在地球生物演化中作用；微生物是最早出現(xiàn)生物體，并進(jìn)化成以后動(dòng)、植物。藻類產(chǎn)氧作用，改變大氣圈中化學(xué)組成，為以后動(dòng)、植物出現(xiàn)打下基礎(chǔ)。新版微生物生態(tài)學(xué)第52頁2023/5/1453一、微生物在碳素循環(huán)中作用

微生物在碳素循環(huán)中含有非常主要作用，它們既參加固定CO２光合作用，又參加再生CO２分解作用。1、光合作用：參加光合作用微生物主要是藻類，藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌，它們經(jīng)過光合作用，將大氣中和水體中ＣＯ２合成為有機(jī)碳化物。尤其是在大多數(shù)水生環(huán)境中，主要光合生物是微生物，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)碳化物分解，主要是微生物作用。陸地和水域在有氧條件中，經(jīng)過好氧微生物分解被徹底氧化為CO２；無氧條件經(jīng)過厭氧微生物發(fā)酵被不完全氧化成有機(jī)酸、甲烷、氫和CO２。能分解有機(jī)碳化物微生物很多，主要有細(xì)菌、真菌和放線菌。新版微生物生態(tài)學(xué)第53頁2023/5/1454碳素循環(huán)包含CO２固定:綠色植物和微生物經(jīng)過光合作用固定自然界中CO２，合成有機(jī)物碳化物。CO２再生:動(dòng)物、植物和微生物進(jìn)行呼吸作用取得能量，同時(shí)放了CO２。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CO２

新版微生物生態(tài)學(xué)第54頁2023/5/1455參考圖P213圖9-3新版微生物生態(tài)學(xué)第55頁2023/5/1456二、微生物在氮素循環(huán)中作用

氮素是組成生物體另一個(gè)必需元素，自然界中氮素循環(huán)包含許多轉(zhuǎn)化作用。空氣中氮?dú)獗还痰⑸锛爸参锱c微生物共生體固定成氨態(tài)氮，經(jīng)過硝化微生物作用轉(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)物食用含氮植物，又轉(zhuǎn)變成動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)。動(dòng)物、植物、微生物尸體及排泄物被微生物分解后，又以氨形式釋放出來，這種過程叫做氨化作用。由硝化菌產(chǎn)生硝酸鹽在無氧條件下被一些微生物還原成為氮?dú)?，重新回到大氣中，開始新氮素循環(huán)。新版微生物生態(tài)學(xué)第56頁2023/5/1457大氣體積中約有７９％是分子態(tài)氮，但全部植物、動(dòng)物和大多數(shù)微生物都不能直接利用。初級(jí)生產(chǎn)者植物體需要氨鹽、硝酸鹽等無機(jī)氮化物、在自然界為數(shù)不多，經(jīng)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)需要。所以氮素物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化和不停地循環(huán)，在自然界十分主要。微生物在氮素循環(huán)中幾個(gè)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。新版微生物生態(tài)學(xué)第57頁2023/5/14581、固氮作用分子態(tài)氮被還原成氨和其它氮化物過程稱為固氮作用。自然界氮固定，有兩種方式，一是非生物固氮，即經(jīng)過閃電高溫放電等固氮，這么形成氮化物極少；二是生物固氮，即經(jīng)過微生物作用固氮，大氣中９０％以上分子態(tài)氮都是微生物活性而固定成氮化物。新版微生物生態(tài)學(xué)第58頁2023/5/14592、氨化作用微生物分解有機(jī)氮化物產(chǎn)生氨過程稱為氨化作用。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)生氨，一個(gè)別供微生物，植物同化，一個(gè)別被轉(zhuǎn)變成硝酸鹽。新版微生物生態(tài)學(xué)第59頁2023/5/1460４、反硝化作用微生物還原硝酸鹽，釋放出分子態(tài)氮和ＮＯ過程稱為反硝化作用,參加這一作用細(xì)菌稱為反硝化作用細(xì)菌。

3、硝化作用微生物將ＮＨ３氧化成硝酸鹽過程稱為硝化作用；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ＮＨ３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，則被還原成份子態(tài)氮，從環(huán)境中消失。新版微生物生態(tài)學(xué)第60頁2023/5/1461參考P213圖9-4新版微生物生態(tài)學(xué)第61頁2023/5/1462三、微生物在硫素循環(huán)中作用

在自然界，硫素以元素Ｓ，Ｈ２Ｓ，硫酸鹽和有機(jī)態(tài)硫形式存在，而植物普通只能以無機(jī)鹽類作為養(yǎng)料。所以，S素各種形式循環(huán)轉(zhuǎn)化，對(duì)植物營養(yǎng)非常主要.

微生物在硫素循環(huán)中作用：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。微生物參加Ｓ素循環(huán)全過程，并起很主要作用。新版微生物生態(tài)學(xué)第62頁2023/5/1463有機(jī)硫化物硫酸鹽Ｈ２Ｓ元素Ｓ分解作用分解作用同化作用同化作用無機(jī)硫氧化作用無機(jī)硫氧化作用無機(jī)硫還原作用1、分解作用：動(dòng)、植物和微生物尸體中有機(jī)硫化物，被微生物降解成無機(jī)物（硫酸鹽、Ｈ２Ｓ等）過程稱為分解作用。2、同化作用微生物利用硫酸鹽和Ｈ２Ｓ，組成本身細(xì)胞物質(zhì)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種類。僅少數(shù)微生物同化Ｈ２Ｓ。新版微生物生態(tài)學(xué)第63頁2023/5/14643、無機(jī)硫氧化作用無機(jī)硫氧化作用是微生物氧化硫化氫、元素Ｓ或ＦeＳ等生成硫酸鹽過程。主要是硫細(xì)菌。4、無機(jī)硫還原作用無機(jī)硫化物還原作用是在厭氧條件下微生物將硫酸鹽還原成Ｈ２Ｓ過程。參加此過程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Ｈ２Ｓ元素Ｓ分解作用分解作用同化作用同化作用無機(jī)硫氧化作用無機(jī)硫氧化作用無機(jī)硫還原作用新版微生物生態(tài)學(xué)第64頁2023/5/1465參考P215圖9-5新版微生物生態(tài)學(xué)第65頁2023/5/1466四、微生物在磷素循環(huán)中作用磷素循環(huán)主要包含無機(jī)磷溶解、無機(jī)磷同化、有機(jī)磷礦化。新版微生物生態(tài)學(xué)第66頁2023/5/1467第四節(jié)微生物與環(huán)境保護(hù)

生物圈內(nèi)各種物質(zhì)，都是處于不停地合成，分解和轉(zhuǎn)化動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)之中。由此組成一個(gè)自我調(diào)整，自我維持一個(gè)協(xié)調(diào)整體，從而確保了地球上生命延續(xù)。當(dāng)大家違反了自然界生態(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“三廢”及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用農(nóng)藥殘留物等，大量排入環(huán)境中，這些物質(zhì)超出了生態(tài)系統(tǒng)自凈能力，打破壞了自然界正常生態(tài)平衡，其結(jié)果造成環(huán)境污染。環(huán)境污染不但危及國民經(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繁衍興盛。所以保護(hù)環(huán)境已成為大家日益關(guān)心重大問題。環(huán)境保護(hù)除保護(hù)自然環(huán)境外，就是防治污染和其它公害等。微生物不但能夠處理污染物，還可用于環(huán)境檢測(cè)，所以微生物在環(huán)境保護(hù)方面起主要作用。新版微生物生態(tài)學(xué)第67頁2023/5/1468水資源污染日益嚴(yán)重新版微生物生態(tài)學(xué)第68頁2023/5/1469富營養(yǎng)化；水體中氮、磷等元素含量過高而引發(fā)水體表層藍(lán)細(xì)菌和藻類過分生長繁殖。新版微生物生態(tài)學(xué)第69頁2023/5/1470水華：淡水水體中富營養(yǎng)化新版微生物生態(tài)學(xué)第70頁2023/5/1471赤潮：咸水水體中富營養(yǎng)化新版微生物生態(tài)學(xué)第71頁2023/5/1472新版微生物生態(tài)學(xué)第72頁2023/5/1473一、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、簡單方便。污水處理分級(jí)

一級(jí)處理：（預(yù)處理）目標(biāo)：經(jīng)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)處理污水能夠排入生物反應(yīng)池中，其中污染物經(jīng)過微生物氧化產(chǎn)生CO2、H2O和生物量。三級(jí)處理：除去微生物無法降解污染物和無機(jī)營養(yǎng)物。如含氮和含磷無機(jī)鹽及生物量。假如二級(jí)處理污水直接排入水體，則會(huì)產(chǎn)生富營養(yǎng)化。新版微生物生態(tài)學(xué)第73頁2023/5/1474（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、懸浮物組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜肉眼可見絨絮狀微生物共生體。這么共生體有很強(qiáng)吸附能力和降解能力，能夠吸附和降解很多污染物，能夠達(dá)處處理和凈化污水目標(biāo)。新版微生物生態(tài)學(xué)第74頁2023/5/1475新版微生物生態(tài)學(xué)第75頁2023/5/1476新版微生物生態(tài)學(xué)第76頁2023/5/1477曝氣池新版微生物生態(tài)學(xué)第77頁2023/5/14782.生物膜法生物膜（Biofilm）是經(jīng)過附著而固定于特定載體上結(jié)構(gòu)復(fù)雜微生物共生體。相對(duì)于活性污泥來說，在單位體積生物膜中所含微生物數(shù)量更高、比表面積更大。生物膜比活性污泥含有更強(qiáng)吸附能力和降解能力，能夠吸附和降解污水中各種污染物，含有速度快、效率高特點(diǎn)。在使用生物膜法處理污水時(shí)，要求在處理系統(tǒng)構(gòu)筑物中裝填一定數(shù)量填料，這些填料首先能夠擴(kuò)充處理系統(tǒng)比表面積，另首先為微生物提供附著固定載體。生物膜處理系統(tǒng)性能、效率取決于其中微生物活性高低和所裝填料多少及其比表面積。普通來說，生物膜法較多應(yīng)用于特殊行業(yè)廢水處理中，如印染廢水等。新版微生物生態(tài)學(xué)第78頁2023/5/1479生物轉(zhuǎn)盤法：所用機(jī)械設(shè)備簡單并節(jié)約人力，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。依據(jù)介質(zhì)與水接觸方式不一樣，生物膜法分為生物轉(zhuǎn)盤法、塔式生物濾池法。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。因?yàn)樯锬づc污水接觸時(shí)間較普通生物濾池長，另外塔內(nèi)不一樣高度存在不一樣生物相，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。新版微生物生態(tài)學(xué)第79頁2023/5/14803.氧化塘是利用自然生態(tài)系統(tǒng)凈化污水一處大面積、敝開式污水處理池塘。氧化塘是利用細(xì)菌和藻類共生關(guān)系來分解有機(jī)污染物一個(gè)廢水處理法。細(xì)菌利用藻類光合作用產(chǎn)生氧和空氣溶解在水中溶解氧氧化分解塘內(nèi)有機(jī)污染物；藻類利用細(xì)菌氧化分解產(chǎn)生無機(jī)物和小分子有機(jī)物作為營養(yǎng)源繁殖本身。如此不停循環(huán)，使有機(jī)物逐步降低，污水得以凈化。過多細(xì)菌和藻體易被微型動(dòng)物捕食。

另外，流入污水中沉淀下來固體及衰亡細(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、醇等簡單有機(jī)物，其中一個(gè)別被上層好氧菌或兼性厭氧菌繼續(xù)分解，另一個(gè)別波污泥中產(chǎn)甲烷細(xì)菌分解成CH4。只要上述各個(gè)步驟保持良好平衡，氧化塘這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就能相對(duì)穩(wěn)定，污水得以不停凈化。效果好氧化塘，能使污水中BOD去除率到達(dá)80％一95％，磷降低90％，氮去除率80％以上。因?yàn)楣┭趿康?，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，但氧化塘構(gòu)筑簡單，投資少，操作輕易。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)藥等部門工業(yè)廢水，還可養(yǎng)藻、養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨、鵝等。

新版微生物生態(tài)學(xué)第80頁2023/5/1481（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(包含兼性厭氧微生物)分解污水中有機(jī)污染物方法。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，所以倍受大家重視。

污水厭氧發(fā)酵是一個(gè)極為復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，它包括各種交替作用菌群，各要求不一樣基質(zhì)和條件，形成復(fù)雜生態(tài)體系，甲烷發(fā)酸包含3個(gè)階段：

1．液化階段

由厭氧或兼性厭氧細(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)生各種脂肪酸、醇等深入轉(zhuǎn)化為乙酸、H2和CO2。新版微生物生態(tài)學(xué)第81頁2023/5/14823．產(chǎn)甲烷階段

產(chǎn)甲烷菌利用乙酸、甲酸、甲醇、CO2、H2等、形成甲烷。產(chǎn)甲烷菌屬于古細(xì)菌，嚴(yán)格厭氧，主要包含甲烷桿菌屬、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，故污水厭氧處理必須在厭氧消化池中進(jìn)行。

發(fā)酵后污水和污泥分別從池上部和底部排出，所產(chǎn)生沼氣則由頂部排出，可作為能源加以利用。發(fā)酵池中也可產(chǎn)生如H2S、CO等一些有毒氣體，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剩下污泥，也可用工業(yè)廢水處理。

新版微生物生態(tài)學(xué)第82頁2023/5/1483（三）氮、磷去除技術(shù)氮磷是造成水體富營養(yǎng)化主要元素。1.氮去除：廢水中氮化物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，到達(dá)脫氮目標(biāo)。2.磷去除：細(xì)菌在厭氧條件下吸收低分子有機(jī)物，同時(shí)將細(xì)胞原生質(zhì)中聚合磷酸鹽異染顆粒中磷釋放。在好氧條件下，所吸收有機(jī)物被氧化并提供能量，同時(shí)從廢水中吸收超出其生長所需磷，并以聚磷酸鹽形式貯存起來，經(jīng)過排放污泥到達(dá)去磷目標(biāo)。新版微生物生態(tài)學(xué)第83頁2023/5/1484二、微生物對(duì)污染物降解與轉(zhuǎn)化因?yàn)槲⑸锎x類型多樣，所以自然界全部有機(jī)物幾乎都能被微生物降解與轉(zhuǎn)化。伴隨工業(yè)發(fā)展，許多人工合成新化合物，摻入到自然環(huán)境中，引發(fā)環(huán)境污染。微生物以其個(gè)體小、繁俠、適應(yīng)性強(qiáng)、易變異等特點(diǎn)，可隨環(huán)境改變，產(chǎn)生新自發(fā)突變株，也可能經(jīng)過形成誘導(dǎo)酶、生新酶系，具備新代謝功效以適應(yīng)新環(huán)境，從而降解和轉(zhuǎn)化那些“陌生”化合物。大事實(shí)證實(shí)微生物有著降解、轉(zhuǎn)化物質(zhì)巨大潛力。新版微生物生態(tài)學(xué)第84頁2023/5/1485（一)環(huán)境中主要污染物

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)能引發(fā)環(huán)境污染，并對(duì)人環(huán)境有不利影響物質(zhì)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。污染物對(duì)人類危害是極其復(fù)雜，有些污染物在短期內(nèi)經(jīng)過空氣、水、食物鏈等各種媒介侵入人體，造成急性危。也有些污染物經(jīng)過小劑量連續(xù)不停地侵人人體，經(jīng)過相當(dāng)長時(shí)間，才顯露出對(duì)人體慢性危害或遠(yuǎn)期危害，甚至影響到子孫后代健康。新版微生物生態(tài)學(xué)第85頁2023/5/1486嚴(yán)重污染水會(huì)經(jīng)過食物鏈生物放大作用危害人類健康新版微生物生態(tài)學(xué)第86頁2023/5/1487（二)微生物對(duì)農(nóng)藥等有毒污染物降解

我國每年使用50多萬噸農(nóng)藥，利用率只“

10％。絕大個(gè)別殘留在土壤中，有被土壤吸附，有經(jīng)空氣、江河傳輸擴(kuò)散，引發(fā)大范圍污染。當(dāng)前農(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、對(duì)人畜危害嚴(yán)重。試驗(yàn)證實(shí)，環(huán)境中農(nóng)藥去除主要靠細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物作用，

微生物降解農(nóng)藥方式有2種，一個(gè)是以農(nóng)藥作為唯一碳源和能源，或作為唯一氮源物質(zhì)，這類農(nóng)藥能很快被微生物降解，如氟樂靈，這是一個(gè)新型除草劑，它可作為曲霉屬唯一碳源，所以很易被分解；另一個(gè)是經(jīng)過共代謝作用，共代謝是指一些極難降解有機(jī)物，雖不能作為微生物唯一碳源或能源被降解，但可經(jīng)過微生物利用其它有機(jī)物作為碳源或能源同時(shí)被降解現(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)藥主要是經(jīng)過脫鹵作用、脫烴作用，對(duì)酰胺及脂水解、氧化作用、還原作用及環(huán)裂解、縮合等方式把農(nóng)藥分子一些化學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)改變而到達(dá)。新版微生物生態(tài)學(xué)第87頁2023/5/1488（三）微生物對(duì)重金屬轉(zhuǎn)化

環(huán)境污染中所說重金屬普通指汞、鍋、鉻、鉛、砷、銀、硒、錫等。微生物尤其是細(xì)菌、真菌在重金屬生物轉(zhuǎn)化中起主要作用。微生物能夠改變重金屬在環(huán)境中存在狀態(tài)，會(huì)使化學(xué)物毒性增強(qiáng)，引發(fā)嚴(yán)重環(huán)境問題，還能夠濃縮重金屬，并經(jīng)過食物鏈積累。另首先微生物直接和間接作用也能夠去除環(huán)境中重金屬，有利于改進(jìn)環(huán)境。

汞所造成環(huán)境污染最早受到關(guān)注。汞微生物轉(zhuǎn)化包含三個(gè)方面無機(jī)汞甲基化；有機(jī)汞還原成汞；甲基汞和其它有機(jī)汞化合物裂解并還原成汞。包含梭茵、脈胞菌、假單胞菌等和許多真菌在內(nèi)微生物含有甲基化汞能力。能使無機(jī)汞和有機(jī)汞轉(zhuǎn)化為單質(zhì)汞微生物也被稱為抗汞微生物，包含銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌、大腸埃希氏菌等。微生物抗汞功效是由質(zhì)?？刂啤Ｎ⑸飳?duì)其它重金屬也含有轉(zhuǎn)化能力，硒、鉛、錫、鎬、砷、鋁、鎂、金也能夠甲基化轉(zhuǎn)化。微生物即使不能降解重金屬，但經(jīng)過對(duì)重金屬轉(zhuǎn)化作用，控制其轉(zhuǎn)化路徑，能夠到達(dá)減輕毒性作用。新版微生物生態(tài)學(xué)第88頁2023/5/1489（四）固體廢物生物處理

固體廢棄物處理方法有物理法、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，到達(dá)無害化目標(biāo)。依據(jù)微生物與氧關(guān)系，可分為好氧性堆肥法和厭氧發(fā)酵法兩大類。

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，到達(dá)穩(wěn)定化，轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谕寥佬誀罡牧疾⒗谧魑镂蘸屠糜袡C(jī)物方法。所謂穩(wěn)定化是指病原性生物失活，有機(jī)物分解及腐殖質(zhì)生成。從堆肥到腐殖質(zhì)整個(gè)過程中有機(jī)污染物發(fā)生復(fù)雜分解與合成改變，可分為3個(gè)階段。新版微生物生態(tài)學(xué)第89頁2023/5/14901)發(fā)燒階段：堆肥早期，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，使堆肥溫度逐步上升。

(2)高溫階段：堆肥溫度上升到50℃以上進(jìn)入高