環(huán)境微生物課件

第----章

環(huán)境中的微生物大氣中的微生物

水體中的微生物

土壤中的微生物極端環(huán)境中的微生物

第一節(jié)空氣中的微生物(inair)

乾燥、紫外線1.微生物的暫時(shí)存在場(chǎng)所2.人類活動(dòng)對(duì)空氣品質(zhì)的影響3.微生物在空氣中的傳播3.空氣傳播的疾病結(jié)核、流感、“非典”4.空氣品質(zhì)與人類健康5.空氣中微生物的檢測(cè)瓊脂平板暴露空氣5min，37C48hr

潔淨(jìng)空氣：30個(gè)以下普通空氣：30-150

污染空氣：300以上6.空氣消毒方法紫外線、福馬林等藥物薰蒸或噴霧第二節(jié)水體中的微生物（inwater）一淡水中的微生物1.來(lái)源:土壤、雨水2.數(shù)量和種類：貧營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（oligotrophicbacteria）兼性貧營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌富營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、色桿菌屬微球菌屬3.飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)大腸菌群：3個(gè)/L

細(xì)菌總數(shù)：100個(gè)/ml4.水體中微生物的影響因素營(yíng)養(yǎng)、溫度、溶解氧5.人類活動(dòng)對(duì)水體的影響6.保護(hù)水資源二海水中的微生物1.特點(diǎn)嗜冷、嗜鹽或耐鹽、耐壓2.海洋微生物的重要性光合作用海洋微生物與自然界物質(zhì)迴圈海洋微生物資源第三節(jié)土壤中的微生物（insoil）一.土壤是微生物的突然培養(yǎng)基1.營(yíng)養(yǎng)豐富2.水分滿足3.酸鹼度,滲透壓4.氧氣5.溫度(二)土壤中微生物的分佈

1.種類分佈異養(yǎng)種類較多細(xì)菌90-230kg/畝細(xì)菌放線菌真菌藻類原生動(dòng)物

2.垂直分佈

5-22cm數(shù)量最多逐漸減少,2m深處幾個(gè)/克

3.數(shù)量和種類隨季節(jié)而變化

4.微生物對(duì)土壤的作用第四節(jié).極端環(huán)境微生物（extremophiles）1.嗜熱菌（Thermophiles）2.嗜冷菌（Psychrophiles）3.嗜酸菌（Acidophiles）4.嗜堿菌（Basophlies,alkalophiles）5.嗜鹽菌（Halophiles

）6.嗜壓菌（Barophiles

）7.抗輻射的微生物隱蔽熱網(wǎng)菌（Pyrodictiumoccultum）嗜酸熱硫化葉菌（Sulfolobusacidocaldarius）水生嗜熱桿菌(Thermusaquaticus)

第----章微生物與自然界物質(zhì)迴圈微生物與環(huán)境之間的相互關(guān)係生態(tài)系統(tǒng)：生產(chǎn)者：植物微生物消費(fèi)者：動(dòng)物植物微生物分解者：微生物促進(jìn)自然界物質(zhì)迴圈1.微生物與碳素迴圈微生物對(duì)纖維素的分解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(wú)芽孢厭氧分解菌及嗜熱纖維芽孢梭菌。放線菌——鏈黴菌屬。真菌——青黴菌、麯黴、鐮刀黴、木黴及毛黴。微生物對(duì)半纖維素的分解分解菌：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。黴菌有根黴、麯黴、小克銀漢黴、青黴及鐮刀黴微生物對(duì)果膠(pectin)類物質(zhì)的分解降解果膠類物質(zhì)的微生物中，好氧細(xì)菌有芽孢桿菌、軟腐歐氏菌等，厭氧細(xì)菌費(fèi)氏浸麻菌等、真菌有青酶、麯黴、毛酶、根酶等微生物對(duì)澱粉(starch)的分解澱粉分解菌：分解澱粉的微生物有細(xì)菌、放線菌、真菌。其中以細(xì)菌和真菌的分解能力較強(qiáng)微生物對(duì)石油的降解1．石油成分的生物降解性A．鏈長(zhǎng)度鏈中等長(zhǎng)度（C10-C24）＞鏈很長(zhǎng)的（C24以上）＞短鏈B．鏈結(jié)構(gòu)直鏈>支鏈不飽和>飽和烷烴>芳烴C.鏈末端有季碳原子（四周都與C相連）的烴以及多環(huán)芳烴極難降解2．降解石油的微生物降解石油的微生物很多，據(jù)報(bào)導(dǎo)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——

假絲酵母黴菌——

青黴屬、麯黴屬藻類——

藍(lán)藻和綠藻石油的降解機(jī)理A．鏈烷烴的降解B．無(wú)支鏈環(huán)烷烴的降解C．芳香烴：芳香烴普遍具有生物毒性，但在低濃度範(fàn)圍內(nèi)它們可以不同程度的被微生物分解。第二節(jié)微生物與氮素迴圈1）固氮作用：固氮微生物2）氨化作用：異養(yǎng)菌分解作用3）硝化作用：化能自養(yǎng)菌4）同化作用：異養(yǎng)菌吸收5）反硝化作用：化能異養(yǎng)菌無(wú)氧呼吸3.微生物與硫素迴圈

微生物與磷素迴圈

磷酸鹽的轉(zhuǎn)化微生物產(chǎn)酸同化作用合成自身土壤中的難溶磷酸鹽—————→可溶性磷酸鹽————→卵磷脂、核酸、ATP

洗滌劑中的可溶性磷酸鹽————→卵磷脂、核酸、ATP厭氧條件下，磷酸鹽還可以被梭狀芽孢桿菌、大腸桿菌等還原為PH3第-------章農(nóng)業(yè)環(huán)境污染的微生物修復(fù)

環(huán)境污染物：排入大氣、水域和土壤，引起環(huán)境污染、對(duì)人和環(huán)境有不利影響的物質(zhì)無(wú)毒有機(jī)物：纖維素、澱粉、蛋白質(zhì)、脂類有毒有機(jī)物：苯酚、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、有機(jī)農(nóng)藥等無(wú)毒無(wú)機(jī)物：酸、堿、無(wú)機(jī)鹽、氮、磷等有毒無(wú)機(jī)物：各類重金屬、氰化物、氟化物第一節(jié)微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解一.微生物對(duì)污染物降解的一般途徑：1.礦化作用：如氧化、還原、水解、脫水、脫氨基、脫羧、脫鹵和裂解等作用2.共代謝作用二.影響微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解的因素1.污染物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)2.共代謝作用3.物理化學(xué)因素4.降解或轉(zhuǎn)化的中間或終產(chǎn)物毒性多氯聯(lián)苯(polychlorinatedbiphenyl)類降解菌：產(chǎn)堿桿菌、不動(dòng)桿菌、假單胞菌、芽孢桿菌以及沙雷氏菌的突變體通過(guò)共代謝完成氯苯的完全降解。多氯聯(lián)苯類降解

多環(huán)芳烴(polycyclicaromatichydrocarbons)多環(huán)芳烴是指具有三個(gè)或三個(gè)以上的苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香化學(xué)物質(zhì)。多環(huán)芳烴的衍生物多具有強(qiáng)烈的致癌性。A.多環(huán)芳烴的降解菌：氣單胞菌屬、芽孢桿菌束、黃桿菌屬、假單胞菌屬等多環(huán)芳烴降解洗滌劑可分為陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型、兩性電解質(zhì)四類。降解洗滌劑的微生物細(xì)菌：假單胞菌、鄰單胞菌、黃單胞菌、產(chǎn)堿單胞菌、產(chǎn)堿桿菌、微球菌、大多數(shù)固氮菌放線菌：諾卡氏菌洗滌劑降解塑膠危害：白色污染(1)土地板結(jié)(2)被海鳥及海洋哺乳動(dòng)物誤食，致使這些動(dòng)物消化系統(tǒng)停滯，引起死亡。(3)影響景觀目前發(fā)現(xiàn)能降解塑膠的微生物，種類很少，而且降解速度緩慢。他們主要是細(xì)菌、放線菌、麯黴中的某些成員。塑膠降解農(nóng)藥殺蟲劑、除草劑等化學(xué)成分：有鹵素、磷酸基、氨基、硝基、羥基及其它取代物的簡(jiǎn)單烴骨架（有機(jī)磷、有機(jī)錫、有機(jī)氯等）3）降解質(zhì)?？顾幮再|(zhì)粒、降解性質(zhì)粒、載體質(zhì)粒

70年代以來(lái)，發(fā)現(xiàn)了許多具有特殊降解能力的細(xì)菌，其降解酶是由質(zhì)粒編碼的許多生物降解酶系均是由質(zhì)粒編碼氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈類化合第三節(jié)微生物對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)化微生物對(duì)重金屬的氧化還原作用Mn2+Mn4+錳氧化細(xì)菌Cr6+Cr3+鉻還原細(xì)菌微生物對(duì)重金屬的甲基化作用汞的甲基化是由微生物依靠甲基化輔酶形成的。汞甲基化微生物：細(xì)菌——甲烷菌、匙形梭菌、螢光假單胞菌、大腸埃希氏菌、產(chǎn)氣腸桿菌、巨大芽孢桿菌真菌——粗糙鏈孢黴、黑麯黴、釀酒酵母等。

Hg2+——————→Hg+-CH3—————→Hg(CH3)2甲基化輔酶

甲基化輔酶其他重金屬的轉(zhuǎn)化其他重金屬的轉(zhuǎn)化與汞的情況十分相似，重金屬普遍可以被微生物甲基化，而且甲基化的重金屬普遍毒性大為提高，這些金屬包括砷、硒、鉛、錫、鎘、銻等第-----章微生物對(duì)三廢的處理第一節(jié)微生物對(duì)廢水的處理好氧生物處理好氧活性污泥中的微生物群落菌膠團(tuán)的作用菌膠團(tuán)：起絮凝作用的細(xì)菌形成的細(xì)菌團(tuán)塊。強(qiáng)生物吸附能力和氧化分解有機(jī)物的能力；為原生動(dòng)物提供良好的生存環(huán)境和附著場(chǎng)所；指示作用，顏色、透明度、數(shù)量、顆粒大小即結(jié)構(gòu)鬆散程度活性污泥絮狀體的作用有機(jī)物的吸附或黏附及其分解；屬離子的吸附；防止原生生物對(duì)細(xì)菌的吞食；加強(qiáng)污泥的沉降性，有利於泥水分離工藝流程生物膜法好氧生物膜法構(gòu)築物有普通濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池，還有生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法(即浸沒濾池法)等好氧生物膜中的微生物群落生物濾池（塔）中的分層特徵表（縱向）

同一類型廢水好氧活性污泥法與生物濾池法處理效果對(duì)比同一類型廢水好氧活性污泥法與生物濾池法處理

優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法厭氧法的優(yōu)點(diǎn)1．產(chǎn)生的沼氣可用於發(fā)電或作為能源2．對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厭氧方法為（350~500）：5：1，相比而言對(duì)N、P的需求要小的多，因此厭氧處理時(shí)可以不添加或少添加營(yíng)養(yǎng)鹽。3．產(chǎn)生的污泥量少，運(yùn)行費(fèi)用低繁殖慢；不需要曝氣厭氧法的缺點(diǎn)1．出水的有機(jī)物濃度高於好氧處理；2．對(duì)溫度變化較為敏感；3．厭氧微生物對(duì)有毒物質(zhì)較為敏感；4.初次啟動(dòng)過(guò)程緩慢,處理時(shí)間長(zhǎng)5．處理過(guò)程中產(chǎn)生臭氣和有色物質(zhì)厭氧活性污泥淨(jìng)化廢水的作用機(jī)理（1）水解階段（2）發(fā)酵階段（3）產(chǎn)乙酸階段（4）產(chǎn)甲烷階段穩(wěn)定塘生物處理穩(wěn)定塘是一種大面積，敞開式的污水處理系統(tǒng)：廢水在穩(wěn)定塘中停留一段時(shí)間，由藻類的光合作用產(chǎn)生氧，以及從空氣溶解的氧來(lái)調(diào)節(jié)氧的狀態(tài)，以微生物為主的生物對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行生物降解。穩(wěn)定塘是利用細(xì)菌與藻類的互生關(guān)係，來(lái)分解有機(jī)污染物的廢水處理系統(tǒng)；細(xì)菌主要利用藻類產(chǎn)生的氧，分解穩(wěn)定塘內(nèi)的有機(jī)物，分解產(chǎn)物中的二氧化碳、氮、磷等無(wú)機(jī)物，以及一部分低分子有機(jī)物又成為藻類的營(yíng)養(yǎng)源：增殖的菌體與藻類又可以被微型動(dòng)物所捕食。生物脫氮和生物除磷汙、廢水脫氮、除磷的具體指標(biāo)

一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

廢水磷含量在≤0．5mg/L

氨氮≤15mg／L脫氮原理

a.缺氧反硝化細(xì)菌：反硝化細(xì)菌（兼性厭氧菌）反應(yīng)：NO3-—N反硝化還原為N2，溢出水面釋放到大氣碳源：原水中BOD硝酸鹽來(lái)源：回流出水中的硝化產(chǎn)物b.好氧脫碳硝化脫碳——氧化去除COD脫碳菌——好氧有機(jī)物呼吸的細(xì)菌，以有機(jī)物為碳源硝化菌——好氧氨鹽呼吸的細(xì)菌，以碳酸鹽為碳源（NH4+→NO2-→NO3-）微生物脫氮工藝A/O脫氮工藝廢水好氧脫碳缺氧反硝化沉澱池好氧硝化沉澱池1好氧活性污泥回流缺氧活性污泥回流出水回流？微生物除磷原理依靠聚磷菌（兼性厭氧菌）聚磷，再?gòu)乃谐ミ@些細(xì)菌微生物除磷工藝進(jìn)水厭氧放磷好氧聚磷出水部分污泥回流接種剩餘污泥處理沉澱脫磷第二節(jié)廢渣的生物處理1.高溫堆肥2.衛(wèi)生填埋3.焚燒處理4.綜合處理高溫堆肥(1)發(fā)熱階段(2)高溫階段(3)降溫腐熟保溫階段衛(wèi)生填埋（1）好氧分解階段（2）厭氧分