1、第七章第七章 微生物的生态微生物的生态第一节第一节 生态系统生态系统生态系统是在一定的时间和空间范围内由生生态系统是在一定的时间和空间范围内由生物与它们的生境通过物与它们的生境通过能量流动能量流动和和物质循环物质循环组组成的一个自然体。成的一个自然体。生态系统是具有一定生态系统是具有一定组成、结构和功能组成、结构和功能的单的单位。位。生态系统的组成生态系统的组成环境：能源、生物代谢物质、媒质、环境：能源、生物代谢物质、媒质、基质、其他因素基质、其他因素 生物成分：生产者、消费者、分解者（还原生物成分：生产者、消费者、分解者（还原者）者）生态系统的功能生态系统的功能 生物生产（初级、次级生产）生
2、物生产（初级、次级生产）能量流动（太阳能的传递）能量流动（太阳能的传递）物质循环（各营养级之间循环的物质流）物质循环（各营养级之间循环的物质流）信息传递（物理、生物、行为等信息）信息传递（物理、生物、行为等信息）生态系统的关键词生态系统的关键词个体：某一具体的生物单个个体，具有生长、个体：某一具体的生物单个个体，具有生长、发育、繁殖和死亡的全过程，是种群的单位；发育、繁殖和死亡的全过程，是种群的单位；种群：生活在同一特定空间的同一生物种的种群：生活在同一特定空间的同一生物种的所有个体的集合体，是群落的单位；所有个体的集合体，是群落的单位；群落：生活在同一特定空间区域的所有生物群落：生活在同一特
3、定空间区域的所有生物种群的集合体，是生态系统的单位种群的集合体，是生态系统的单位生物圈生物圈在陆地以上和海面以下各约在陆地以上和海面以下各约10公里范围内的公里范围内的生存环境总体称为生物圈。生存环境总体称为生物圈。包括岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈内的所包括岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈内的所有生物群落和人及其环境体系有生物群落和人及其环境体系生态平衡生态平衡在生态系统的输入和输出处于相等的情况下，在生态系统的输入和输出处于相等的情况下，生态系统的组成、结构和功能长期处于稳定生态系统的组成、结构和功能长期处于稳定状态，并具有自我调节能力的状态。状态，并具有自我调节能力的状态。第二节第二节 土壤微
4、生物生态土壤微生物生态 1、土壤的生态条件、土壤的生态条件营养：生物残体、无机元素、微量元素营养：生物残体、无机元素、微量元素pH：3.58.5，多在，多在5.58.5渗透压：等渗和低渗状态渗透压：等渗和低渗状态氧气和水：团粒结构、空隙和持水性氧气和水：团粒结构、空隙和持水性温度：保温性温度：保温性保护层：表层土防紫外线保护层：表层土防紫外线2、土壤中微生物的种类和分布、土壤中微生物的种类和分布细菌放线菌真菌藻类、原生动物细菌放线菌真菌藻类、原生动物 分布：水平分布取决于碳源分布：水平分布取决于碳源 垂直分布取决于照射、水、温度等垂直分布取决于照射、水、温度等3、土壤自净、土壤自净土壤对施入其
5、中一定负荷的有机物或有机污土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解的能力，通过各种染物具有吸附和生物降解的能力，通过各种物理、化学和生物的作用分解污染物，从而物理、化学和生物的作用分解污染物，从而恢复到原有水平的净化过程。恢复到原有水平的净化过程。污染土壤的污染土壤的“土著微生物土著微生物”“”“诱变诱变”土壤污染物的土壤污染物的“生物放大生物放大”土壤污染来源土壤污染来源1 1、含有机毒物和重金属的污水和废水的农田、含有机毒物和重金属的污水和废水的农田灌溉；灌溉；2 2、含有机毒物和重金属的污水的土地处理、含有机毒物和重金属的污水的土地处理3 3、固体废物的堆放和填埋等渗
6、滤液、固体废物的堆放和填埋等渗滤液4 4、地下储油罐的泄露和农药喷洒、地下储油罐的泄露和农药喷洒土壤污染的后果土壤污染的后果1 1、改变土壤的理化性质，破坏土壤生态平衡、改变土壤的理化性质，破坏土壤生态平衡2 2、在土壤、植物、水环境、人体系统中的迁、在土壤、植物、水环境、人体系统中的迁移和转化及富集移和转化及富集3 3、病原微生物的致病性、病原微生物的致病性 土壤修复土壤修复概念：概念：利用土壤中天然的微生物资源或人为投加菌利用土壤中天然的微生物资源或人为投加菌株，或者构建特异降解的工程菌加入土壤中，株，或者构建特异降解的工程菌加入土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢将滞留的污染物
7、快速降解和转化，使土壤恢复其天然功能的过程。复其天然功能的过程。土壤修复的关键因素土壤修复的关键因素1 1、微生物的选择、微生物的选择2 2、微生物营养、微生物营养3 3、溶解氧、溶解氧4 4、环境因子、环境因子土壤修复的工程方式土壤修复的工程方式1 1、原位修复：原地给微生物、水、营养物质、原位修复：原地给微生物、水、营养物质 空气，用于河流底泥的修复空气，用于河流底泥的修复 2 2、强化通风：强制送风，用于储油泄露、强化通风：强制送风，用于储油泄露3 3、挖掘堆置处理（堆肥）和反应器处理（废、挖掘堆置处理（堆肥）和反应器处理（废水处理）水处理）第三节第三节 空气微生物生态空气微生物生态 空
8、气的生态条件空气的生态条件1 1、不适合微生物存留（辐射、干燥、温差、不适合微生物存留（辐射、干燥、温差、缺营养）缺营养）2 2、停留时间短、停留时间短3 3、最终沉降、最终沉降空气中微生物的生态空气中微生物的生态1、来源：水和土壤、来源：水和土壤2、种类：具有抗性的微生物类群：芽孢菌等、种类：具有抗性的微生物类群：芽孢菌等空气中微生物卫生指标：空气中微生物卫生指标：1m3空气中细菌数量空气中细菌数量 浮游细菌数或沉降细菌数浮游细菌数或沉降细菌数空气生物清洁技术空气生物清洁技术绿化环境绿化环境室内环境的清洁室内环境的清洁 空气过滤器空气过滤器空气微生物的检测空气微生物的检测主要测定细菌总数和绿
9、色链球菌数主要测定细菌总数和绿色链球菌数1、测定方法、测定方法固体法：平皿菌落法、撞击法（空气采样器）固体法：平皿菌落法、撞击法（空气采样器）液体法：测定空气中的浮游微生物液体法：测定空气中的浮游微生物 空气空气液体液体平板平板2、取样测定点数、取样测定点数P2533、空气微生物的培养时间、空气微生物的培养时间 细菌：细菌：37、48h，真菌：，真菌：25、96h“军团菌军团菌”：空调病原菌：空调病原菌第四节第四节 水体微生物生态水体微生物生态 水体微生物的来源水体微生物的来源1、水体中固有、水体中固有2、来自土壤：地表径流、来自土壤：地表径流3、来自生产和生活：各种废水、固废、来自生产和生活
10、：各种废水、固废4、来自空气：沉降、来自空气：沉降一、水体微生物的群落一、水体微生物的群落（一）海洋微生物群落（一）海洋微生物群落1 1、水平分布：远海、近海、水平分布：远海、近海2 2、垂直分布：受光照、溶解氧影响、垂直分布：受光照、溶解氧影响3 3、生态特点：底栖、浮游、附着、生态特点：底栖、浮游、附着4 4、多为嗜盐、耐高渗透压类型微生物、多为嗜盐、耐高渗透压类型微生物水体微生物的群落水体微生物的群落（二）淡水微生物群落（二）淡水微生物群落1 1、河流：随有机物、生态条件等变化、河流：随有机物、生态条件等变化2 2、湖泊：贫营养、富营养、湖泊：贫营养、富营养3 3、地下水：数量少、种类单
11、一、地下水：数量少、种类单一二、水体自净二、水体自净水体自净：水体在接纳一定数量的污染物后，水体自净：水体在接纳一定数量的污染物后，通过物理、化学、生物等综合作用后，使水通过物理、化学、生物等综合作用后，使水质恢复到受污染前的水平和状态的过程。质恢复到受污染前的水平和状态的过程。自净容量：水体在正常的生物循环中能够净自净容量：水体在正常的生物循环中能够净化的污染物的最大量。化的污染物的最大量。水体自净过程水体自净过程1、稀释、沉淀、稀释、沉淀2、好氧微生物的分解，厌氧微生物的还原、好氧微生物的分解，厌氧微生物的还原3、大气复氧、大气复氧4、营养贫乏、细菌死亡，水体净化、营养贫乏、细菌死亡，水体
12、净化 污污水水被污染的水体都是自净水体！被污染的水体都是自净水体！但自净恢复的程度不同，或称污染现状不同。但自净恢复的程度不同，或称污染现状不同。衡量水体自净的指标衡量水体自净的指标1、P（光合自养微生物）（光合自养微生物）/H（异养微生物）（异养微生物）指数指数：污染初期？污染初期？污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束：高高 下降下降 最低点最低点 上升上升 高高：08 上升上升 60100 下降下降 08通常使用的是通常使用的是BIP指数指数。2、氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线：、氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线：P/H高，昼夜差幅？高，昼夜差幅？氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅
13、与藻类数氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此与量有关，因此与P/H或或BIP有关。有关。污染水体的微生物生态污染水体的微生物生态污化系统：在排污点下游形成的污染带污化系统：在排污点下游形成的污染带多污带：黑色、厌氧状态，细菌数量种类多多污带：黑色、厌氧状态，细菌数量种类多-中污带：灰色、半厌氧状态，细菌数量种中污带：灰色、半厌氧状态，细菌数量种类多类多-中污带：藻类、原生动物出现中污带：藻类、原生动物出现寡污带：细菌少、清洁指示生物出现寡污带：细菌少、清洁指示生物出现类类型型外外观观BIP生生物物特特征征多多污污带带1 暗暗灰灰色色，很很浑浑浊浊，含含大大量量有有机机物物，B
14、OD高高，溶溶解解氧氧极极低低(或或无无)，为为厌厌氧氧状状态态。2 在在有有机机物物分分解解过过程程中中，产产生生 H2S、C02和和CH4等等气气体体。臭臭味味。3 水水底底沉沉积积许许多多由由有有机机和和无无机机物物形形成成的的淤淤泥泥。水水面面上上有有气气泡泡。601001 种种类类很很少少，厌厌氧氧菌菌和和兼兼性性厌厌氧氧菌菌种种类类多多，数数量量大大，每每毫毫升升水水含含有有几几亿亿个个细细菌菌。有有能能分分解解复复杂杂有有机机物物的的菌菌种种，硫硫酸酸还还原原菌菌、产产甲甲烷烷菌菌等等。2 无无显显花花植植物物，鱼鱼类类绝绝迹迹。3 河河底底淤淤泥泥中中有有大大量量寡寡毛毛类类(
15、颤颤蚯蚯蚓蚓)动动物物。*河河流流流流向向 注：*颤蚯蚓属后生动物，与陆地上的蚯蚓从体态和习性上都十分相似，他们也是环节动物，栖息于水底污泥中，与蚯蚓类似吞食污泥故俗称水蚯蚓，与蚯蚓不同的是，他们体表多毛。类类型型外外观观BIP生生物物特特征征河河流流流流向向-中中污污带带1 水水为为灰灰色色，溶溶解解氧氧少少，为为半半厌厌氧氧状状态态，有有机机物物量量减减少少，BOD 下下降降；2 水水面面上上有有泡泡沫沫和和浮浮泥泥，有有 NH3、氨氨基基酸酸及及H2S。臭臭味味。20601 生生物物种种类类比比多多污污带带稍稍多多。细细菌菌数数量量较较多多，每每毫毫升升水水约约有有几几千千万万个个。2
16、出出现现有有蓝蓝藻藻、裸裸藻藻、绿绿藻藻，原原生生动动物物有有天天蓝蓝喇喇叭叭虫虫、美美观观独独缩缩虫虫、椎椎尾尾水水轮轮虫虫、臂臂尾尾水水轮轮虫虫及及栉栉虾虾等等。*3 底底泥泥已已部部分分无无机机化化，滋滋生生了了很很多多颤颤蚯蚯蚓蚓。*有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水轮虫、栉虾。有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水轮虫、栉虾。天蓝喇叭虫天蓝喇叭虫椎尾水轮虫椎尾水轮虫栉虾栉虾类类型型外外观观BIP生生物物特特征征河河流流流流向向-中中污污带带1 有有机机物物较较少少，BOD 和和悬悬浮浮物物含含量量低低，溶溶解解氧氧浓浓度度升升高高；2 NH3和和H2S分分别别氧氧化化为为N03和
17、和 S042-，两两者者含含量量均均减减少少。8201 细细菌菌数数量量减减少少，每每毫毫升升水水只只有有几几万万个个。2 藻藻类类大大量量繁繁殖殖，水水生生植植物物出出现现。*3 原原生生动动物物有有固固着着型型纤纤毛毛虫虫如如：独独缩缩虫虫、聚聚缩缩虫虫等等活活跃跃，轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物及及昆昆虫虫出出现现。*-中污带的藻类见下图中污带的藻类见下图。变异直链硅藻变异直链硅藻短棘盘星藻短棘盘星藻水花束丝藻水花束丝藻梭裸藻梭裸藻类类型型外外观观BIP生生物物特特征征河河流流流流向向 寡寡污污带带1 有有机机物物全全部部无无机机化化，BOD 和和悬悬浮浮物物含含量量极极低低，水水的
18、的浑浑浊浊度度低低，溶溶解解氧氧恢恢复复到到正正常常含含量量。2 H2S消消失失；3 河河流流自自净净过过程程已已完完成成的的标标志志 081 细细菌菌极极少少；2 出出现现鱼鱼腥腥藻藻、硅硅藻藻、黄黄藻藻、钟钟虫虫、变变形形虫虫、旋旋轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物、水水生生植植物物及及鱼鱼。*寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫瑰旋轮虫。玫瑰旋轮虫。蚤状水蚤蚤状水蚤大型水蚤大型水蚤 鱼腥藻鱼腥藻玫玫瑰瑰旋旋轮轮虫虫前节晶囊轮虫前节晶囊轮虫3.水体自净指标综合应用水体自净指标综合应用污化系统污化系统 较洁净水体较洁净水体（可使用）（可使用）
19、国家地表水水国家地表水水质标准化分（质标准化分（共共类类）劣劣类的水体类的水体用污化系统划分，用污化系统划分，依据上述判断指标。依据上述判断指标。水体有机污染指标水体有机污染指标1、BIP指数指数：无叶绿素的微生物占所有微生：无叶绿素的微生物占所有微生物数的百分比：与物数的百分比：与P/H相反相反用指示生物定性地衡量水体有机污染程度用指示生物定性地衡量水体有机污染程度BIP越高，水质越？越高，水质越？水体有机污染指标水体有机污染指标2、细菌菌落总数（细菌菌落总数（CFU）：1ml水样在琼脂水样在琼脂营养培养基中营养培养基中37、24h能长出的细菌菌落总能长出的细菌菌落总数。数。v指示水质受有机
20、物污染程度指示水质受有机物污染程度v饮用水指标饮用水指标v大肠杆菌的饮用水指示作用：方便、有效大肠杆菌的饮用水指示作用：方便、有效水体有机污染指标水体有机污染指标3、总大肠菌数总大肠菌数：大肠菌群数，一类兼性厌氧、：大肠菌群数，一类兼性厌氧、无芽孢的、无芽孢的、G杆菌，是致病菌水体污染的间杆菌，是致病菌水体污染的间接指标。接指标。q特点：兼性厌氧、无芽孢、特点：兼性厌氧、无芽孢、G-q主要类群为：埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、主要类群为：埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、克雷伯氏菌属肠杆菌属、克雷伯氏菌属q发酵乳糖产酸、产气，但程度不同发酵乳糖产酸、产气，但程度不同大肠菌群作为致病菌的间接指示生
21、物的原因：大肠菌群作为致病菌的间接指示生物的原因：v人体肠道中最多的寄生细菌人体肠道中最多的寄生细菌v存活时间与致病菌相近存活时间与致病菌相近v检验技术方便检验技术方便v并不能完全代表致病菌的存在与否并不能完全代表致病菌的存在与否三、水体富营养化三、水体富营养化人为的干扰使水体氮、磷营养过剩，使藻类人为的干扰使水体氮、磷营养过剩，使藻类过量生长，使水体发生过量生长，使水体发生“水华水华”和和“赤潮赤潮”的现象。的现象。总磷（河湖）总磷（河湖）0.02mg/L氮（海洋）氮（海洋）0.3mg/L 相关的藻类有微囊藻属、腔球藻属、鱼腥藻相关的藻类有微囊藻属、腔球藻属、鱼腥藻属属评价水体富营养化的方法评价水体富营养化的方法1、观察蓝藻等指示生物、观察蓝藻等指示生物2、测定生物的现存量、测定生物的现存量3、测定原初生产力、测定原初生产力4、测定透明度、测定透明度5、测定氮磷等物质浓度、测定氮磷等物质浓度6、藻类的潜在生产力（、藻类的潜在生产力（AGP）藻类的潜在生产力（藻类的潜在生产力（AGP）把特定的藻类接种于天然水体中培养，到稳把特定的藻类接种于天然水体中培养，到稳定期后测定生长量。定期后测定生长量。水体富营养化的控制技术水体富营养化的控制技术
