水處理微生物學(xué)

關(guān)于水處理微生物學(xué)第1頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月學(xué)習本課程的目的和作用本課程是給水排水專業(yè)基礎(chǔ)課，它的任務(wù)是通過學(xué)習使大家掌握微生物的基本概念、類型、生理特性、微生物與環(huán)境的關(guān)系、以及微生物在水處理中的作用等基本理論，為學(xué)好專業(yè)課打下必要的基礎(chǔ)，并為以后從事水處理工程設(shè)計、研究工作提供微生物學(xué)基礎(chǔ)知識。第2頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月課本及參考書課本：

《水處理微生物學(xué)》（第三版）顧夏生等中國建筑工業(yè)出版社參考書目：《微生物學(xué)》（第二版）武漢大學(xué)編高等教育出版社《環(huán)境微生物學(xué)》周群英等編高等教育出版社第3頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章緒論

微生物：一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。微生物學(xué)：對于微小的被稱為微生物的有機體的科學(xué)，稱為微生物學(xué)。第4頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物?。▊€體微小）簡（構(gòu)造簡單）低（進化地位低）原核類：細菌、放線菌、藍細菌、支原體、衣原體等真核類：真菌（酵母菌、霉菌等），原生動物，顯微藻類非細胞類：病毒、亞病毒微米級：光學(xué)顯微鏡下可見（細胞）納米級：電子顯微鏡下可見（細胞器、病毒）單細胞簡單多細胞非細胞（即分子生物）第5頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?1.1水中常見微生物種類及特點肉足類鞭毛類纖毛類后生動物非細胞形態(tài)的微生物——病毒細胞形態(tài)的微生物原核生物水中微生物真核生物細菌放線菌藍藻真菌酵母菌霉菌原生動物藻類（除藍藻）第6頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月水處理中微生物特征種類繁多分布廣繁殖快容易發(fā)生變異代謝能力強形體微小數(shù)量大第7頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章原核生物2.1細菌細菌：單細胞、不分枝，類似植物的原核微生物球菌桿菌螺旋菌分類細菌基本形態(tài)，是鑒定菌種的依據(jù)之一?2.1.1細菌形態(tài)與大小第8頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌的大小單位：μm（微米）球菌：直徑（0.5~1.0微米）桿菌：寬度（直徑）×長度

（直徑在0.4~1.0微米，長度為寬度的一至數(shù)倍）螺旋菌：寬度（直徑）×長度（長度是兩端的距離）

大小受各種因素影響而變化第9頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?2.1.2細菌細胞構(gòu)造細胞壁：固定細菌形態(tài)、保護細胞細胞膜：選擇性的半滲透性，吸收營養(yǎng)物質(zhì)和排除廢物方面起作用細胞質(zhì)：進行新陳代謝活動內(nèi)含物：細菌新陳代謝產(chǎn)物，或儲備營養(yǎng)物質(zhì)核質(zhì)：決定生物遺傳性細菌基本構(gòu)造圖1.1第10頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月1、莢膜：保護作用，提供營養(yǎng)菌膠團：一定數(shù)目的個體，按照特定的構(gòu)造聚集在一起，具有同一個公共的莢膜。菌膠團特殊結(jié)構(gòu)第11頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月2、芽孢：是形成孢子細菌種類的休眠階段特點：新陳代謝活動低壁厚，水分少不易透水能抵抗外界不良環(huán)境能形成芽孢的細菌都是革藍氏染色陽性的細菌3、鞭毛：是細胞質(zhì)的突出體具有鞭毛的細菌能真正運動（一般鞭毛和莢膜不同時存在于一個細胞內(nèi)）偏端單毛菌類(A)偏端叢毛菌類(B)周毛菌類(C)第12頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?2.1.3細菌的培養(yǎng)特征與研究方法一、菌落：單個細菌在固體培養(yǎng)基表面經(jīng)繁殖以后形成的肉眼可見的集團。

(一定培養(yǎng)條件下表現(xiàn)出一定的特征)二、染色：單染：一種染料使細菌著色。復(fù)染：兩種染料對細菌著色。（鑒別染色法）初染——媒染——脫色——復(fù)染草酸銨結(jié)晶紫沙黃（蕃紅）革藍氏染色法第13頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月

革藍氏陽性菌：紫色（所有的球菌與芽孢）革藍氏陰性菌：紅色[桿菌（無芽孢的）與螺旋菌]三、觀察普通光學(xué)顯微鏡電子顯微鏡第14頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2

放線菌一、定義：放線菌是一類呈菌絲狀生長和以孢子繁殖的單細胞細菌二、形態(tài)構(gòu)造基內(nèi)菌絲：吸收營養(yǎng)物質(zhì)氣生菌絲：吸氧孢子絲：分生孢子圖1.2鏈霉菌的形態(tài)、構(gòu)造圖第15頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月三、放線菌的繁殖與菌落特征繁殖：通過無性孢子及菌絲片斷進行繁殖，以分生孢子為主。菌落特征：（1）干燥、不透明、表面呈致密的絲絨狀；（2）菌落和培養(yǎng)基的連接緊密，難以挑取；（3）菌落的正反面顏色常不一樣，在菌落邊緣的瓊脂平面有變形現(xiàn)象。

第16頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3

藍藻（藍細菌）特征：細胞壁與革蘭氏陰性菌相似；細胞體積一般比細菌大；分布廣，抵抗環(huán)境能力強。危害：水體富營養(yǎng)化，引起“水華”和“赤潮”影響水廠過濾工作益處：間接處理污水（如氧化塘）

第17頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月幾類藍細菌的典型形態(tài)第18頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月總結(jié)水處理中微生物的種類和特征水處理中微生物的生理特性，及其在水處理中的應(yīng)用第19頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月20第三章真核生物

第20頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月真菌（酵母菌及霉菌）的形態(tài)、大小及作用；藻類及其在水處理中的作用；原生動物的特性及其在水處理中的作用；后生動物的特性及其在水處理中的作用。第21頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?

3.1

真菌真菌：最主要的真核微生物類群，包括單細胞酵母菌和多細胞分枝狀霉菌。真菌特點：

a、無葉綠素，不能進行光合作用；

b、一般具有發(fā)達的菌絲體；

c、營養(yǎng)方式為異養(yǎng)吸收型；

d、以孢子的方式進行繁殖；

f、陸生性較強第22頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1酵母菌一、形態(tài)和大小細胞形態(tài)為圓形、卵形或圓柱形等；具有多孔核膜包裹起來的定形細胞核；菌體比細菌大，一般長8~10μm，寬1~5μm；第23頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、酵母菌繁殖

a、無性繁殖（出芽，芽孢子）

b、有性繁殖（子囊，子囊孢子）三、酵母菌特點：

a、個體一般以單細胞狀態(tài)存在；

b、多數(shù)出芽繁殖；

c、能發(fā)酵糖類產(chǎn)能；（菌落有“酒香”味）

d、常生活在含糖量較高、酸度較大的水生環(huán)境中。為主第24頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月四、作用發(fā)酵型：分解碳水化合物為酒精和二氧化碳，用于發(fā)面做面包、饅頭和釀酒。氧化型：

a、氧化烴類物質(zhì)，在石油加工工業(yè)中起積極作用，如石油脫臘、降低石油的凝固點。

b、假絲酵母和粘紅酵母菌在煉油廠的含油、含酚廢水生物處理中，起積極作用。

c、淀粉、油脂、味精廢水及檸檬酸殘?zhí)菑U水均可利用酵母菌處理，還可得到酵母菌體蛋白，用作飼料。第25頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2霉菌一、霉菌的形態(tài)和大小霉菌：通常指那些菌絲體較發(fā)達又不產(chǎn)生大型肉質(zhì)子實體（蕈菌）結(jié)構(gòu)的真菌。霉菌的菌絲直徑約3～10μm。菌絲：營養(yǎng)菌絲氣生菌絲（注：多數(shù)霉菌菌絲體內(nèi)有隔膜，而放線菌菌絲內(nèi)部相通，一般無隔膜。）第26頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、作用霉菌都是依靠有機物生活，能分解碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)及其它含氮有機物。在活性污泥中，若繁殖了大量的霉菌，也會引起污泥膨脹。某些霉菌如鐮刀霉等能有效地氧化分解無機氰化物，去除率可達90％以上，對有機氰化物的處理效果則差些。部分霉菌可處理含硝基化合物廢水。第27頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?

3.2

藻類

一、藻類的形態(tài)與構(gòu)造藻類一種低等植物，有單細胞和多細胞之分；形態(tài)有單個球狀、球狀排列成堆、絲狀等；多數(shù)藻體微小，肉眼不可見；按其形態(tài)結(jié)構(gòu)、色素劃分，主要有藍藻、綠藻、硅藻、褐藻和金藻等十綱。第29頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?

3.2

藻類

一、藻類的形態(tài)與構(gòu)造藻類一種低等植物，有單細胞和多細胞之分；形態(tài)有單個球狀、球狀排列成堆、絲狀等；多數(shù)藻體微小，肉眼不可見；按其形態(tài)結(jié)構(gòu)、色素劃分，主要有藍藻、綠藻、硅藻、褐藻和金藻等十綱。第30頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月藻類構(gòu)造具有真核，細胞壁由纖維素與果膠質(zhì)組成；藻類的運動主要靠鞭毛進行；藻類細胞中大都有葉綠體，葉綠體有各種形狀；藻類借光合色素進行光合作用，光和色素不同，藻類呈現(xiàn)不同顏色。第31頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、藻類生理特征藻類進行植物型光合作用；以水作為供氫體并釋放氧氣：營無機營養(yǎng)型，除利用CO2外，還需氮、磷、硫、鎂等；無機營養(yǎng)物中以氮和磷的需求量為多（藻類原生質(zhì)通式C106H263O110N16P

）；為需氧性生物，呼吸作用需要氧。第32頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月三、藻類在水處理中的作用有利：排水工程中可利用污水養(yǎng)殖藻類。藻類光合作用放出的氧氣被好氧微生物利用，氧化分解水中的有機污染物。例如：氧化塘主要是利用藻類來供應(yīng)氧氣。第33頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月有害：藻類對給水工程有一定的危害性，當它們在水庫、湖泊中大量繁殖時，會使水帶有臭味，有些種類還會產(chǎn)生顏色。水中有大量藻類時還可能影響水廠的過濾工作。水體中藻類大量繁殖，造成水體富營養(yǎng)化，使凈化水質(zhì)的工作發(fā)生困難；在夜間或藻類死亡后消耗大量氧氣，危及水生生物的生存；嚴重時，甚至使湖泊變?yōu)檎訚苫蚝档亍３Ｕf的“水華”主要是由藻類中的裸藻形成的，裸藻是水體富營養(yǎng)化的指示生物。

第34頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?

3.3

原生動物原生動物：單細胞、有運動能力，類似動物的微生物。一、形態(tài)與構(gòu)造大?。阂话?00~300μm，個別小至幾μm；形態(tài)多樣（卵形、圓形、長方形）；不具細胞壁，有一個或多個細胞核，有核膜包圍；第36頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月原生動物與多細胞動物一樣，具有攝食、呼吸、排泄、生殖等功能；形成不同“細胞器”，各起不同的作用；胞器行動胞器――偽足、鞭毛和纖毛等。消化、營養(yǎng)胞器――廢水生物處理中的營養(yǎng)方式有三類：⑴動物性營養(yǎng)；⑵植物性營養(yǎng)；⑶腐生性營養(yǎng)。有些動物性營養(yǎng)的原生動物具有胞口、胞咽等。感覺胞器――一般就是行動胞器，個別的有“眼點”。排泄胞器――伸縮泡。第37頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、營養(yǎng)與繁殖營異養(yǎng)型生活，食物包括：細菌、真菌、藻類、有機顆粒等；多數(shù)進行好氧呼吸；無性、有性繁殖兩種；可形成休眠體（孢囊），以抵抗不良環(huán)境；環(huán)境適宜時，長出新細胞。第38頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月三、常見種類A、肉足類以肉質(zhì)的偽足作為運動和攝食胞器；形體小，無色透明，大多沒有固定的形狀，少數(shù)為球形；多為動物性營養(yǎng)，以細菌、藻類、有機顆粒和比它本身小的原生動物為食；中污帶水體是多數(shù)肉足類原生動物最適宜的生活環(huán)境，在污水中和廢水處理構(gòu)筑物中也有發(fā)現(xiàn)。第39頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月鞭毛類多數(shù)個體生活，也有群體的；具有一根或一根以上的鞭毛；分植物性鞭毛蟲和動物性鞭毛蟲兩類；鞭毛蟲喜在多污帶和中污帶生活；在活性污泥曝氣池運行的最初階段，或在處理效果差時鞭毛蟲大量出現(xiàn)，可作為污水處理的指示生物。

第40頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月纖毛類體外長有纖毛作為運動胞器或攝食工具；多為單個自由生活，分游泳型纖毛蟲和固著型纖毛蟲，前者如草履蟲，后者如鐘蟲；纖毛蟲喜吃細菌及有機顆粒，競爭能力強。第41頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月對廢水生物處理起作用的主要是細菌，其次是原生動物。這是因為原生動物在污水中的數(shù)量不少，常在微型動物總數(shù)的95％以上。并且也有一定的凈化能力，并可作為指示生物，用以反映活性污泥和生物膜的質(zhì)量以及廢水凈化的程度。

四、作用第42頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月A、原生動物對廢水凈化的影響動物性營養(yǎng)型的原生動物，如動物性鞭毛蟲、變形蟲、纖毛蟲等能直接利用水中的有機物質(zhì)。在活性污泥法中，纖毛蟲可促進生物絮凝作用。另外，纖毛蟲能大量吞食細菌，特別是游離細菌，因此可改善生物處理法出水的水質(zhì)。第43頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月B、以原生動物為指示生物

不同種類的原生動物對環(huán)境條件的要求不同，對環(huán)境變化的敏感程度也不同，可利用原生動物種群的生長情況，判斷生物處理構(gòu)筑物的運轉(zhuǎn)情況及廢水凈化的效果。在活性污泥的培養(yǎng)和馴化階段，原生動物種類的出現(xiàn)和數(shù)量的變化往往按照一定的順序進行。在運行初期曝氣池中常出現(xiàn)鞭毛蟲和肉足蟲，若鐘蟲出現(xiàn)數(shù)量較多，則說明活性污泥已成熟，充氧正常。在正常運行的曝氣池中，如果固著型纖毛蟲減少，游泳型纖毛蟲突然增加，表明處理效果將變壞。當環(huán)境大幅度變化時，種類組成差別可能相當小，但種類的數(shù)量變化相當大。

第44頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?

3.4

后生動物一、輪蟲形體微小，一般在40~200μm之間;身體為長形，分頭部、軀干和尾部；具獨特的繁殖方式，廣泛分布于湖泊、水庫、河流、池塘、沼澤、稻田等水域及潮濕土壤和苔蘚中，是后生動物中擁有最強散布能力和最高繁殖速率的1個類群；第45頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月以細菌、小的原生動物和有機顆粒等為食物，在廢水處理中有一定的凈化作用；在廢水處理中，可作為指示生物；源水中大量繁殖，可能阻塞濾池；是大多數(shù)名貴水產(chǎn)品的開口餌料和優(yōu)質(zhì)食物，在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)有很大的應(yīng)用價值.第46頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、甲殼類動物主要特點是具有堅硬的甲殼。常見種類有水蚤和劍水蚤，它們以細菌、酵母菌、單細胞藻類、原生動物以及有機碎屑為食；源水中過度繁殖，易污染供水系統(tǒng)，如哈爾濱市賓縣（1995~2004年）劍水蚤出現(xiàn)在管網(wǎng)末端，吉林省四平市（2001年）在管網(wǎng)中發(fā)現(xiàn)水蚤。第47頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月水蚤（80倍顯微攝影）第48頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月三、其它小動物隨源水進入給水處理廠，包括線蟲和昆蟲的幼蟲等；出現(xiàn)在活性污泥和生物膜中。第49頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月成蟲線蟲幼蟲（80倍顯微攝影）第50頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)u蚊幼蟲搖蚊

第51頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月城市時間水生物種類發(fā)現(xiàn)地點塔科馬市（美國）1993年搖蚊幼蟲蓄水池、管網(wǎng)末端深圳市2003年搖蚊幼蟲沉淀池、砂濾池廣州市2000年搖蚊幼蟲二次供水水箱成都市]2001年搖蚊幼蟲沉淀池、調(diào)蓄池寧波市1996年搖蚊幼蟲管網(wǎng)末端江蘇吳江市1998~2000年搖蚊幼蟲二次供水水箱湖南株洲2004年搖蚊幼蟲、線蟲管網(wǎng)末端陜西藍田縣2002~2005年搖蚊幼蟲、線蟲濾池、管網(wǎng)末端天津市2004年線蟲管網(wǎng)末端烏魯木齊市2004年線蟲管網(wǎng)末端第52頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第四章病毒和噬菌體一、病毒的特點病毒：一類由核酸和蛋白質(zhì)等少數(shù)幾種成分組成的超顯微“非細胞型微生物”，其本質(zhì)是一種只含DNA或RNA的遺傳因子。病毒與其他細胞型微生物包括原核微生物和真核微生物有著體態(tài)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、生命方式等多方面的明顯區(qū)別。?4.1

病毒第53頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月病毒包括：動物病毒、植物病毒、微生物病毒（噬菌體）病毒特點：

a、沒有細胞構(gòu)造，由蛋白質(zhì)物質(zhì)和核酸組成，又稱“分子生物”；

b、體積小，需要用電子顯微鏡才能觀察到；

c、營專性寄生，只有在寄主體細胞內(nèi)才表現(xiàn)出生命特征；

d、每種病毒只含一種核酸，DNA或RNA；

f、無蛋白質(zhì)和核酸合成酶系，只能利用宿主或細胞體內(nèi)現(xiàn)成代謝系統(tǒng)合成自身的核酸和蛋白質(zhì)組成。第54頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、病毒的形態(tài)和大小形態(tài)：球形、卵圓形或磚形（動物病毒）桿狀、絲狀、少數(shù)球形（植物病毒）蝌蚪形（多數(shù)）、絲狀（噬菌體）大?。簄m表示；各種病毒之間大小相差懸殊，如痘病毒大的達300nm，口蹄疫病毒10~22nm。第55頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第56頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月噬菌體：寄生于細菌和放線菌，可使細菌和放線菌細胞裂解的病毒，同樣由核酸和蛋白質(zhì)組成，具有一般病毒的各種特征。分類根據(jù)噬菌體進入宿主細胞后的行為分為：烈性（毒性）噬菌體溫和噬菌體?4.2

噬菌體第57頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月a、烈性噬菌體：進入宿主細胞后進行復(fù)制增殖，導(dǎo)致宿主細胞裂解的噬菌體。b、溫和噬菌體：侵入宿主細胞后隨宿主細胞的生長繁殖而傳代下去，一般不引起宿主細胞的裂解。烈性噬菌體—敏感細菌溫和噬菌體—溶源性細菌（溶源性）第58頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月溶源菌及其獨特噬菌斑的形態(tài)（模式圖）第59頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月病毒不存在個體的生長過程，只有兩種基本成分的合成和進一步的裝配過程（同種病毒粒之間沒有年齡和大小之分）。繁殖分為5個階段：吸附、侵入、增值（復(fù)制與生物合成）、粒子成熟（裝配）、寄主細胞裂解（釋放）。?4.3

病毒繁殖第60頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月T偶數(shù)噬菌體對大腸桿菌的侵入第61頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月T偶數(shù)噬菌體裝配過程模式圖第62頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月溫和噬菌體感染細菌的結(jié)果第63頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月噬菌體“破壞”細菌的第一階段（電子顯微鏡）第64頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4實驗室中的控制方法⑴

溫度：在宿主細胞外的病毒大多數(shù)在55～65℃范圍內(nèi)不到1h被滅活。低溫不會滅活病毒，通常在－75℃保存病毒。物理因素⑵光紫外輻射：日光中的紫外輻射和人工制造的紫外輻射均能滅活病毒，滅活的部位是病毒的核酸?？梢姽猓涸谔烊凰w和氧化塘中，日光對腸道病毒有滅活作用。離子輻射：X射線、γ射線也有滅活病毒的作用。⑶干燥：是控制環(huán)境中病毒的重要因素。土壤中，水分含量低于10％時，病毒會迅速滅活。污泥中，當固體含量大于65％時，病毒量減低。

第65頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月體外滅活：酚、低滲緩沖溶液、甲醛、亞硝酸、醚類、十二烷基硫酸鈉、氯仿、去氧膽酸鈉、氯、溴、碘、臭氧、乙醇、強酸、強堿、pH及其他氧化劑等。體內(nèi)滅活：抗體和干擾素化學(xué)物質(zhì)化學(xué)因素第66頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈霉菌、青霉菌、藻類等會分泌一些抗菌物質(zhì)。但是，各種鏈霉菌產(chǎn)生的抗生素對大多數(shù)病毒無滅活作用。藻類產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)如丙烯酸和多酚對病毒有滅活作用?？莶輻U菌、大腸桿菌和銅綠假單胞菌等三種菌顯示抗病毒的活性，病毒的蛋白衣殼可被用作細菌的生長底物。

抗菌物質(zhì)第67頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章

微生物的生理

微生物的營養(yǎng)微生物的酶微生物的呼吸作用微生物的物質(zhì)代謝第68頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1微生物的營養(yǎng)營養(yǎng):指微生物從外界環(huán)境中攝取對其生命活動所需的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長和繁殖需要的一種最基本的生理功能。營養(yǎng)物：在自然或?qū)嶒炇胰斯l件下，可供微生物生長、繁殖和進行各種生理活動所需要的物質(zhì)。第69頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月一、微生物的化學(xué)組成及生理功能A、第70頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月水分兩種狀態(tài)：自由水和結(jié)合水。生理作用：①溶劑作用；②參與生化反應(yīng)（如脫水、加水反應(yīng)）；③運輸物質(zhì)的載體；④維持和調(diào)節(jié)一定的溫度。B、各化學(xué)成分的生理功能第71頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月無機鹽指細胞內(nèi)存在的一些金屬離子鹽類，根據(jù)含有量的多少可分為微量金屬元素和金屬元素。主要作用：①構(gòu)成細胞的組成成分；②酶的組成成分；③酶的激活劑；④維持適宜的滲透壓；⑤自養(yǎng)型細菌的能源。碳源分有機碳源和無機碳源兩種；碳源的作用是提供細胞骨架和代謝物質(zhì)中碳素的來源以及生命活動所需要的能量。第72頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月氮源氮源：提供細胞組分中氮素來源的各種物質(zhì)；分為兩類：有機氮源和無機氮源；作用：提供細胞新陳代謝中所需的氮素合成材料。

第73頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月生長因子生長因子：一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所必需，但不能自行合成的由外界供給的有機物;作用：構(gòu)成酶的輔酶或輔基參與新陳代謝。第74頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月營養(yǎng)類型：指根據(jù)微生物生長所需要的主要營養(yǎng)要素即能源和碳源的不同，而劃分的微生物類型。根據(jù)碳源和能源的不同，兼顧電子供體的不同情況將微生物分成4種類型，包括光能自養(yǎng)型、光能異樣型、化能自養(yǎng)型和化能異養(yǎng)型二、微生物的營養(yǎng)類型第75頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月營養(yǎng)類型能源電子供體基本碳源實例光能自養(yǎng)型（光能無機營養(yǎng)型）光無機物CO2藍細菌、紫硫細菌、綠硫細菌、藻類光能異養(yǎng)型（光能有機營養(yǎng)型）光有機物CO2及簡單有機物紅螺菌科的細菌（紫色無硫細菌）化能自養(yǎng)型（化能無機營養(yǎng)型）無機物無機物CO2硝化細菌、硫化細菌、鐵細菌、氫細菌、硫黃細菌等化能異養(yǎng)型（化能有機營養(yǎng)型）有機物有機物有機物絕大多數(shù)細菌和全部真核微生物第76頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月培養(yǎng)基：根據(jù)微生物生長、繁殖對營養(yǎng)物質(zhì)的需要而人工配制的營養(yǎng)基質(zhì)。A、培養(yǎng)基分類：物理狀態(tài)：液體、固體、半固體培養(yǎng)基組分：天然、合成、半合成培養(yǎng)基用途：選擇性、鑒別、加富三、培養(yǎng)基第77頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月B、培養(yǎng)基配制原則目的明確：根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基；營養(yǎng)協(xié)調(diào)：注意各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度及配比，考慮加入生長因子；理化適宜：調(diào)節(jié)適宜的pH值、滲透壓、水活度、氧化還原勢等；經(jīng)濟節(jié)約：培養(yǎng)基應(yīng)物美價廉。第78頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月c、培養(yǎng)基配制方法配制溶液調(diào)解pH值加入生長因子或指示劑等高壓蒸汽滅菌冷卻放置備用第79頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）被動擴散物質(zhì)的轉(zhuǎn)運順著濃度差進行；運輸過程不消耗能量，不發(fā)生化學(xué)變化；水、氣體、甘油等依靠這種方式進行吸收。（2）促進擴散與被動擴散相似，但須借助細胞膜上的一種蛋白質(zhì)載體進行，對轉(zhuǎn)運的物質(zhì)有選擇性；通過促進擴散吸收的營養(yǎng)物質(zhì)有氨基酸、單糖、維生素及無機鹽等。四、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和運輸?shù)?0頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）主動運輸吸收運輸過程中需消耗能量，也需要載體蛋白的參與；可以逆濃度差進行；是細菌吸收營養(yǎng)物質(zhì)的最主要方式。（4）基團轉(zhuǎn)位同主動運輸相似，需載體蛋白，耗能；基團轉(zhuǎn)位過程中被吸收的營養(yǎng)物質(zhì)與載體蛋白之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)結(jié)構(gòu)有所改變；第81頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第82頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2微生物的酶

一、酶及其分類酶:生物細胞中自己制成的一種催化劑（生物催化劑），其基本成分是蛋白質(zhì)。分類：

a、單成分酶和雙成分酶；

b、胞內(nèi)酶和胞外酶；

c、結(jié)構(gòu)酶和誘導(dǎo)酶；第83頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月d、根據(jù)酶促反應(yīng)的性質(zhì)分類水解酶：能促進基質(zhì)的水解作用及其逆行反應(yīng)。氧化還原酶：能引起基質(zhì)的脫氫或受氫作用，產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)。轉(zhuǎn)移酶：能催化一種化合物分子上的基團轉(zhuǎn)移到另一種化合物分子上。同分異構(gòu)酶：能推動化合物分子內(nèi)的變化，形成同分異構(gòu)體。裂解酶：催化有機物碳鏈的斷裂，產(chǎn)生碳鏈較短的產(chǎn)物。合成酶：能催化合成反應(yīng)。第84頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、酶的性質(zhì)與作用特性酶是蛋白質(zhì)催化劑高效性專一性可逆性條件溫和，受多種因素影響第85頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月

影響因素：⑴酶濃度⑵底物濃度⑶溫度⑷pH值⑸激活劑⑹抑制劑三、酶促反應(yīng)的影響因素酶底物中間產(chǎn)物酶最終產(chǎn)物第86頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3微生物的呼吸作用

新陳代謝：微生物從外界環(huán)境中不斷地攝取營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過一系列地生物化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成細胞的組分，同時產(chǎn)生廢物并排泄到體外。同化作用——吸收能量，進行合成反應(yīng)，將吸收的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧毎镔|(zhì)異化作用——分解反應(yīng)，放出能量，是將自身細胞物質(zhì)和細胞內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)分解的過程第87頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月呼吸作用：微生物在基質(zhì)氧化分解過程中，釋放出電子，生成水或其他還原性產(chǎn)物并釋放出能量的過程。第88頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月

根據(jù)與氧氣的關(guān)系，呼吸作用分為好氧呼吸和厭氧呼吸兩大類；相應(yīng)地，微生物分為好氧、厭氧和兼性三類；根據(jù)最終電子受體的不同，呼吸作用分為有氧呼吸、無氧呼吸和發(fā)酵三種形式一、微生物的呼吸類型第89頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月A、好氧呼吸作用定義：當營養(yǎng)物質(zhì)進入好氧微生物細胞之后，通過一系列氧化還原反應(yīng)獲得能量的過程。過程：當營養(yǎng)物質(zhì)進入好氧細菌細胞之后，通過一系列氧化還原反應(yīng)獲得能量的過程。⑴營養(yǎng)物質(zhì)（基質(zhì)）中的氫被脫氫酶脫下，從基質(zhì)中脫下的電子交給輔酶或輔基。⑵通過電子呼吸鏈的傳遞與氧結(jié)合。氧化酶活化分子氧并與電子結(jié)合成水。在這個過程中放出能量。第90頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月B、厭氧呼吸作用厭氧細菌只有脫氫酶系統(tǒng)，沒有氧化酶系統(tǒng)；在呼吸過程中，基質(zhì)中的氫被脫氫酶活化，從基質(zhì)中脫下來的氫經(jīng)輔酶傳遞給氧以外的有機物或無機物，使其還原；厭氧呼吸可分為兩種類型：分子內(nèi)無氧呼吸和分子外無氧呼吸。C、兼性呼吸作用在有氧時進行好氧呼吸，無氧時進行厭氧呼吸；無氧呼吸釋放的能量較少。第91頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、呼吸過程中的能量呼吸過程中分解、氧化營養(yǎng)物都是放能反應(yīng)；能量產(chǎn)生多少與微生物呼吸類型和氧的供應(yīng)有關(guān)；微生物不能完全利用氧化各種物質(zhì)時產(chǎn)生的能量，但利用率較高40~60%；常見的高能化合物——ATP；ATP——ADP——ATP放能吸能第92頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體狀態(tài)：二氧化碳、氫、甲烷、硫化氫、氨等；有機代謝產(chǎn)物：可分為簡單和復(fù)雜有機代謝產(chǎn)物。簡單的如糖類、酮類、有機酸類和胺類物質(zhì)。復(fù)雜的有機產(chǎn)物有維生素、抗菌素、毒素及色素等。分解產(chǎn)物：復(fù)雜的有機物質(zhì)需經(jīng)胞外酶分解為較簡單的物質(zhì)后才能被吸收利用。但分解出來的物質(zhì)有時超過被微生物所吸收利用的，因而在基質(zhì)上可找到分解產(chǎn)物，如蛋白胨、氨基酸、纖維二糖等。其它：不少自養(yǎng)微生物在生長過程中產(chǎn)生氫、亞硝酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽等。三、代謝產(chǎn)物第93頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月

微生物呼吸作用的本質(zhì)是氧化與還原的統(tǒng)一過程，在這一過程中釋放出一部分熱能。⑴通過呼吸作用使復(fù)雜的有機物變成二氧化碳、水和其它簡單的物質(zhì)。⑵在呼吸作用的過程中，發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換。一部分能量供給合成作用，另一部分供維持生命活動，還有一部分能量變成熱能釋放出來。⑶在呼吸作用的一系列化學(xué)變化中，產(chǎn)生了許多中間產(chǎn)物。這些中間產(chǎn)物一部分繼續(xù)分解，一部分作合成機體物質(zhì)的原料。⑷在呼吸作用的過程中，吸收和同化各種營養(yǎng)。四、

呼吸作用的本質(zhì)第94頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月好氧呼吸——活性污泥法和生物濾池厭氧呼吸——厭氧硝化法：剩余污泥、高濃度有機廢水的處理五、

細菌的呼吸類型在廢水生物處理中的應(yīng)用第95頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章

微生物的生長、繁殖

及遺傳變異

微生物的生長繁殖微生物的遺傳與變異

第96頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月生長：微生物在適宜的環(huán)境條件下，吸收營養(yǎng)物質(zhì)并進行新陳代謝活動，如果同化作用大于異化作用，微生物細胞質(zhì)的量的增加和個體體積加大，這種現(xiàn)象叫生長。繁殖：當單細胞個體生長到一定程度時，由一個親代細胞分裂為兩個大小、形狀與親代細胞相似的子代細胞，使得個體數(shù)目增加，這是單細胞微生物的繁殖。多細胞繁殖為孢子萌發(fā)產(chǎn)生子代菌體。6.1微生物的生長繁殖第97頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月1、直接測定根據(jù)不同的測定方法原理，可以分成以下幾類：⑴顯微鏡直接計數(shù)法①涂片染色法；②計數(shù)器測定法；③比例計數(shù)法⑵比濁計數(shù)法一、微生物生長測定方法第98頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月2、間接計數(shù)法通過測定樣品中活的細菌數(shù)量間接地表示細菌的含量。分為下列幾種方法：⑴平板計數(shù)法；⑵液體計數(shù)法；⑶薄膜計數(shù)法3、重量法細菌細胞具有一定的體積和重量，藉助群體生長后地細胞重量，可以采用測定重量的方法直接來表示細菌生長的多少或快慢。

(1)測定細胞干重

(2)細胞含氮量

(3)DNA含量第99頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月4、其它生理生化指標法細菌的生長生命活動過程中，會吸收和消耗一些物質(zhì)，同時產(chǎn)生和分泌另一些物質(zhì)，測定這些物質(zhì)的變化就可以間接地來表示細菌生長的情況。水處理中通常采用的生理生化指標：營養(yǎng)物質(zhì)（COD）的消耗，溶解氧的消耗，有機酸的產(chǎn)生（如好氧細菌的瓦呼儀測定法），H2和CH4的產(chǎn)生。

第100頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月1、間歇培養(yǎng)和生長曲線間歇培養(yǎng)：將少量細菌接種于一定量的液體培養(yǎng)基內(nèi)，在適宜的溫度下培養(yǎng)，并定時取樣測定活細菌數(shù)目或重量的變化。生長曲線：在細菌培養(yǎng)過程中定期取樣進行菌數(shù)測定，以活細菌個數(shù)或細菌重量為縱坐標，培養(yǎng)時間為橫坐標，繪制成的曲線。二、微生物生長特性第101頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第102頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第103頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月2、連續(xù)培養(yǎng)和生長曲線連續(xù)培養(yǎng)：一方面連續(xù)進料，另一方面又連續(xù)出料的培養(yǎng)方式。分為兩種：A、恒濁連續(xù)培養(yǎng)：培養(yǎng)基提供足夠量的營養(yǎng)元素，細菌保持最大速率生長。B、恒化連續(xù)培養(yǎng)：固定恒定的進料流速，又以同樣的速率排出，進水組分及反應(yīng)器中營養(yǎng)物質(zhì)濃度基本不變。第104頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月恒化連續(xù)培養(yǎng)中細菌的生長特征曲線第105頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月三、細菌生長曲線在廢水生物處理中的應(yīng)用

在廢水生物處理的連續(xù)運行過程中，活性污泥中的微生物只是處于間歇培養(yǎng)曲線的某一生長階段。對數(shù)期：微生物活力強，但不易凝聚和沉淀；有機物出水濃度相對較高。穩(wěn)定期：污泥代謝活性和絮凝沉降性能均較好。衰老期：只是出現(xiàn)在某些特殊的水處理場合，如延時曝氣及污泥消化。第106頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第107頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2

微生物的遺傳與變異遺傳：指每種微生物所具備的親代性狀在子代重現(xiàn)，使其子代的性狀與親代基本上一致的現(xiàn)象。變異：任何一種生物的親代和子代以及個體之間，在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理機能方面都有所差異，這種現(xiàn)象叫做變異。定向培育：通過有計劃、有目的地控制微生物生長條件，使微生物遺傳性向人類需要的方向發(fā)展。馴化：在廢水生物處理中的定向培育過程。第108頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月一、微生物的遺傳1、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)一切生物遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)是核酸；含有DNA的微生物中遺傳物質(zhì)是DNA，不含DNA只含RNA的微生物中，遺傳物質(zhì)是RNA。2、核酸的結(jié)構(gòu)核酸是一種多聚核苷酸，會發(fā)生水解過程水解：核酸→核苷酸→磷酸核苷→戊糖堿基第109頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)①兩條走向相反的多核苷酸鏈，以右手方向沿同一軸心平行盤繞成雙螺旋，螺旋直徑為2nm.②兩條鏈間借堿基對的氫鍵相連。A與T之間有2個氫鍵，G與C之間有3個氫鍵。③一個DNA分子可含幾十萬或幾百萬個堿基對，兩個堿基對之間的距離為0.34nm，每個螺旋的距離為3.4nm。書圖3-5第110頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵RNA在細胞中的三種類型（P46圖3-6）①信使RNA（mRNA）：以DNA的一條單鏈為模板，在RNA聚合酶的催化下，按堿基互補原則合成的。由于傳達了DNA的遺傳信息，故稱信使RNA。②轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）：存在于細胞質(zhì)里，在蛋白質(zhì)合成過程中起轉(zhuǎn)移氨基酸的作用。③核糖體RNA：主要成分是核糖體核酸（rRNA）和蛋白質(zhì)，一個核糖體包含有大小兩個亞基，它是蛋白質(zhì)合成的主要場所。

第111頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月

復(fù)制過程包括解旋和復(fù)制。（P48圖3-9）

三、DNA的復(fù)制第112頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月原核微生物中的DNA：不與蛋白質(zhì)結(jié)合，也沒有核膜，以單獨裸露狀態(tài)存在。絕大多數(shù)微生物的DNA是雙鏈，少數(shù)為單鏈此外，有少量的DNA（約占1％）存在于細胞質(zhì)中，稱為質(zhì)粒。真核微生物中的DNA：與蛋白質(zhì)結(jié)合，主要存在于細胞核的染色體上，外面包有核膜，構(gòu)成真正的細胞核。還有少量也存在于葉綠體、線粒體等細胞器中。DNA幾乎全部集中在染色體上，每種生物的染色體數(shù)目是一定的。染色體上含有大量不同的基因，數(shù)目為幾個到幾百甚至幾千個不等，染色體是遺傳信息主要貯藏場所。除染色體外另有一類較小環(huán)狀DNA分子獨立存在于染色體外，也攜帶少數(shù)基因，即質(zhì)粒。

四、微生物中的DNA第113頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月遺傳信息大多貯存在DNA上，只有少數(shù)病毒的遺傳信息貯存在RNA上遺傳信息的傳遞和表達分為三步：①將攜帶遺傳信息的DNA復(fù)制；②將DNA攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到RNA上；③將RNA獲得的信息翻譯成蛋白質(zhì)。（P49圖3-10）

五、遺傳信息的傳遞和表達第114頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月六、

基因表達的調(diào)控基因是具有遺傳功能的DNA分子上的片段，平均含有1000個堿基對。一個DNA分子含有許多基因。

結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因操作基因第115頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物的變異主要是由基因突變和基因重組造成的。1、基因突變當后代突然表現(xiàn)和親代顯然不同的遺傳的表現(xiàn)型時，這樣的變異稱為突變。突變的主要特點：①無定向；②稀有性；③自發(fā)性；④獨立性；⑤穩(wěn)定性；⑥可逆性；⑦誘變性。根據(jù)突變過程是否受人為誘變劑影響可分為：

自發(fā)突變誘發(fā)突變：紫外線、亞硝酸、5-溴尿嘧啶

二、微生物的變異第116頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月

兩個不同性狀的個體細胞，其中一個細胞的DNA與另一個細胞的DNA融合，使基因重新排列，遺傳給后代，產(chǎn)生新品種或表達新的遺傳性狀，稱為基因重組。在基因重組時，不發(fā)生任何堿基對結(jié)構(gòu)上的變化。重組的形式：真核微生物中，基因重組是通過二個配子相互融合的有性繁殖的過程中發(fā)生的，稱為雜交。原核微生物中，通常只是部分遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和重組，如轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合。

2、基因重組第117頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月

定義：狹義上講，遺傳工程就是基因工程，即在分子水平上剪接DNA片段，與同種、同屬或異種、甚至異界的基因連接成為一個新的遺傳整體，再感染受體細胞，復(fù)制出新的遺傳特性的機體。1、遺傳工程的操作過程①選擇合適的供體細胞，將其DNA取出，一般選擇性地獲取目的基因的DNA片段。②選擇何時外切酶或限制性內(nèi)切酶，它能專一地切斷目的基因DNA分子的特定部位，并在切斷處形成具有粘著活性的末端單鏈。③基因的運載和復(fù)制。三、遺傳工程第118頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月④在DNA連接酶的作用下，將目的基因DNA粘性末端與載體DNA粘性末端粘著起來，相應(yīng)的互補堿基對以氫鍵相聯(lián)，形成一個新的重組DNA分子。⑤將重組載體DNA分子加入受體細胞培養(yǎng)液中，受體細胞吸入載體，載體在細胞內(nèi)復(fù)制，使受體細胞以及后代獲得原供體細胞的基因和相應(yīng)的屬性。2、遺傳工程在環(huán)境工程中的應(yīng)用

利用遺傳工程，把具有降解某些特殊物質(zhì)的質(zhì)粒剪切后，連接到受體細胞中，使之帶有一種或多種功能用以處理廢水，這種用人工方法選出的多質(zhì)粒、多功能的新菌種稱為“超級細菌”。第119頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月120第七章微生物分布及相互關(guān)系第120頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)微生物的分布一、在水體中的分布1、大氣水大氣水包括雪和雨；主要由空氣中塵埃帶來微生物，其中有多種球菌、桿菌、放線菌及霉菌的孢子；降水開始時菌數(shù)較多，后逐漸減少。2、江河水緩慢流動的淺水中：絲狀藻類、絲狀細菌及真菌流動的水體中：單細胞藻類與好氧性細菌（上層水）

厭氧性細菌（底層污泥）原生動物（污泥表層）第121頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月3、湖泊與池塘水水體相對靜止，由于沉淀作用，大部分細菌常隨顆粒物質(zhì)沉入水底，底泥中細菌數(shù)較高；水的上層有各種好氧性細菌生長；水體底泥則有多種厭氧或兼性厭氧菌生長；有時可檢出多種病原菌（池塘）；湖泊水：上層水體生存著好氧性細菌、真菌及藻類；中層水體，生存著光合性的紫細菌和綠細菌及其他厭氧性細菌；底層水體，生存著厭氧性細菌；湖邊的淺水區(qū)內(nèi)，生存著真菌、原生動物等。第122頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月4、地下水泉水和深井水一般不含細菌及有機質(zhì)（土壤的過濾作用）5、海水海水的特點是：含鹽高、穩(wěn)定低、有機質(zhì)含量少，在海水深處有很高的靜壓力；近海岸邊及海底污泥表層菌數(shù)較多，但海洋中心部位的底泥中菌數(shù)低主要為革蘭氏陰性細菌；第123頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、在土壤中的分布1、土壤是微生物良好的生活環(huán)境養(yǎng)分水分及滲透壓空氣pH值溫度2、土壤中微生物的數(shù)量與分布土壤中微生物的數(shù)量因土壤類型、季節(jié)、土層深度與層次等不同而異；在一年里土壤中會出現(xiàn)兩個微生物數(shù)量高峰；土壤中以細菌最多，放線菌和真菌次之，藻類和原生動物較少。第124頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月三、其他環(huán)境中的分布1、空氣主要來源于帶有微生物菌體及孢子的灰塵霉菌和酵母菌到處均有微生物在空氣中停留的時間和狀態(tài)與氣流的速度、微生物附著的粒子大小和空氣溫度有關(guān)系2、食品糧食肉類魚類乳類第125頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月3、極端環(huán)境中的微生物嗜熱微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜堿微生物、嗜鹽微生物、嗜壓微生物第126頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)微生物間的相互關(guān)系一、互生關(guān)系定義：兩種不同種的生物，當其生活在一起時，可以由一方為另一方提供或創(chuàng)造有利的生活條件，這種關(guān)系稱為互生關(guān)系。代表：分解纖維素的細菌和固氮菌（土壤）硫磺細菌和解酚菌（廢水生物處理）藻類好氧性異氧菌（氧化塘）第127頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、共生關(guān)系定義：兩種不同種的生物共同生活在一起，相互分工合作，相互依賴并彼此取得一定的利益。代表：地衣（菌藻共生或菌菌共生）第128頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月三、拮抗關(guān)系定義：指一種微生物在其生命活動過程中，產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物或改變其他條件，從而抑制其他微生物的生長繁殖，甚至殺死其他微生物的現(xiàn)象。代表：吞食性原生動物乳酸細菌和酵母菌抗菌素第129頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月四、寄生關(guān)系定義：指一種微生物生活在另一種微生物體內(nèi)，以另一種微生物為生活基質(zhì)，在其中進行生長繁殖，并對后者帶來或強或弱的危害作用代表：噬菌體寄生于細菌或放線菌第130頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月131第八章

水的衛(wèi)生細菌學(xué)第131頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月§1

水中的病原微生物一、水中微生物的來源接觸土壤和塵埃一起由空氣中降落隨垃圾、人畜糞便及某些工業(yè)廢棄物進入水體二、水體中病原微生物種類病原細菌寄生蟲病毒第132頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?病原細菌病原細菌經(jīng)水傳播的疾病主要是腸道傳染病。常見的腸道傳染病菌有：（1）傷寒桿菌革蘭氏陰性菌，不生芽孢和莢膜，借鞭毛運動；加熱到60℃，30min可以殺死。對5％的石炭酸，可抵抗5min。傳染途徑：水、食物和物品第133頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）痢疾桿菌分痢疾桿菌和副痢疾桿菌兩種；革蘭氏染色陰性菌，無芽孢和莢膜，一般無鞭毛；適宜的溫度為37℃；耐寒能力強，在陰暗潮濕及冰凍環(huán)境下能生存數(shù)周；不耐熱及干燥，陽光直射即有殺滅作用，加熱60℃10分鐘即死亡；對1％的石炭酸，可抵抗30min。傳播方式：取食污染的食物和水；蠅類傳播第134頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）霍亂弧菌革蘭氏陰性菌，具有鞭毛，能運動，不生莢膜和芽孢；在60℃下能耐10min，在1％的石炭酸中能抵抗5min，能耐受較高的堿度；傳播途徑：水、食物、蠅類第135頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月病原細菌消毒方法煮沸消毒法；日光與紫外線；消毒液消毒；漂白粉消毒法；過氧乙酸(過醋酸)消毒劑。第136頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月病原細菌疾病防治措施保持食品和飲用水清潔；食用煮沸水和煮熟食物；勤洗手，注意個人衛(wèi)生及保持室內(nèi)清潔；消滅蒼蠅及其孳生地；與病菌攜帶者保持距離。第137頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?寄生蟲種類：蛔蟲、血吸蟲防治：a、使用糞便施肥前，應(yīng)暴曬或堆肥；b、生活污水灌溉前經(jīng)沉淀等處理；c、飲用水處理；d、加強水源保護。第138頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第139頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月?病毒一、種類脊髓灰質(zhì)炎病毒肝炎病毒其它腸道病毒（?？刹《竞涂滤_奇病毒）二、檢驗使人致病的病毒都是動物性病毒，專性寄生性很強，檢驗這類病毒可采用組織培養(yǎng)法，所選擇的組織細胞必須適宜這類病毒的分離、生長和檢驗。目前采用的方法是“蝕斑檢驗法”。

第140頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月§2生活飲用水的細菌標準2.1大腸菌群作為衛(wèi)生指標的意義腸道正常細菌有3類：大腸菌群、腸菌球和產(chǎn)氣莢膜桿菌。大腸菌群作為衛(wèi)生指標的原因：⑴該細菌生理習性與腸道病原菌類似，因而它們在外界的生存時間基本一致；⑵該種細菌在糞便中的數(shù)量較多；⑶檢驗技術(shù)較簡單。第141頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2大腸菌群的形態(tài)和生理特性桿菌、無芽孢、無莢膜；利用糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣；在遠藤氏培養(yǎng)基上有典型菌落；（遠藤氏培養(yǎng)基：又名品紅-亞硫酸鈉培養(yǎng)基，是大腸桿菌群的鑒別培養(yǎng)基）包括：大腸埃希氏桿菌、產(chǎn)氣桿菌、柯椽酸鹽桿菌和副大腸桿菌；第142頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3生活飲用水細菌衛(wèi)生標準我國《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749－2001中關(guān)于生活飲用水的細菌標準的具體規(guī)定如下：⑴細菌總數(shù)：小于100(CFU/mL)⑵總大腸菌群：每100mL水樣中不得檢出⑶糞大腸菌群：每100mL水樣中不得檢出（注：CFU為菌落形成單位）第143頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月§3水的衛(wèi)生細菌學(xué)檢驗一、細菌總數(shù)的測定水樣接種37℃溫度下培養(yǎng)24h數(shù)出生長的菌落數(shù)推算第144頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、大腸菌群的測定方法：⑴發(fā)酵法（基本方法）此法分三步：①初步發(fā)酵試驗；②平板分離；③復(fù)發(fā)酵試驗。⑵濾膜法發(fā)酵法完成全部檢驗需72h，濾膜法檢驗大腸菌群，只需30h左右。第145頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月§4水中微生物的控制4.1病原微生物的去除自來水廠常用的方法有：⑴加氯消毒；⑵臭氧消毒；⑶紫外線消毒。其中，加氯消毒最常用?？墒褂靡郝?，也可使用漂白粉（其中含有25％～35％的有效氯）。第146頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2藻類的去除殺藻常用的藥劑有硫酸銅和漂白粉。一般，硫酸銅效果好，藥效長，每升水投加0.3～0.5mg，在幾天之內(nèi)就能殺死產(chǎn)生氣味的藻類植物，但往往不能破壞死藻放出的致臭物質(zhì)，漂白粉能去除這種致臭物質(zhì)，投量要多些，如0.5～1mg/L，但不能過多，否則又會增加水的氣味。

第147頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第九章

廢水生物處理中微生物及

水體的污染的指示生物第148頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月§1廢水中的污染物在微生物作用下的降解與轉(zhuǎn)化一、自然界中，化學(xué)物質(zhì)的分解方式：1、光分解：在紫外線具有吸收的化合物，吸收太陽光的短波而分解；2、化學(xué)分解：在溫度、pH、金屬離子，土壤礦物的作用下而產(chǎn)生的化學(xué)分解；3、生物分解：動物、植物及微生物都能分解各種有機物。特別是微生物具有氧化還原作用、脫羧作用、脫氨作用、水解作用、脫水反應(yīng)等各種化學(xué)作用能力。第149頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、化合物分類

根據(jù)微生物對化合物的降解能力分為：①可生物降解物質(zhì)，如單糖、蛋白質(zhì)、淀粉、核酸等；②難生物降解物質(zhì)，這類物質(zhì)能被微生物降解，但時間較長，如纖維素、某些農(nóng)藥和烴類等；③不可生物降解物質(zhì)，某些高分子合成有機物如塑料、尼龍等。第150頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月三、廢水中的污染物生活污水：碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪，這些有機物主要是由碳、氫、氧、氮、磷、硫等幾種元素構(gòu)成的。工業(yè)廢水：隨工業(yè)性質(zhì)的不同有很大差異，其中可能存在的有機物有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、有機酸、醇類、醛類、酮類、酚類、胺類、腈、異腈等化合物。第151頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月四、微生物分解有機物的一般途徑1、復(fù)雜有機物分解為簡單有機物；2、簡單有機物的有氧分解：（1）完全氧化（2）不完全氧化3、簡單有機物的無氧分解及甲烷的生成（1）簡單有機物的無氧分解（2）甲烷的生成第152頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物分解有機物的總圖式

第153頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月五、物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)影響微生物降解轉(zhuǎn)化（1）結(jié)構(gòu)簡單的有機物一般先降解，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的后降解；相對分子質(zhì)量小的有機物比相對分子量大的易降解；（2）脂肪族化合物較芳香族化合物易生物降解，多環(huán)芳烴降解更難；（3）有的不飽和脂肪族化合物有相對不溶性，會影響其生物降解程度；（4）有機化合物主要分子鏈上除碳元素外尚有其他元素時，會增加對生物降解的抵抗力；（5）支鏈愈多，越難降解。第154頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月§2不含氮有機物質(zhì)的分解廢水中可能含有的不含氮有機物質(zhì)碳水化合物、油脂、酚類、醛類、酮類、醇類及某些有機酸等化合物。一、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化①纖維素的轉(zhuǎn)化纖維素纖維二糖葡萄糖纖維素酶：C1酶

β-1，4-葡聚糖酶

β-葡萄糖苷酶第155頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月②半纖維素的轉(zhuǎn)化半纖維素是由各種五碳糖、六碳糖及糖醛酸組成的大分子；微生物先分泌胞外酶將半纖維素水解為單糖和糖醛酸，然后才能用于細胞呼吸代謝作用；

半纖維素分解的簡化(6-21)第156頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月③木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化木質(zhì)素由苯丙烷單元通過醚鍵和碳碳鍵連接并難以被酸水解的復(fù)雜的無定形高聚物；木質(zhì)素的微生物分解極為緩慢；自然界中，能降解木質(zhì)素的生物極少，真菌（白腐菌）起著主要作用；國內(nèi)外廣泛篩選優(yōu)良菌株研究其適宜降解條件，并應(yīng)用于環(huán)境中難降解污染物（造紙廢水、農(nóng)藥、染料等）的治理關(guān)于降解木素的酶系與機制尚未完全弄清楚；第157頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵淀粉的轉(zhuǎn)化紡織、印染等工業(yè)廢水中含有淀粉；淀粉在微生物作用下形成葡萄糖，可被微生物細胞所吸收(書P98);參與的微生物主要有曲霉、根霉等霉菌。⑶脂肪的轉(zhuǎn)化脂肪是脂肪酸和甘油所合成的酯；脂肪的來源主要是動植物體，洗毛、肉類加工等工業(yè)廢水和生活污水中都含有油脂，脂肪的分解分兩步:第一步：脂肪甘油+脂肪酸第二步：有氧：甘油、脂肪酸二氧化碳+水（或合成微生物的細胞物質(zhì)）缺氧：脂肪酸較簡單的酸第158頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月⑷芳香族化合物的轉(zhuǎn)化煉焦、石油、煤氣等工業(yè)廢水中都存在酚類化合物;對酚起作用的主要是細菌，在有氧情況下，可氧化酚成二氧化碳和水其化學(xué)反應(yīng)大致如下：酚鄰苯二酚中間物丁二酸醋酸二氧化碳+水⑸烴類化合物的分解與轉(zhuǎn)化烷烴可被有關(guān)微生物降解，主要是甲烷假單胞菌、分枝桿菌、頭孢菌、青霉等；引起甲烷氧化的有甲烷極毛桿菌，可把甲烷氧化為二氧化碳和水；烯烴被氧化的最終產(chǎn)物是二氧化碳和水。第159頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月⑹合成洗滌劑的分解合成洗滌劑的基本成分是表面活性劑；合成洗滌劑除表面活性劑外，尚含有多種輔助劑（三聚磷酸鹽、硫酸鈉、熒光增白劑、香料等）；ABS合成洗滌劑降解速度慢；LAS合成洗滌劑降解速度快。第160頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月廢水中可能存在的含氮有機物主要有蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、胺類、腈化物、硝基化合物等。生活污水中所含的氮主要是以銨離子或尿素的形式存在的，化合氮中約有10％是復(fù)雜的有機化合物，包括蛋白質(zhì)和氨基酸。蛋白質(zhì)不僅存在于生活污水中，也存在于多種工業(yè)廢水中；尿素有時也存在于印染廢水中。

§3含氮有機物質(zhì)的分解第161頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月一、氮的循環(huán)1、綠色植物和微生物的生命活動過程中，吸收硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，組成蛋白質(zhì)、核酸等含氮有機物質(zhì)，使無態(tài)氮同化為有機態(tài)氮；2、動植物和微生物遺體中的有機氮化物，經(jīng)微生物的分解作用，使無機質(zhì)化為氨態(tài)氮（NH4+-N）；3、氨態(tài)氮在有氧條件下，經(jīng)硝化細菌的作用氧化成硝態(tài)氮；4、硝酸鹽由于反硝化細菌的作用，還原為分子態(tài)氮，逸散到大氣中；5、空氣中的分子態(tài)氮，通過固氮微生物的作用，還原為氨，進而合成有機氮化物。第162頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月二、蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化1、氨化作用：有機氮化物在微生物的分解作用中釋放出氨的過程（有機氮化物轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮的過程）；水解蛋白質(zhì)蛋白酶多肽+二肽肽酶水解氨基酸氨+不含氮化合物轉(zhuǎn)變成另一種氨基酸氨基酸脫氨基作用再合成微生物蛋白質(zhì)有氧或無氧第163頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月2、硝化作用氨經(jīng)過微生物作用氧化成亞硝酸，再進一步氧化成硝酸的過程；亞硝化作用：硝化作用的第一階段，氨被亞硝化細菌氧化成亞硝酸；硝化作用：亞硝酸經(jīng)硝化細菌作用，氧化為硝酸；引起硝化作用的微生物：化能自養(yǎng)型細菌，從氧化NH3及HNO2中取得能量，以CO2為碳源進行生活，G-，不生芽胞的球狀或短桿細菌；亞硝化細菌、硝化細菌從上述化學(xué)氧化作用中獲得能量以供生活，但它們對能量的利用率很低。第164頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月3、反硝化作用

硝酸鹽在通氣不良情況下經(jīng)微生物作用而還原的過程;反硝化作用由于還原的程度不同，可生成不同的還原態(tài)產(chǎn)物，如亞硝酸、次亞硝酸、一氧化氮以及分子態(tài)氮等;反硝化微生物包括細菌、真菌和放線菌中的多種微生物.第165頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月尿素含氮47％，是人畜尿中的主要含氮有機物；尿素的分解過程：先由尿素酶把尿素水解成碳氨酸，碳氨酸不穩(wěn)定，易分解成氨與二氧化碳和水。

CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3(NH4)2CO32NH3+CO2+H2O尿素細菌有球狀和桿狀兩大類三、尿素的轉(zhuǎn)化第166頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月§4水中無機元素的轉(zhuǎn)化4.1硫的轉(zhuǎn)化有機硫硫化氫硫、硫酸硫酸鹽

4.2磷的轉(zhuǎn)化不溶性磷酸鹽可溶性磷酸鹽有機磷化物磷酸磷酸鹽第167頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴鐵化物的氧化和沉淀低價鐵化物氫氧化鐵⑵鐵化物的還原與溶解沉淀的鐵化物Fe3+

高價鐵低價鐵（氧不足）⑶有機鐵化物的形成與溶解溶解性的鐵有機酸鐵鹽4.3鐵的轉(zhuǎn)化鐵細菌第168頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月§5廢水的好氧生物處理

自然界中很多微生物有氧化分解有機物的能力，利用微生物處理廢水的方法叫做生物處理法。主要是用來除去廢水中溶解的和膠體的有機污染物質(zhì)。一、廢水的好氧生物處理第169頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月第170頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月活性污泥法中的微生物1、活性污泥生態(tài)學(xué)活性污泥：多種多樣的好養(yǎng)微生物和兼性厭氧微生物與廢水中的顆粒交織凝結(jié)在一起，所形成的絨物或絮體。特點：A、有生物活性，能吸附氧化有機污染物；B、沉降性能好；C、含有99%的水，干物質(zhì)中含有75%的微生物；D、比重1.002~1.006；E、有一定的顏色和氣味。二、好氧生物處理構(gòu)筑物內(nèi)的微生物第171頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)器中生物種群：細菌（主體）、其次包括原生動物和后生動物?，F(xiàn)已判明，可能在活性污泥上占優(yōu)勢的細菌，主要有以下幾種種屬：動膠桿菌屬、假單胞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、黃桿菌屬及大腸埃希氏桿菌等。菌膠團（細菌）

根據(jù)低倍顯微鏡觀察到的原生動物的種類可以判斷活性污泥的生長狀態(tài)，這與污水廠出水的水質(zhì)直接相關(guān)。2、活性污泥法中的微生物第172頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月凈化污水第一承擔者：細菌凈化污水第二承擔者：原生動物

通過鏡檢，觀察菌膠團形成狀況，活性污泥原生動物的生物相，是對活性污泥質(zhì)量評價的重要手段之一第173頁，課件共194頁，創(chuàng)作于2023年2月活