微生物学教学课件-第八章微生物的生态.ppt

1、上节内容回顾上节内容回顾l基因重组的定义基因重组的定义l转化、转导及结合的区别转化、转导及结合的区别第八章第八章 微生物的生态微生物的生态l第一节第一节 微生物在自然界中的分布与菌种资微生物在自然界中的分布与菌种资源的开发源的开发l第二节第二节 微生物与生物环境间的相互关系微生物与生物环境间的相互关系l第三节第三节 微生物与自然界物质循环微生物与自然界物质循环l第四节第四节 微生物与环境保护微生物与环境保护第一节第一节 微生物在自然界中的分布微生物在自然界中的分布与菌种资源的开发与菌种资源的开发l一一 微生物在自然界中的分布微生物在自然界中的分布l二二 菌种资源的开发菌种资源的开发（一）土壤中

2、的微生物（一）土壤中的微生物 1土壤的生态条件：营养、水分、空气、酸碱度土壤的生态条件：营养、水分、空气、酸碱度（大多数为（大多数为5.58.5）、渗透压（）、渗透压（0.30.6Mpa）和温度条件都适于微生物的生存和温度条件都适于微生物的生存,因此土壤是最因此土壤是最丰富的丰富的“菌种资源库菌种资源库”。一、微生物在自然界中的分布一、微生物在自然界中的分布 2 土壤中微生物的分布情况：（数量类递）土壤中微生物的分布情况：（数量类递）细菌细菌放线菌放线菌霉菌霉菌酵母菌酵母菌藻类藻类原生动原生动物物107 106 105104 103102个个/gProportion of different

3、soil microorganisms in soil3 3 土壤中微生物的含量与土壤有机质含量直接相关，土壤中微生物的含量与土壤有机质含量直接相关，可以通过测定土壤中微生物量来反映肥力状况。可以通过测定土壤中微生物量来反映肥力状况。表层耕作土中微生物含量最高，耕作层厚度表层耕作土中微生物含量最高，耕作层厚度202030cm30cm，地表土受阳光直接照射，其中微生物含量较，地表土受阳光直接照射，其中微生物含量较低。低。采集土样时一般要刮开表土采集土样时一般要刮开表土2 2 3cm3cm后采样。后采样。我国各主要土壤的含菌量我国各主要土壤的含菌量(万万/克干土克干土)土类土类地点地点细菌细菌放线

4、菌放线菌真菌真菌暗棕壤暗棕壤黑龙江呼玛黑龙江呼玛2,32761213棕壤棕壤辽宁沈阳辽宁沈阳1,2843936黄棕壤黄棕壤江苏南京江苏南京1,4062716红壤红壤浙江杭州浙江杭州1,1031234砖红壤砖红壤广东徐闻广东徐闻5073911磷质石灰土西沙群岛磷质石灰土西沙群岛2,2291,10515黑土黑土黑龙江哈尔滨黑龙江哈尔滨2,1111,02419黑钙土黑钙土黑龙江安达黑龙江安达1,0743192棕钙土棕钙土宁夏宁武宁夏宁武140114草甸土草甸土黑龙江亚沟黑龙江亚沟7,8632923嵝土嵝土陕西武功陕西武功9511,0324白浆土白浆土吉林皎河吉林皎河1,598553滨海盐土滨海盐土江

5、苏连云港江苏连云港466410.4（二）水体中的微生物（二）水体中的微生物1 微生物的来源：来自水体、土壤、空气及动微生物的来源：来自水体、土壤、空气及动物的排泄物等。物的排泄物等。2 不同水体中微生物的种类不同水体中微生物的种类 自然界江河湖海等各种淡水与咸水水域中都生存自然界江河湖海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应的微生物。着相应的微生物。水域中微生物的种类和数量与水域的有机物、无水域中微生物的种类和数量与水域的有机物、无机物的种类和含量、光照、酸碱度、渗透压、温机物的种类和含量、光照、酸碱度、渗透压、温度、含氧量和有毒物质的含量有密切关系。度、含氧量和有毒物质的含量有密切关系。水体微生

6、物分为清水型水生微生物和腐败型水生水体微生物分为清水型水生微生物和腐败型水生微生物；微生物；水水淡水淡水海水海水地下水：无色杆菌、黄杆菌、革兰氏阳性杆菌、地下水：无色杆菌、黄杆菌、革兰氏阳性杆菌、微球菌、诺卡氏菌微球菌、诺卡氏菌地表水地表水溪水：营养少、主要是革兰氏阴性无芽孢溪水：营养少、主要是革兰氏阴性无芽孢杆菌、生丝微菌杆菌、生丝微菌河水：出现假单孢菌、芽孢、肠杆菌、弧河水：出现假单孢菌、芽孢、肠杆菌、弧菌、螺菌、硫细菌、微球菌、八叠球菌、菌、螺菌、硫细菌、微球菌、八叠球菌、诺卡氏菌、链球菌、螺旋体等诺卡氏菌、链球菌、螺旋体等污水污水生活污水：荧光、绿脓、变形、枯生活污水：荧光、绿脓、变形

7、、枯草、阴沟、大肠、粪链球菌、病草、阴沟、大肠、粪链球菌、病毒和噬菌体毒和噬菌体生产污水：与所含污物有关生产污水：与所含污物有关l3 饮用水的微生物学标准饮用水的微生物学标准 细菌菌落总数细菌菌落总数（CFU）：）：100个以下细菌为个以下细菌为正常，超过正常，超过500个即不能饮用。可通过平板个即不能饮用。可通过平板菌落法检测饮用水细菌是否超标。菌落法检测饮用水细菌是否超标。总大肠菌群数总大肠菌群数：采用多管发酵法测定。：采用多管发酵法测定。l在饮用水的微生物安全检测中，普遍采用正常的在饮用水的微生物安全检测中，普遍采用正常的肠道细菌作为粪便污染指标，而不是直接测定肠肠道细菌作为粪便污染指标

8、，而不是直接测定肠道致病菌。道致病菌。总大肠菌群是指一群需氧及兼性厌氧总大肠菌群是指一群需氧及兼性厌氧的，在的，在37生长时能使乳糖发酵，在生长时能使乳糖发酵，在24小时内产小时内产酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌。酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌。总大肠菌群含总大肠菌群含量是指每升水样所含有的总大肠菌群的数目。水量是指每升水样所含有的总大肠菌群的数目。水样中总大肠菌群的含量，表明水被粪便污染的程样中总大肠菌群的含量，表明水被粪便污染的程度，而且间接表明有肠道致病菌存在的可能性。度，而且间接表明有肠道致病菌存在的可能性。国标值国标值3个个/L。（三）三）空气中的微生物空气中的微生物1 空气微生物的来源

9、：来自土壤、水体及人和动物空气微生物的来源：来自土壤、水体及人和动物体的排泄物等，以微粒、尘埃等形式飘逸到空气体的排泄物等，以微粒、尘埃等形式飘逸到空气中而造成的（以细菌、真菌为主）。中而造成的（以细菌、真菌为主）。2 空气中的环境条件：无营养和水分、紫外线直射，空气中的环境条件：无营养和水分、紫外线直射，因此空气只是微生物的因此空气只是微生物的暂存暂存场所。场所。3 存在状态：漂浮，短暂停留，以吸附于尘埃微粒上存在状态：漂浮，短暂停留，以吸附于尘埃微粒上的形式存在。空气中的尘埃颗粒数与微生物数量的形式存在。空气中的尘埃颗粒数与微生物数量有直接关系。有直接关系。4 分布：越接近地面的空气含菌量

10、越高，目分布：越接近地面的空气含菌量越高，目前人类检测到微生物存在的最高处为前人类检测到微生物存在的最高处为85km的高空。的高空。5 种类：球菌、芽孢杆菌、产色素细菌、真种类：球菌、芽孢杆菌、产色素细菌、真菌孢子菌孢子6空气中微生物数量的测定：空气中微生物数量的测定：培养皿沉降法、培养皿沉降法、液体阻留法。液体阻留法。7 空气中微生物的杀灭与去除：空气中微生物的杀灭与去除：紫外线照射、紫外线照射、甲醛熏蒸、药物喷雾、过滤除菌等，甲醛熏蒸、药物喷雾、过滤除菌等，常用常用的过滤介质有棉花、纱布、石棉滤板、活的过滤介质有棉花、纱布、石棉滤板、活性炭或超细玻璃纤维过滤纸等。性炭或超细玻璃纤维过滤纸等

11、。（四）（四）工农业产品中微生物工农业产品中微生物1 工业产品的霉腐工业产品的霉腐霉变：指由霉菌引起的劣化；霉变：指由霉菌引起的劣化；腐朽：泛指在好氧条件下，微生物酶解木质素和纤腐朽：泛指在好氧条件下，微生物酶解木质素和纤维素等物质使材料的力学性质严重下降的现象；维素等物质使材料的力学性质严重下降的现象；腐烂：含水量较高的产品经细菌生长、繁殖后所引腐烂：含水量较高的产品经细菌生长、繁殖后所引起的变软、发臭性的劣化；起的变软、发臭性的劣化；腐蚀：主要指由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌腐蚀：主要指由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化。引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化。l

12、2 食品上的微生物，产生毒素影响食品质量。加入食品上的微生物，产生毒素影响食品质量。加入苯甲酸、山梨酸及脱氢醋酸等化学防腐剂或乳酸链苯甲酸、山梨酸及脱氢醋酸等化学防腐剂或乳酸链球菌素来抑制腐败微生物的生长。球菌素来抑制腐败微生物的生长。l食品安全主要检测食品中细菌总数和总大肠菌群数食品安全主要检测食品中细菌总数和总大肠菌群数等指标等指标l3农产品上的微生物会产生毒素，尤其是黄曲霉毒农产品上的微生物会产生毒素，尤其是黄曲霉毒素影响其质量或是致癌。素影响其质量或是致癌。（五）（五）极端环境下的微生物极端环境下的微生物 1、嗜热菌：细胞内酶、蛋白有较高的热稳定性。、嗜热菌：细胞内酶、蛋白有较高的热稳

13、定性。细胞膜上具有高熔点的脂肪酸。细胞膜上具有高熔点的脂肪酸。tRNA周转率大，周转率大，GC含量高含量高 Taq酶：主要应用于酶：主要应用于PCR技术中，来源于嗜热微生技术中，来源于嗜热微生物；物；多存在于草堆、厩肥、温泉、堆肥、火山地、地热多存在于草堆、厩肥、温泉、堆肥、火山地、地热区等区等200300（40以下不生长，以下不生长，7080、7095最适合）最适合）2、嗜冷微生物（南北极、嗜冷微生物（南北极-600）细胞膜细胞膜中不饱和脂肪酸含量高中不饱和脂肪酸含量高，世代周期长，世代周期长3、嗜酸菌：、嗜酸菌：只只能在能在pH 4pH 4以下生存，属于化能以下生存，属于化能自养菌，如硫细

14、菌，被广泛应用于微生物冶金、自养菌，如硫细菌，被广泛应用于微生物冶金、生物脱硫。生物脱硫。l4、嗜碱菌：、嗜碱菌：专性生活在专性生活在pH10-11pH10-11的碱性条件的碱性条件下，多为古老的细菌。嗜碱性微生物产生大量的下，多为古老的细菌。嗜碱性微生物产生大量的碱性酶，包括蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、纤维素碱性酶，包括蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、纤维素酶等，广泛应用于洗涤剂和其他用途。酶等，广泛应用于洗涤剂和其他用途。5、嗜盐菌：、嗜盐菌：必须生活在必须生活在12-30 NaCl中的称为中的称为极端嗜盐菌，细胞内含盐量大；浓缩钾离子，排斥极端嗜盐菌，细胞内含盐量大；浓缩钾离子，排斥钠离子。酶耐盐，

15、视紫红质起氢泵作用及排盐作用钠离子。酶耐盐，视紫红质起氢泵作用及排盐作用 6、嗜压菌：、嗜压菌：深海中；生长周期长，深海中；生长周期长，4个月的延滞个月的延滞期，期，1个月的对数期，稳定期一年个月的对数期，稳定期一年l（六）生物体内外的正常菌群六）生物体内外的正常菌群1 人体的正常微生物区系人体的正常微生物区系 正常菌群正常菌群：生活在健康动物各部位，数量大、生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定且一般是有益无害的微生物，称为种类较稳定且一般是有益无害的微生物，称为正常菌群。正常菌群。正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群内部的各种微生物之间也是相互

16、制约而菌群内部的各种微生物之间也是相互制约而维持相对稳定。维持相对稳定。正常菌群是相对的、可变的、有条件的：正常菌群是相对的、可变的、有条件的：机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成为病原微生物；成为病原微生物；正常菌群在非正常部位时也可引起疾病；正常菌群在非正常部位时也可引起疾病；由于外界因素的影响，破坏了各种微生物由于外界因素的影响，破坏了各种微生物之间的相互制约关系，正常菌群也会引起疾之间的相互制约关系，正常菌群也会引起疾病（菌群失调症病（菌群失调症）。（germ-free animal）：体内外）：体内外检查不到任何正常菌群的动物检查不到任何正常菌群

17、的动物l悉生生物（悉生生物（gnotobiotics）：已经人为接）：已经人为接种某已知纯种微生物的无菌动物种某已知纯种微生物的无菌动物3 3 根际微生物与附生微生物根际微生物与附生微生物（rhizosphere microorganism）：）：植植物根系经常向周围土壤分泌各种外渗物质，故根际物根系经常向周围土壤分泌各种外渗物质，故根际有大量微生物活动。种类组成受植物的种类和植物有大量微生物活动。种类组成受植物的种类和植物发育阶段影响。发育阶段影响。l附生微生物（附生微生物（epibiotic microbe）：指生活在指生活在植物体表面，主要借其外渗物质或分泌物植物体表面，主要借其外渗物质

18、或分泌物质为营养的微生物。叶面微生物是主要的质为营养的微生物。叶面微生物是主要的附生微生物。附生微生物。l二二 菌种资源的开发菌种资源的开发l（一）采集菌样：了解目标菌分布情况、（一）采集菌样：了解目标菌分布情况、首选样品是土壤。首选样品是土壤。l（二）（二）富集培养：利用加富培养基的原理，富集培养：利用加富培养基的原理，将土样加入到加有某些特殊营养物的培养将土样加入到加有某些特殊营养物的培养液中，使样品中少量的能分解利用该营养液中，使样品中少量的能分解利用该营养物的微生物大量繁殖，以提高其在群体中物的微生物大量繁殖，以提高其在群体中的比例，使之便于分离。的比例，使之便于分离。l（三）纯种分离

19、：利用选择性或鉴别性培（三）纯种分离：利用选择性或鉴别性培养基，采用稀释分离法养基，采用稀释分离法;l（四）性能测定：采用液体培养，分析发（四）性能测定：采用液体培养，分析发酵液成分。酵液成分。第二节第二节 微生物与生物环境间的相互关系微生物与生物环境间的相互关系l互生关系互生关系l共生关系共生关系寄生关系寄生关系l拮抗关系拮抗关系l捕食关系捕食关系一一 互生关系互生关系l指两种可以单独生活的生物，当它们生指两种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方或偏利于一方的一种生活方式利于对方或偏利于一方的一种生活方式（一）微生物间的互生

20、关系（一）微生物间的互生关系l自生固氮菌与纤维素分解细菌自生固氮菌与纤维素分解细菌l氧化乙酸脱硫单胞菌与一种绿硫细菌氧化乙酸脱硫单胞菌与一种绿硫细菌（二）人体肠道正常菌群：（含一定寄生关系）（二）人体肠道正常菌群：（含一定寄生关系）作用：排阻，抑制外来致病菌；提供若干维生素；产作用：排阻，抑制外来致病菌；提供若干维生素；产生若干酶类，一定程度的固氮作用（新几内亚人）；生若干酶类，一定程度的固氮作用（新几内亚人）；产生气体和粪臭物质产生气体和粪臭物质（三）混菌培养与生产实践（三）混菌培养与生产实践 许多是纯菌株所不能合成而只有混合菌株才能完成许多是纯菌株所不能合成而只有混合菌株才能完成的反应。混

21、菌培养比纯菌培养作用更快、更有效和的反应。混菌培养比纯菌培养作用更快、更有效和更简便。更简便。如产甲烷杆菌与产乙酸菌。如产甲烷杆菌与产乙酸菌。二二 共生关系共生关系 两种生物共居在一起，相互协作、相依为两种生物共居在一起，相互协作、相依为命，不能分开的一种相互关系命，不能分开的一种相互关系 （一）（一）微生物间的共生关系：微生物间的共生关系：真菌和藻类共生形成地衣；草履虫与小球藻；真菌和藻类共生形成地衣；草履虫与小球藻；厌氧生物处理中的厌氧生物处理中的S-菌株和菌株和M.O.H（布氏甲烷（布氏甲烷杆菌）。杆菌）。（二）微生物与植物间的共生关系（二）微生物与植物间的共生关系 根瘤菌与豆科植物间的

22、共生关系；根瘤菌与豆科植物间的共生关系；兰科、杜鹃科与菌根菌；兰科、杜鹃科与菌根菌；（三）微生物与动物间的共生关系（三）微生物与动物间的共生关系 蟑螂、白蚁与其消化道中的某些原生动物；蟑螂、白蚁与其消化道中的某些原生动物；反刍动物与其瘤胃微生物反刍动物与其瘤胃微生物 三三 寄生关系寄生关系 一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生产繁殖，同时或体表，从中取得营养和进行生产繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。（一）微生物间的寄生关系：噬菌体与细菌；蛭（一）微生物间的寄生关系：噬菌体与细菌；蛭

23、弧菌与寄生细菌弧菌与寄生细菌（二）微生物与动、植物间的寄生关系（二）微生物与动、植物间的寄生关系 真菌中的白粉菌属等致病菌及烟草花叶病毒等真菌中的白粉菌属等致病菌及烟草花叶病毒等植物病毒与植物；植物病毒与植物；动物病原微生物与动物；动物病原微生物与动物；四四 拮抗关系拮抗关系 某种生物产生的某种代谢物可抑制他种生物的某种生物产生的某种代谢物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。因某种微生物的生长而引起的其他条件改变因某种微生物的生长而引起的其他条件改变（如缺氧、（如缺氧、pH改变）抑制他种生物的现象。改变）抑制他种生物的现象。乳酸菌：改变乳酸菌

24、：改变pH，抑制不耐酸细菌的生长，抑制不耐酸细菌的生长 产生抗生素的微生物与其他菌株产生抗生素的微生物与其他菌株五五 捕食关系捕食关系一种较大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以一种较大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养要求的相互关系满足其营养要求的相互关系原生动物与细菌、真菌等原生动物与细菌、真菌等上节回顾上节回顾土壤微生物的种群特征及分布特征土壤微生物的种群特征及分布特征空气微生物的检测方法和杀灭方法空气微生物的检测方法和杀灭方法正常菌群、附生微生物的定义正常菌群、附生微生物的定义资源微生物的筛选过程资源微生物的筛选过程互生、共生、寄生的含义互生、共生、寄生的含义第三节第三

25、节 微生物与自然界物质循环微生物与自然界物质循环 l一一 微生物在物质循环中的地位微生物在物质循环中的地位l二二 碳素循环碳素循环l三三 氮素循环氮素循环l四四 硫素循环与细菌沥滤硫素循环与细菌沥滤生物进化中，分为单极生态系统、双极生态系统、生物进化中，分为单极生态系统、双极生态系统、三极生态系统三极生态系统单极生态系统：厌氧的异养生物利用海洋中的有机单极生态系统：厌氧的异养生物利用海洋中的有机物，主要为分解作用。物，主要为分解作用。双极生态系统：蓝细菌双极生态系统：蓝细菌放氧型光合作用；自养放氧型光合作用；自养与异养共存；与异养共存；三极生态系统：真核植物、蓝细菌三极生态系统：真核植物、蓝细

26、菌生产者和动生产者和动物物消费者（自养）及细菌、真菌所构成的分解消费者（自养）及细菌、真菌所构成的分解者。者。一一 微生物在物质循环中的地位微生物在物质循环中的地位二二 碳素循环碳素循环 微生物的作用就是把有机物中的碳元素尽快矿化和微生物的作用就是把有机物中的碳元素尽快矿化和释放，从而使生物界处于一种良好的碳平衡环境。释放，从而使生物界处于一种良好的碳平衡环境。90的二氧化碳是靠微生物的分解作用而形成的。的二氧化碳是靠微生物的分解作用而形成的。复杂的有机化合物（纤维素、半纤维素、淀粉、果复杂的有机化合物（纤维素、半纤维素、淀粉、果胶等）由土壤中的一些特殊的微生物来分解。胶等）由土壤中的一些特殊

27、的微生物来分解。如：真菌如：真菌木质素；木质素；真菌、放线菌、细菌及原生动物真菌、放线菌、细菌及原生动物纤维素；纤维素；真菌、放线菌真菌、放线菌半纤维素半纤维素Carbon cycle醇+有机酸H2+CO2碳、氢、氧元素在自然界中的循环碳、氢、氧元素在自然界中的循环有氧条件下无氧条件下光合作用”发酵作用呼吸作用CO2+H2OO2+“CH2O”CH4甲烷产生作用 化石燃料三三 氮素循环氮素循环 含氮素的化合物：铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、有含氮素的化合物：铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、有机含氮物、氮气。机含氮物、氮气。1、生物固氮、生物固氮 2、硝化作用、硝化作用 定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的

28、氧定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的氧化而成为硝酸态氮的过程。化而成为硝酸态氮的过程。过程：两阶段过程：两阶段（1）由亚硝化细菌参与，铵）由亚硝化细菌参与，铵亚硝酸；（亚硝酸；（2）由硝化细菌参与，亚硝酸）由硝化细菌参与，亚硝酸硝酸。硝酸。微生物参与的氮素转化有微生物参与的氮素转化有3、硝酸盐同化作用：、硝酸盐同化作用：NO3-NH4氨基酸氨基酸蛋白蛋白 4、氨化作用：有机物中的氮（蛋白质、尿素）、氨化作用：有机物中的氮（蛋白质、尿素）NHNH3 3 5、铵盐同化作用：、铵盐同化作用：NH4氨基酸、蛋白及其氨基酸、蛋白及其他他 6、异化性硝酸盐还原作用：、异化性硝酸盐还原作用：NO3-作

29、为呼吸链的末作为呼吸链的末端受体，从而被还原为端受体，从而被还原为NO2-7、反硝化作用（脱氮作用）、反硝化作用（脱氮作用）NO3-NO2-N2（使（使土壤中的氮元素损失）土壤中的氮元素损失）定义：由硝酸盐还原成定义：由硝酸盐还原成NO2并进一步还原成并进一步还原成N2的的过程（广义）。狭义的反硝化作用仅指由亚硝酸还过程（广义）。狭义的反硝化作用仅指由亚硝酸还原成原成N2的过程。的过程。条件：厌氧（淹水的土壤或死水塘中）条件：厌氧（淹水的土壤或死水塘中）8、亚硝酸氨化作用、亚硝酸氨化作用 NO2-羟胺羟胺NHNH3 3四四 硫素循环与金属沥滤硫素循环与金属沥滤1、同化性硫酸盐还原作用：、同化性

30、硫酸盐还原作用：SO42-还原还原态的硫（态的硫（S、H2S）蛋白质蛋白质2、脱硫作用：、脱硫作用：厌氧条件：蛋白质或硫矿厌氧条件：蛋白质或硫矿H2S好氧条件：好氧条件：H2SS或或H2SO4 SH2SO43、异化性硫酸盐还原作用：、异化性硫酸盐还原作用：H2SO4H2S4、异化性硫还原作用：、异化性硫还原作用：SH2S细菌冶金（黄铜矿）细菌冶金（黄铜矿）细菌沥滤：又称细菌浸出或细菌冶金。细菌沥滤：又称细菌浸出或细菌冶金。利用化能自养的硫化细菌对矿物中的利用化能自养的硫化细菌对矿物中的硫或硫化物的氧化作用，让其不断制造和硫或硫化物的氧化作用，让其不断制造和再生酸性浸矿剂，使所需的金属不断地从再

31、生酸性浸矿剂，使所需的金属不断地从低品位的矿石中溶解出来，成为金属硫酸低品位的矿石中溶解出来，成为金属硫酸盐的溶液，再通过电动序较低的金属加以盐的溶液，再通过电动序较低的金属加以置换，也可用离子交换等方法以取得金属。置换，也可用离子交换等方法以取得金属。第四节第四节 微生物与环境保护微生物与环境保护一一 水体的污染水体的污染二二 用微生物治理污染用微生物治理污染三三 沼气发酵与环境保护沼气发酵与环境保护四四 用微生物监测环境污染用微生物监测环境污染环境污染：指生态系统的结构、机能受到外环境污染：指生态系统的结构、机能受到外来有害物质的影响或破坏，无法进行正常的来有害物质的影响或破坏，无法进行正

32、常的物质循环。以水污染最为明显。物质循环。以水污染最为明显。一一 水体污染水体污染富营养化富营养化 富营养化：水体中因氮、磷等元素含量过富营养化：水体中因氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象。长繁殖的现象。二二 用微生物治理污染用微生物治理污染污水的微生物处理污水的微生物处理1 水体的水体的自净作用：自净作用：好氧微生物把有机物分解为简单有机物和无好氧微生物把有机物分解为简单有机物和无机物，引起溶解氧下降，导致鱼类、原生动机物，引起溶解氧下降，导致鱼类、原生动物等死亡；厌氧微生物大量繁殖，进一步分物等死亡；厌氧微生物大量繁殖，进

33、一步分解有机物，产生解有机物，产生COCO2 2、H H2 2O O、POPO4 43-3-、NHNH3 3 、H H2 2S S等无机物。藻类利用无机物进行生长，释等无机物。藻类利用无机物进行生长，释放氧气放氧气 有机物进一步缺乏及其他条件影响使细菌有机物进一步缺乏及其他条件影响使细菌死亡，水体恢复原有水平死亡，水体恢复原有水平2 相关定义相关定义1）BOD5（Biological Oxygen demand）：）：生生物需氧量，一种表示水中有机物含量的间物需氧量，一种表示水中有机物含量的间接指标。接指标。2020下，下，1L1L污水中所含有机物污水中所含有机物（主要是有机碳源）在进行微生物

34、氧化时，（主要是有机碳源）在进行微生物氧化时，5 5日内所消耗的分子氧的毫克数（或日内所消耗的分子氧的毫克数（或ppmppm）测定方法：取一定量被测水样，用加有磷测定方法：取一定量被测水样，用加有磷素营养和经氧饱和的水稀释到一定浓度，素营养和经氧饱和的水稀释到一定浓度，然后放在密封瓶中，在然后放在密封瓶中，在20恒温培养恒温培养5天，天，测定水中残留溶解氧的量。测定水中残留溶解氧的量。2 2）CODCOD（Chemical Oxygen demand）即化学需）即化学需氧量，使用强氧化剂使氧量，使用强氧化剂使1L1L污水中的有机物质污水中的有机物质迅速进行化学氧化时所消耗氧的毫克数。氧迅速进行

35、化学氧化时所消耗氧的毫克数。氧化剂：高锰酸钾化剂：高锰酸钾 重铬酸钾重铬酸钾3）TOD（Total oxygen demand）总需氧量）总需氧量 指污水中能被氧化的物质（主要指有机物）指污水中能被氧化的物质（主要指有机物）在高温下燃烧变成稳定氧化物所需的氧量。在高温下燃烧变成稳定氧化物所需的氧量。4）DO（dissolved oxygen）溶氧量，指溶溶氧量，指溶于水的分子态氧，评价水质优劣的重要指标。于水的分子态氧，评价水质优劣的重要指标。天然水的天然水的DO值一般为值一般为510mg/L。5）SS（suspend solid）悬浮物含量，指污）悬浮物含量，指污水中不溶性固态物质的含量水中

36、不溶性固态物质的含量 3 用于污水处理的特种微生物用于污水处理的特种微生物 自然界中存在能分解特定污染物的微生物。自然界中存在能分解特定污染物的微生物。分解氰：产生氰水解酶的诺卡氏菌、假单胞分解氰：产生氰水解酶的诺卡氏菌、假单胞菌等；菌等；分解丙烯腈：产生丙烯腈水解酶的珊瑚诺卡分解丙烯腈：产生丙烯腈水解酶的珊瑚诺卡氏菌等菌种；氏菌等菌种；4 污水处理的主要装置污水处理的主要装置（1）节能型污水处理装置）节能型污水处理装置 氧化塘法：菌藻共生的生态系统。氧化塘法：菌藻共生的生态系统。有机物的好氧性分解和厌氧消化；有机物的好氧性分解和厌氧消化；光合作用光合作用藻类和水生植物进行；藻类和水生植物进行

37、；藻类细胞的消失藻类细胞的消失由各种动物完成；由各种动物完成；洒水滤床法洒水滤床法 将污水通过由一层石块及其上附着的生物将污水通过由一层石块及其上附着的生物膜组成的滤床，使污水中的有机物被生物膜中膜组成的滤床，使污水中的有机物被生物膜中的各种微生物区系强烈地吸附，降解、吸收和的各种微生物区系强烈地吸附，降解、吸收和氧化，从而使污水变清。氧化，从而使污水变清。（2）耗能型污水处理装置）耗能型污水处理装置 活性污泥法（生化曝气法）活性污泥法（生化曝气法）活性污泥：活性污泥：指一种由细菌、原生动物和其指一种由细菌、原生动物和其他微生物群聚积在一起组成的絮凝团，在污水他微生物群聚积在一起组成的絮凝团，

38、在污水处理中具有很强地吸附、分解和处理中具有很强地吸附、分解和利用有机物或毒物的能力。利用有机物或毒物的能力。细菌有生枝动胶菌、浮游细菌有生枝动胶菌、浮游球衣菌等，原生动物含球衣菌等，原生动物含有独缩虫、盖纤虫及有独缩虫、盖纤虫及钟虫等。钟虫等。生物膜法生物膜法 生物膜是指生长在潮湿、透气的固体表面上生物膜是指生长在潮湿、透气的固体表面上的一层由多种微生物构成的粘滑、褐色菌膜，能的一层由多种微生物构成的粘滑、褐色菌膜，能氧化、分解污水中的有机物或某些有毒物质。氧化、分解污水中的有机物或某些有毒物质。生物转盘生物转盘l（3）产能型污水处理装置）产能型污水处理装置厌气消化器厌气消化器 厌氧条件下，

39、在氧化降解有机物的同时，可以利厌氧条件下，在氧化降解有机物的同时，可以利用乙酸等物质产生甲烷。用乙酸等物质产生甲烷。5 固体有机垃圾的微生物处理固体有机垃圾的微生物处理 1）好氧堆肥法）好氧堆肥法 利用自然界中微生物及固体残留的空气进利用自然界中微生物及固体残留的空气进行有机物降解，之后厌氧微生物进一步降解未分行有机物降解，之后厌氧微生物进一步降解未分解完全的有机物，最后得到堆肥。解完全的有机物，最后得到堆肥。2）有机垃圾生物反应器）有机垃圾生物反应器 利用芽孢杆菌在通气条件下将有机垃圾中利用芽孢杆菌在通气条件下将有机垃圾中有机物降解、矿化，剩余物可以投加到农田里。有机物降解、矿化，剩余物可以

40、投加到农田里。三三 沼气发酵与环境保护沼气发酵与环境保护 沼气（沼气（marsh gas or swamp gas）又称生物气，又称生物气，混合可燃气体，其中除含主要成分甲烷外，还含混合可燃气体，其中除含主要成分甲烷外，还含有少量氢气、氮气等。有少量氢气、氮气等。1 沼气发酵的三个阶段沼气发酵的三个阶段 第一阶段：由厌氧和兼性厌氧的水解性细菌或第一阶段：由厌氧和兼性厌氧的水解性细菌或发酵性细菌将纤维素、淀粉等糖类水解成单糖，发酵性细菌将纤维素、淀粉等糖类水解成单糖，并进而形成丙酮酸。并进而形成丙酮酸。蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸有机酸、氨气有机酸、氨气 第二阶段：由产氢产乙酸的细菌群利用第一阶第二

41、阶段：由产氢产乙酸的细菌群利用第一阶段产生的各种有机酸，分解成乙酸、氢气和二段产生的各种有机酸，分解成乙酸、氢气和二氧化碳。氧化碳。第三阶段：由严格厌氧的产甲烷菌群来完成，第三阶段：由严格厌氧的产甲烷菌群来完成，利用一碳化合物（二氧化碳、甲醇、甲酸、甲利用一碳化合物（二氧化碳、甲醇、甲酸、甲基胺、一氧化碳等）合成甲烷。基胺、一氧化碳等）合成甲烷。2 甲烷生成的生化机制甲烷生成的生化机制 产甲烷菌：一类必须生活在厌氧条件下的产甲烷菌：一类必须生活在厌氧条件下的古生菌，其形态和生理、生化特性呈现明古生菌，其形态和生理、生化特性呈现明显的多样性。显的多样性。甲四四 用微生物监测环境污染用微生物监测环

42、境污染l由于微生物细胞与环境接触的直接性以及微由于微生物细胞与环境接触的直接性以及微生物对其反应的多样性和敏感性，使微生物生物对其反应的多样性和敏感性，使微生物成为环境污染监测的指示生物。成为环境污染监测的指示生物。1肠道菌群作为水质的指标：肠道菌群作为水质的指标：总大肠菌群是最基总大肠菌群是最基本的粪便污染指示菌，最常见的水质指标之一。检本的粪便污染指示菌，最常见的水质指标之一。检测水体中总大肠菌群的方法主要是测水体中总大肠菌群的方法主要是MPNMPN（most most probable numberprobable number）试验法和膜滤试验法。试验法和膜滤试验法。2 2营养缺陷型微

43、生物可以检测致癌物：营养缺陷型微生物可以检测致癌物：AmesAmes试试验验3 3发光微生物可以检测环境发光微生物可以检测环境l发光细菌：发光细菌：G-，长有极生鞭毛的杆菌或弧菌，长有极生鞭毛的杆菌或弧菌，兼性厌氧，在有氧条件下发出兼性厌氧，在有氧条件下发出475505nm的荧光，多为海生，多属于发光杆菌属或弧的荧光，多为海生，多属于发光杆菌属或弧菌属。菌属。l发光细菌含两种特殊成分发光细菌含两种特殊成分虫荧光素酶和虫荧光素酶和长链脂肪族醛。长链脂肪族醛。发光过程包括电子的传递和发光过程包括电子的传递和能量转移，电子供体为能量转移，电子供体为NADHNADH2 2。电子传递给。电子传递给FMNFMN和虫荧光素酶，使虫荧光素酶激活。被和虫荧光素酶，使虫荧光素酶激活。被激活的虫荧光素酶在长链脂肪族醛存在下，激活的虫荧光素酶在长链脂肪族醛存在下，通入氧气会引起一阵明亮的闪光，随即返回通入氧气会引起一阵明亮的闪光，随即返回基态。基态。因此，发光细菌在有氧条件下就会发因此，发光细菌在有氧条件下就会发光。光。细菌发光的强度受环境中氧浓度、毒物种细菌发光的强度受环境中氧浓度、毒物种类及其含量等的影响，因此采用海水型发类及其含量等的影响，因此采用海水型发光细菌作为试验菌种可以监测环境。光细菌作为试验菌种可以监测环境。