產(chǎn)甲烷菌等α-中污帶半?yún)捬鯛顟B(tài)有機物量減少BOD下降課件

微生物的生態(tài)一、生態(tài)系統(tǒng)二、土壤微生物生態(tài)三、空氣微生物生態(tài)四、水體微生物生態(tài)微生物的生態(tài)一、生態(tài)系統(tǒng)1一、生態(tài)系統(tǒng)（一）概念個體：某一具體的生物單個個體，是組成種群的單位。種群：特定空間內(nèi)同一物種的個體集合。群落：特定空間內(nèi)所有生物種群的聚合體。生物圈：地球上的所有生物。一、生態(tài)系統(tǒng)（一）概念2生態(tài)系統(tǒng)：一定時間和空間內(nèi)由生物與其生境通過能量流動和物質(zhì)循環(huán)所組成的一個動態(tài)系統(tǒng)。

生態(tài)系統(tǒng)=生物群落+環(huán)境條件

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)；生態(tài)系統(tǒng)：一定時間和空間內(nèi)由生物與其生境通過能量流動和物質(zhì)循3生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動41、微生物是有機物的主要分解者；2、微生物是物質(zhì)循環(huán)中的重要成員；3、微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者；4、微生物是物質(zhì)和能量的貯存者；5、微生物在地球生物演化中的作用；微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的角色1、微生物是有機物的主要分解者；2、微生物是物質(zhì)循環(huán)中的重要5微生物生態(tài)系統(tǒng)的特點（1）微生物生態(tài)系統(tǒng)的多樣性；（2）微生物生態(tài)系中的種群多樣性；（3）微生物生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（4）微生物生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)與演替性；（5）微生物群落中的遺傳交流；（6）微生物生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)流和能量流

微生物生態(tài)系統(tǒng)的特點（1）微生物生態(tài)系統(tǒng)的多樣性；6二、土壤微生物生態(tài)2.1土壤是微生物良好的生活場所1、為微生物提供了良好的Ｃ源、Ｎ源、能源2、為微生物提供有機物無機鹽微量元素4、土壤ＰＨ值范圍5.5－8.5之間5、溫度季節(jié)與晝夜溫差不大6、土壤顆?？障堕g充滿著空氣和水分7、適宜的滲透壓3、滿足了微生物對水分的要求二、土壤微生物生態(tài)2.1土壤是微生物良好的生活場所1、為7土壤中的微生物細(xì)菌放線菌真菌藻類和原生動物細(xì)菌（~108）

放線菌（~107）

霉菌（~106）

酵母菌（~105）

藻類（~104）

原生動物（~103）細(xì)菌每克肥土可含２５億個細(xì)菌枯草芽孢桿菌最多土壤中的微生物細(xì)菌放線菌真菌藻類和原生動物細(xì)菌（~18放線菌多分布在有機物較豐富的堿性土壤中諾卡氏菌屬、小單胞菌屬，鏈霉菌屬（幾萬－幾百萬）／克土壤土壤中放線菌數(shù)量僅次于細(xì)菌由于菌體大，其生物量與細(xì)菌接近放線菌多分布在有機物較豐富的堿性土壤中諾卡氏菌屬、小單胞菌屬9真菌真菌主要分布在接近地面的土層中以絲狀體和孢子體形式存在于土壤中(幾千－幾十萬個)/每克土壤，由于菌體粗大，其生物量不低于細(xì)菌，放線菌，為0.6mg／g土壤，菌絲最長可達４０米。霉菌：分解纖維素、木質(zhì)素、果膠素。如酵母在果園土壤里含量幾十萬個／g土壤。真菌真菌主要分布在接近地面的土層中以絲狀體和孢子體形式10藻類和原生動物藻類（５萬個／克土）原生動物（３萬個／克土）纖毛蟲，鞭毛蟲、肉足蟲等為主，它們以其它微生物和有機物碎片為食，對其它幾類微生物的數(shù)量起調(diào)節(jié)作用。藻類和原生動物藻類（５萬個／克土）纖毛蟲，鞭毛112.2土壤環(huán)境的污染與凈化土壤污染的概念土壤環(huán)境的自凈作用土壤污染物及污染源2.2土壤環(huán)境的污染與凈化土壤污染的概念12土壤污染——指進入土壤的污染物超過土壤的自凈能力，而且對土壤、植物和動物造成損害的狀況。土壤自凈——指土壤對施入一定負(fù)荷的有機物或有機污染物具有吸附和生物降解的能力，通過生物、化學(xué)和物理等過程自動分解污染物使土壤恢復(fù)到原有水平。土壤污染——指進入土壤的污染物超過土壤的自凈能力，而且對土壤13污染物：有機污染物、無機污染物污染源：工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源問題？土壤的環(huán)境因素對土壤的自凈能力有什么的影響？污染物：有機污染物、無機污染物14生物修復(fù)：采用工程化技術(shù)，利用微生物將環(huán)境中的有毒、有害物質(zhì)降解，使其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的方法稱為生物修復(fù)。

土著微生物

外來微生物

基因工程菌用于生物修復(fù)的微生物生物修復(fù)：采用工程化技術(shù)，利用微生物將環(huán)境中的有毒、有害物質(zhì)152.3微生物對土壤中污染物的降解

工業(yè)污染農(nóng)用化學(xué)制品糞肥和垃圾固體廢物含有對農(nóng)業(yè)十分有用的有機物質(zhì)和植物營養(yǎng)物質(zhì)，改良土壤，培肥地力的作用顯著。也含有許多有毒有害的物質(zhì)。未經(jīng)處理的城市垃圾，特別是人畜糞便和醫(yī)療單位的廢棄物中含有大量的病原體，施到土壤后能存活相當(dāng)長的時間。垃圾中的重金屬如汞、鉛、鎘、鋅、錳和有機污染物等是造成化學(xué)污染的重要原因。城市垃圾處置不當(dāng)，也容易引起大氣和水源的污染。

2.3微生物對土壤中污染物的降解162.3.1土壤有機污染及其修復(fù)（1）石油污染土壤的主要途徑：污灌、大氣污染、溢油事件、車輛污染。（2）對土壤的污染：粘著在土壤根部，影響根呼吸，引起爛根；進入食物鏈；抑制微生物的活性。2.3.1土壤有機污染及其修復(fù)17（3）石油的轉(zhuǎn)化提問：什么是石油？石油是含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及少量非烴化合物的復(fù)雜混合物。石油污染主要出現(xiàn)在采油區(qū)和石油運輸事故現(xiàn)場以及石化行業(yè)的工業(yè)廢水中。有機物的生物降解性與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)（3）石油的轉(zhuǎn)化提問：什么是石油？有機物的生物降解性18（4）降解石油的微生物降解石油的微生物很多，據(jù)報道有200多種細(xì)菌——假單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬放線菌——諾卡氏菌酵母菌——假絲酵母霉菌——青霉屬、曲霉屬藻類——藍藻和綠藻（4）降解石油的微生物降解石油的微生物很多，據(jù)報道有200多19芳香烴芳香烴普遍具有生物毒性，但在低濃度范圍內(nèi)它們可以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烴的細(xì)菌類別芳香烴芳香烴普遍具有生物毒性，但在低濃度范圍內(nèi)它們可以不同程20先被氧化為鄰苯二酚，這樣各類芳香烴在降解的后半段是相同的，可表示如下：先被氧化為鄰苯二酚，這樣各類芳香烴在降解的后半段是相同的，可212.3.2農(nóng)業(yè)固體廢棄物污染（1）糖類污染物提問：哪些會成為土壤污染物？難溶的多糖，且當(dāng)一些難溶解的多糖數(shù)量較大時才會使自凈時間大大增加，從而對環(huán)境造成污染。這類多糖主要是纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素、淀粉。2.3.2農(nóng)業(yè)固體廢棄物污染（1）糖類污染物22（2）纖維素的轉(zhuǎn)化β葡萄糖高聚物，每個纖維素分子含1400~10000個葡萄糖基（β1-4糖苷鍵）。來源：棉紡印染廢水、造紙廢水、人造纖維廢水及城市垃圾等，其中均含有大量纖維素。A．微生物分解途徑（2）纖維素的轉(zhuǎn)化23產(chǎn)甲烷菌等α-中污帶半?yún)捬鯛顟B(tài)有機物量減少BOD下降課件24B．分解纖維素的微生物好氧細(xì)菌——粘細(xì)菌、鐮狀纖維菌和纖維弧菌厭氧細(xì)菌——產(chǎn)纖維二糖芽孢梭菌、無芽孢厭氧分解菌及嗜熱纖維芽孢梭菌。放線菌——鏈霉菌屬。真菌——青霉菌、曲霉、鐮刀霉、木霉及毛霉。B．分解纖維素的微生物好氧細(xì)菌——粘細(xì)菌、鐮狀纖維菌和纖維弧25（3）半纖維素的轉(zhuǎn)化存在于植物細(xì)胞壁的雜多糖。造紙廢水和人造纖維廢水中含半纖維素。分解過程TCA循環(huán)聚糖酶CO2+H2O半纖維素單糖+糖醛酸H2O各種發(fā)酵產(chǎn)物厭氧分解分解纖維素的微生物大多數(shù)能分解半纖維素。許多芽孢桿菌、假單胞菌、節(jié)細(xì)菌及放線菌能分解半纖維素。霉菌有根霉、曲霉、小克銀漢霉、青霉及鐮刀霉。（3）半纖維素的轉(zhuǎn)化存在于植物細(xì)胞壁的雜多糖。造紙廢水和人造26Lignin木質(zhì)素木質(zhì)素空腔纖維素（4）木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化木質(zhì)素存在于除苔蘚和藻類外所有植物的細(xì)胞壁中，由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。Lignin木質(zhì)素木質(zhì)素空腔纖維素27自然界中哪些微生物能夠進行木質(zhì)素的降解呢？確證的只有真菌中的黃孢原毛平革菌，疑似的只有軟腐菌。黃孢原平毛革菌(Phanerochaetechrysosprium)是白腐真菌的一種，隸屬于擔(dān)子菌綱、同擔(dān)子菌亞綱、非褶菌目、絲核菌科。白腐—樹皮上木質(zhì)素被該菌分解后漏出白色的纖維素部分。自然界中哪些微生物能夠進行木質(zhì)素的降解呢？確證的只有真菌中的28固體垃圾堆肥及農(nóng)用效果：1.改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤保水保肥能力。2.提高土壤肥力。3.增加作物產(chǎn)量，提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。

固體垃圾堆肥及農(nóng)用效果：29大氣中的CO2光合作用呼吸作用生產(chǎn)者（如綠色植物）消費者（如動物和人）分解者（如細(xì)菌、真菌）糞便、遺體殘骸分解作用（呼吸作用）呼吸作用呼吸作用捕食碳循環(huán)示意圖：大氣中的CO2光合作用呼吸作用生產(chǎn)者消費者分解者糞便、遺體殘30CO2有機質(zhì)CO2有機質(zhì)31碳從無機環(huán)境進入生物群落的途徑：碳元素的含量：占生物體干重的49%碳的存在形式：

在無機環(huán)境中：在生物群落中：CO2、碳酸鹽有機物綠色植物的光合作用碳從生物群落返回?zé)o機環(huán)境的途徑：生物的呼吸作用微生物的分解作用煤、石油等燃料的燃燒碳在生物群落和無機環(huán)境間的循環(huán)方式：CO2碳從無機環(huán)境進入生物群落的途徑：碳元素的含量：占生物體干重的32三、空氣微生物生態(tài)不同條件下1M3空氣的含菌量條件數(shù)量畜舍1-2×106宿舍20000城市街道5000市區(qū)公園200海洋上空1-2北極（北緯80°）0三、空氣微生物生態(tài)不同條件下1M3空氣的含菌量數(shù)量畜舍1-233

空氣中的微生物（一）、分布及組成正常無微生物生存條件主要由飛塵引起（二）、空氣中暫時存在的病原微生物主要由病畜污染引起，飛沫、咳嗽、噴嚏、排泄物、分泌物的干燥引起，時間短暫。（三）、空氣消毒法：外科手術(shù)\生物藥品制造，應(yīng)保持周圍空氣中的無菌——空氣消毒1．消毒液噴霧2．熏蒸——KmnO4福爾馬林（40%甲醛）空氣中的微生物34空氣中的微生物的數(shù)量是大氣污染程度的標(biāo)志之一我國室內(nèi)空氣細(xì)菌總數(shù)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)項目撞擊法(CFU.m-3)沉降法（CFU）一般室內(nèi)≤4000≤4510萬級空氣凈化車間的空氣≤500空氣中的微生物的數(shù)量是大氣污染程度的標(biāo)志之一35（四）空氣微生物檢測空氣微生物的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)目前，還無統(tǒng)一的關(guān)于空氣的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)，一般以室內(nèi)1m3空氣中細(xì)菌總數(shù)為50~1,000個以上作為空氣污染的指標(biāo)。（四）空氣微生物檢測空氣微生物的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)36表2-2以細(xì)菌總數(shù)評價空氣的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（個/m3）清潔程度細(xì)菌總數(shù)最清潔的空氣（有空調(diào)）1~2清潔空氣<30普通空氣31~125臨界環(huán)境~150輕度污染<300嚴(yán)重污染>301表2-2以細(xì)菌總數(shù)評價空氣的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（個/m3）清潔程37空氣的微生物監(jiān)測通常采用營養(yǎng)瓊脂平板計數(shù)法。我國檢測空氣微生物所用的培養(yǎng)皿直徑為d90mm，有用d100mm的。評價空氣的清潔程度，需要測定空氣中的微生物數(shù)量和空氣污染微生物。測定的細(xì)菌指標(biāo)有細(xì)菌總數(shù)和綠色鏈球菌，在必要時則測病原微生物?？諝獾奈⑸锉O(jiān)測通常采用營養(yǎng)瓊脂平板計數(shù)法。38(一)空氣微生物的測定方法1．固體法固體法有平皿落菌法(沉降—平板法)、撞擊法(有縫隙采樣器、篩板采樣器、針孔采樣器)和過濾法。(1)平皿落菌法：將營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基融化倒人d90mm無菌平皿中制成平板。將它放在待測點(通常設(shè)5個測點)，打開皿蓋暴露于空氣5~10min，以待空氣微生物降落在平板表面上，蓋好皿蓋，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h后取出計菌落數(shù)，即為落菌數(shù)。(一)空氣微生物的測定方法1．固體法39可通過前蘇聯(lián)奧梅梁斯基公式換算出浮游細(xì)菌數(shù)。奧氏認(rèn)為：5min內(nèi)落在面積100cm2營養(yǎng)瓊脂平板上的細(xì)菌數(shù)和10L空氣中所含的細(xì)菌數(shù)相同。奧氏公式：式中：C—空氣細(xì)菌數(shù)；A——捕集面積，cm2；t——暴露時間，min；N——菌落數(shù)，個。5t100A100010×N××C=可通過前蘇聯(lián)奧梅梁斯基公式換算出浮游細(xì)菌數(shù)。5100100040簡化后的奧氏公式：經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)，用奧式公式計算的浮游細(xì)菌數(shù)比實測的浮游細(xì)菌少。此公式?jīng)]有考慮塵埃粒子大小、數(shù)量、氣流情況、人員密度和活動情況。C=1000×50NA×t簡化后的奧氏公式：C=1000×50NA×t412液體法液體法用于測定空氣中的浮游微生物，主要是浮游細(xì)菌。該法將一定體積的含菌空氣通入無菌蒸餾水或無菌液體培養(yǎng)基中，依靠氣流的洗滌和沖擊使微生物均勻分布在介質(zhì)中，然后取一定量的菌液涂布于營養(yǎng)瓊脂平板上，或取一定量的菌液于無菌培養(yǎng)皿中，倒入15-18ml融化(45℃)的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，混勻，待冷凝制成平板，置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)48h，取出計菌落數(shù)。2液體法液體法用于測定空氣中的浮游微生物，主要是浮游細(xì)菌42產(chǎn)甲烷菌等α-中污帶半?yún)捬鯛顟B(tài)有機物量減少BOD下降課件43以菌液體積和通入的空氣量計算出單位體積空氣中的細(xì)菌數(shù)。例如：將10m3含菌空氣通入100mL的無菌水中，使10m3空氣中的微生物全部截留在100mL水中。然后取0.1mL菌液涂布于平板上，若長出100個菌落，10mL水中共含菌10,000個，則10m3空氣含有10,000個。1m3空氣含有1,000個。以菌液體積和通入的空氣量計算出單位體積空氣中的細(xì)菌數(shù)。44產(chǎn)甲烷菌等α-中污帶半?yún)捬鯛顟B(tài)有機物量減少BOD下降課件45空氣微生物的檢測點數(shù)空氣微生物的測點數(shù)越多越準(zhǔn)確，為照顧到工作方便，又相對準(zhǔn)確，以20~30個測點數(shù)為宜，最少測點數(shù)為5~6?？諝馕⑸锏臋z測點數(shù)空氣微生物的測點數(shù)越多越準(zhǔn)確，為照顧到工46四、水體微生物生態(tài)（一）不同水體中微生物的種類（1）淡水型水體的微生物

江、河、湖和水庫（2）海水型水體的微生物四、水體微生物生態(tài)（一）不同水體中微生物的種類47（1）淡水型水體的微生物地球上水的總貯量有13.6億km3，但淡水量只占其中2.7%，且絕大部分以雪山、冰原等形式存在根據(jù)淡水中有機物含量的多少根據(jù)光線、溶氧和溫度等的差異微生物呈垂直分布（1）淡水型水體的微生物48（2）海水型水體的微生物海洋是地球上最大的水體，占地球總水量的97.5%，含鹽量為3%左右；微生物種類：芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、弧菌屬和發(fā)光細(xì)菌等；海洋微生物的垂直分布明顯表層：好氧性微生物中層：紫硫細(xì)菌底層：厭氧菌及硫酸還原菌（2）海水型水體的微生物表層：好氧性微生物49二、水圈中的微生物藍細(xì)菌、藻、水生植物陽光表層輸入(河流)產(chǎn)氧光合動物、原生動物、好氧細(xì)菌嗜甲烷菌、無機化能細(xì)菌不產(chǎn)氧光合發(fā)酵厭氧呼吸菌產(chǎn)甲烷菌沉積物厭氧層好氧層表層輸出層次化湖泊生態(tài)

水體不同層次微生物分布二、水圈中的微生物藍細(xì)菌、藻、水生植物陽光表層輸入(河流)產(chǎn)50（一）污染水體的微生物生態(tài)多污帶：BOD高，溶氧低。以厭氧菌和兼性厭氧菌為主，種類多，數(shù)量大。硫酸鹽還原菌、產(chǎn)甲烷菌等。α-中污帶：半?yún)捬鯛顟B(tài)，有機物量減少，BOD下降，水面上有泡沫，氨、H2S等，生物種類稍多。藍藻、裸藻、綠藻，原生動物等。（一）污染水體的微生物生態(tài)51β-中污帶：有機物較少，BOD和懸浮物含量降低，溶氧升高，氨和H2S被氧化。細(xì)菌數(shù)量下降，藻類繁殖，水生植物，固著型原生動物和輪蟲等后生動物。寡污帶：標(biāo)志著自凈的完成，無機化，H2S消失，細(xì)菌極少，水渾濁度低。指示生物：硅藻、藍藻、鐘蟲、變形蟲、旋輪蟲、浮游動物、水生植物和魚類等。β-中污帶：有機物較少，BOD和懸浮物含量降低，溶氧升高，氨52特征多污帶α-中污帶β-中污帶寡污帶水色暗灰色，渾濁灰色，較渾濁渾濁渾濁度低BOD高減少,有懸浮物減少,懸浮物少極少,懸浮極少溶解氧含量極低（或無）少升高恢復(fù)正常氣體H2S、CO2和CH4NH3、H2S氨及H2S減少H2S消失細(xì)菌數(shù)量幾億/毫升幾千萬/毫升幾萬/毫升極少微生物種類特點（兼）厭氣性硫酸還原菌產(chǎn)甲烷菌藻類及原生動物出現(xiàn)藻類大量繁殖纖毛蟲活躍魚腥藻、硅藻、黃藻、鐘蟲、變形蟲動物類型寡毛類（顫蚯蚓）顫蚯蚓，增多輪蟲、浮游甲殼動物輪蟲、浮游甲殼動物增多顯花植物無無出現(xiàn)增多魚類無無無有底泥大量的有機質(zhì)部分無機化大量無機化特征多污帶α-中污帶β-中污帶寡污帶水色暗灰色，渾濁灰色53（二）水體有機污染指標(biāo)BIP指數(shù)——無葉綠素的微生物占所有微生物的百分比。污染程度清潔水輕度污染中等污染嚴(yán)重污染BIP值0~88~2020~6060~100水的衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)檢驗1.細(xì)菌總數(shù)的測定2.大腸菌群的測定（二）水體有機污染指標(biāo)污染程度清潔水輕度污染中等污染嚴(yán)重污染541）1mL自來水中的細(xì)菌總數(shù)不可超過100個（37°C，培養(yǎng)24h）；2）以大腸菌群為指標(biāo)（總大腸菌群）包括大腸桿菌、產(chǎn)氣腸桿菌、檸檬酸桿菌屬、和肺炎克氏桿菌等一些革蘭氏陰性、無芽孢、能發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣的兼性厭氧桿菌。3）1L自來水中的大腸菌群數(shù)不能超過3個（37°C，培養(yǎng)48h）4）大腸菌群的測定—濾膜培養(yǎng)法在EMB培養(yǎng)基上進行1）1mL自來水中的細(xì)菌總數(shù)不可超過100個（37°C，培養(yǎng)55（三）污水處理的微生物學(xué)原理

1.自然水體的自凈作用2.水體富營養(yǎng)化

3.污水處理及微生物的作用

（三）污水處理的微生物學(xué)原理1.自然水體的自凈作用561.水體的自凈作用包括物理性的沉淀、擴散、稀釋作用；化學(xué)性的氧化作用；生物學(xué)和生物化學(xué)的作用；概念水體自凈是發(fā)生在受到污染（特別是有機污染）的水體中的一個生態(tài)學(xué)過程，在這個過程中微生物消耗或吸收了水中的污染物，使得水或水體向凈化的方向轉(zhuǎn)變。1.水體的自凈作用包括概念57２．水體富營養(yǎng)化

（１）概念富營養(yǎng)化是湖泊分類和演化學(xué)的一個概念，它指的是當(dāng)湖泊水中的N、P等植物營養(yǎng)物（如氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、尿素、磷酸鹽）的濃度超過一定數(shù)值時引起的湖泊生態(tài)系統(tǒng)的一種惡性循環(huán)。２．水體富營養(yǎng)化58（2）水體的富營養(yǎng)化作用和“水華”、“赤潮”水體大量的有機物或無機物，特別是磷酸鹽和無機氮化合物水的富營養(yǎng)化藻類等過量生長，產(chǎn)生大量的有機物異養(yǎng)微生物氧化這些有機物，耗盡水中的氧，使厭氧菌開始大量生長和代謝分解含硫化合物，產(chǎn)生H2S，從而導(dǎo)致水有難聞的氣味，魚和好氧微生物大量死亡，水體出現(xiàn)大量沉淀物和異常顏色（2）水體的富營養(yǎng)化作用和“水華”、“赤潮”水體大量的有機物593、評價水體富營養(yǎng)化的方法①觀察藍細(xì)菌和藻類等指示生物；②測定生物的現(xiàn)存量；③測定原初生產(chǎn)力；④測定透明度；⑤測定氮磷元素；AGP-藻類生產(chǎn)的潛在能力3、評價水體富營養(yǎng)化的方法60第八章微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用第八章微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用61一、碳素循環(huán)CO2+H2O化石燃料呼吸作用O2+“CH2O”醇，有機酸，H2+CO2CH4光合作用發(fā)酵作用有氧環(huán)境無氧環(huán)境碳、氫、氧元素在自然界中的循環(huán)一、碳素循環(huán)CO2+H2O化石燃料呼吸作用O2+“CH262大氣中的CO2光合作用呼吸作用生產(chǎn)者（如綠色植物）消費者（如動物和人）分解者（如細(xì)菌、真菌）糞便、遺體殘骸分解作用（呼吸作用）呼吸作用呼吸作用捕食碳循環(huán)示意圖：大氣中的CO2光合作用呼吸作用生產(chǎn)者消費者分解者糞便、遺體殘63碳從無機環(huán)境進入生物群落的途徑：碳元素的含量：占生物體干重的49%碳的存在形式：

在無機環(huán)境中：在生物群落中：CO2、碳酸鹽有機物綠色植物的光合作用碳從生物群落返回?zé)o機環(huán)境的途徑：生物的呼吸作用微生物的分解作用煤、石油等燃料的燃燒碳在生物群落和無機環(huán)境間的循環(huán)方式：CO2碳從無機環(huán)境進入生物群落的途徑：碳元素的含量：占生物體干重的64(一）碳源污染物的轉(zhuǎn)化包括糖類、蛋白質(zhì)、脂類、石油和人工合成的有機化合物等。（一）糖類污染物難溶的多糖，且當(dāng)一些難溶解的多糖數(shù)量較大時才會使自凈時間大大增加，從而對環(huán)境造成污染。這類多糖主要是纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素、淀粉。(一）碳源污染物的轉(zhuǎn)化（一）糖類污染物651．纖維素的轉(zhuǎn)化β葡萄糖高聚物，每個纖維素分子含1400~10000個葡萄糖基（β1-4糖苷鍵）。來源：棉紡印染廢水、造紙廢水、人造纖維廢水及城市垃圾等，其中均含有大量纖維素。A．微生物分解途徑1．纖維素的轉(zhuǎn)化66產(chǎn)甲烷菌等α-中污帶半?yún)捬鯛顟B(tài)有機物量減少BOD下降課件67B．分解纖維素的微生物好氧細(xì)菌——粘細(xì)菌、鐮狀纖維菌和纖維弧菌厭氧細(xì)菌——產(chǎn)纖維二糖芽孢梭菌、無芽孢厭氧分解菌及嗜熱纖維芽孢梭菌。放線菌——鏈霉菌屬。真菌——青霉菌、曲霉、鐮刀霉、木霉及毛霉。B．分解纖維素的微生物好氧細(xì)菌——粘細(xì)菌、鐮狀纖維菌和纖維弧682．半纖維素的轉(zhuǎn)化存在于植物細(xì)胞壁的雜多糖。造紙廢水和人造纖維廢水中含半纖維素。分解過程

TCA循環(huán)聚糖酶CO2+H2O半纖維素單糖+糖醛酸H2O各種發(fā)酵產(chǎn)物厭氧分解分解纖維素的微生物大多數(shù)能分解半纖維素。許多芽孢桿菌、假單胞菌、節(jié)細(xì)菌及放線菌能分解半纖維素。霉菌有根霉、曲霉、小克銀漢霉、青霉及鐮刀霉。2．半纖維素的轉(zhuǎn)化存在于植物細(xì)胞壁的雜多糖。造紙廢水和人造纖69（二）油脂的轉(zhuǎn)化水中來源：毛紡、毛條廠廢水、油脂廠廢水、肉聯(lián)廠廢水、制革廠廢水含有大量油脂降解油脂較快的微生物：細(xì)菌

——熒光桿菌、綠膿桿菌、靈桿菌絲狀菌

——放線菌、分支桿菌真菌

——青霉、乳霉、曲霉途徑：水解+β氧化（二）油脂的轉(zhuǎn)化水中來源：毛紡、毛條廠廢水、油脂廠廢水、肉聯(lián)70（三）石油的轉(zhuǎn)化石油是含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及少量非烴化合物的復(fù)雜混合物。石油污染主要出現(xiàn)在采油區(qū)和石油運輸事故現(xiàn)場以及石化行業(yè)的工業(yè)廢水中。1．石油成分的生物降解性與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)提問：什么是石油？（三）石油的轉(zhuǎn)化石油是含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及少量非烴化合712．降解石油的微生物降解石油的微生物很多，據(jù)報道有200多種細(xì)菌——假單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬放線菌——諾卡氏菌酵母菌——假絲酵母霉菌——青霉屬、曲霉屬藻類——藍藻和綠藻2．降解石油的微生物降解石油的微生物很多，據(jù)報道有200多種72芳香烴芳香烴普遍具有生物毒性，但在低濃度范圍內(nèi)它們可以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烴的細(xì)菌類別芳香烴芳香烴普遍具有生物毒性，但在低濃度范圍內(nèi)它們可以不同程73苯和酚的代謝苯、萘、菲、蒽的降解為如下圖所示

苯的代謝苯和酚的代謝苯、萘、菲、蒽的降解為如下圖所示74萘的代謝萘的代謝75菲的代謝菲的代謝76蒽的代謝蒽的代謝77酚也是先被氧化為鄰苯二酚，這樣各類芳香烴在降解的后半段是相同的，可表示如下酚也是先被氧化為鄰苯二酚，這樣各類芳香烴在降解的后半段是相同78大氣N2生物體有機氮NH4+NO3-NO2-NON2ONH2OHNH4+①生物固氮⑧亞硝酸氨化作用②硝化作用②硝化作用⑤銨鹽同化作用④氨化作用③硝酸鹽同化作用⑥異化硝酸鹽還原作用⑦反硝化作用大氣N2生物體有機氮NH4+NO3-NO2-NON2ONH279（1）氮源有機污染物的轉(zhuǎn)化①蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化水中來源：生活污水、屠宰廢水、罐頭食品加工廢水、制革廢水等A．降解蛋白質(zhì)的微生物種類很多好氧細(xì)菌——鏈球菌和葡萄球菌好氧芽孢細(xì)菌——枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌及馬鈴薯芽孢桿菌兼性厭氧菌——變形桿菌、假單胞菌厭氧菌——腐敗梭狀芽孢桿菌、生孢梭狀芽孢桿菌此外，還有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及鏈霉菌(放線菌)。4.污水處理及微生物的作用（1）氮源有機污染物的轉(zhuǎn)化①蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化4.污水處理及微生80B蛋白質(zhì)物質(zhì)的氨化作用過程蛋白質(zhì)蛋白酶水解肽肽酶水解氨基酸降解NH3氧化脫氨基作用水解脫氨基作用還原脫氨基作用CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3尿酶2NH3+CO2+H2OC尿素氨化作用過程尿素細(xì)菌：1、球菌：尿素生孢八疊球菌2、芽孢桿菌：巴斯德尿素芽孢桿菌B蛋白質(zhì)物質(zhì)的氨化作用過程蛋白質(zhì)蛋白酶水解肽肽酶水解氨基酸81②典型含氮有機物的轉(zhuǎn)化氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈類化合物及硝基化合物

水中來源：化工腈綸廢水、國防工業(yè)廢水、電鍍廢水等。危害：生物毒害、環(huán)境積累A．降解這些物質(zhì)的微生物細(xì)菌——紫色桿菌、假單胞菌放線菌——諾卡氏菌真菌——氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌(茄科病鐮刀霉)、木霉及擔(dān)子菌等②典型含氮有機物的轉(zhuǎn)化氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈82B．降解機理a.氰化物5HCN+5.5O25CO2+H2O+5NH3b.有機腈擔(dān)子菌還能利用甲醛、氨水和氫氰酸在腈合成酶的作用下縮合成為α—氨基乙腈，進而合成為丙氨酸。HCNCH3COHCH3CHNH2CNCH3CHNH2COOH

甲醛α—氨基乙腈