2022年温度对微生物影响研究报告及其应用.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 姓名：张金成个人资料整理仅限学习使用温度对微生物的影响专业：环境工程学号： 08014030146 摘 要温度对微生物各种的影响是广泛的,转变温度必定会影响微生物体内所进行的多种生 物化学反应,从而影响微生物各种生理特性的表达；每一种微生物都有肯定的生物动 力区温度,包括最低生长温度和最高生长温度以及最适生长温度；最适生长温度能刺 激生长,不适的温度会转变微生物的形状、代谢、毒力等,甚至导致死亡；本论文仍 从垃圾效率中温度对微生物的影响的试验为例,着重说明温度因子对微生物特性表达 所起的重要作用；关键词 温度 微生物 堆肥效率名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用温度对微生物的影响是广泛的,转变温度必定会影响微生物体内所进行的多种生物化 学反应；相宜的温度能刺激生长,不适的温度会转变微生物的形状、代谢、毒力等,甚至导致死亡；一般来说,温度能影响微生物的地理分布,而对种类分布影响并不明显；例如,高温细菌一般可从热带土壤、温泉、酸败的食品罐头中分别到,但也可从非热带土壤 中分别到；由于温度对微生物有重要影响,所以微生物分类学上常用“最适生长温度 ”、“最高生长温度 ”,“最低生长温度 ”及温度存活试验作为鉴定菌种的一项生理特点,配 合其它形状与生理特性,以区分不同温度范畴的种、属；温度是影响微生物生长的重要因素；一方面,在肯定范畴内随着温度的上升,酶 活性提高,细胞的生物化学反应速度和生长速度加快,一般温度每上升 10,生化反 应速率增加一倍,同时养分物质和代谢产物的溶解度提高,细胞膜的流淌性增大,有 利于养分物质的吸取和代谢产物的排出；另一方面,机体的重要组成,如核酸、蛋白 质等对温度较敏锐,随着温度的上升可遭受不行逆的破坏；各种微生物都有其生长繁 殖的最低温度、最适温度、最高温度和致死温度；微生物能进行繁衍的最低温度界限 称为最低生长温度；低于此温度微生物不能生长；使微生物生长速率最高的温度叫最 适生长温度；不同微生物的最适生长温度不同；微生物生长繁衍的最高温度界限叫最 高生长温度；超过这个温度会引起细胞成分不行逆地失去活性而导致死亡；一,微生物的生长温度类型不同微生物的最适生长温度差异很大,依据微生物的最适生长温度,可将它们分 成低温微生物、中温微生物和高温微生物；如下表 1所示； <1）低温微生物 又称嗜冷微生物,能在 O下生长,可分为专性嗜冷和兼性嗜冷两种；专性嗜冷微生物的最适生长温度为巧左右,最高生长物温度为20；兼性嗜冷微生物生长的温度范畴较广,但最适生长温度仍以20左右为好,最高生长温度为35左右；嗜冷微生物如假单胞菌、乳酸杆菌和青霉等多分布在海洋、深湖、冷泉和冷藏库中,分解其中的有 机物；依据讨论,嗜冷微生物能在低温下生长主要由于嗜冷微生物的酶在低温下能更有 效地起催化作用,而高温达 30一40时会使酶失去活性；嗜冷微生物的细胞膜含不饱 和脂肪酸较高,能在低温下保持膜的半流淌性,从而保证了膜的通透性,有利于微生物的生长；<2）中温型微生物又称嗜温型微生物,绝大多数微生物属于这一类；其最适生长温度 为20-40,最低生长温度为 10-20,最高生长温度为 40-名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用50；土壤、植物、温血动物及人体中的微生物大部分属于这一类；它们又可分为温 室性微生物和体温性微生物；嗜温性微生物的生长速率高于嗜冷性微生物,嗜温性微生物最低生长温度不能低于 到抑制,使生长受到抑制；10,低于 10蛋白质合成过程不能启动,很多酶功能受<3）高温型微生物又称嗜热性微生物,它们相宜在 45一50以上的温度中生长；这类微生物主要分布在温泉、堆肥堆、发酵饲料、日照充分的土壤表面等腐烂有机物中；例如部分芽抱杆菌、高温放线菌属等都是能在 近100的高温中生长；55一70中生长的类群；有的细菌可在生物体完成其生命机能的温度区,称为生物动力区 Biokineticzone>；在进一步讨论生物动力区之内的温度对微生物的影响前,第一谈一下动力区之外的温度对微生物的影响；二,温度对微生物的影响<一）高温对微生物的影响微生物在高于生物动力区的温度,即高于100会被杀死,实际上,就大多数微生物来讲,在温度高于大约 50条件下即引起死亡；大家知道,有机体的生命活动主要是由酶催化的,酶又是由易发生热变性的蛋白质构成的,所以,微生物的热致死多是因细胞酶的热钝化所引起的；已知呼吸酶,特殊是在催化三竣酸循环反应中的那些酶是特殊对热变性敏锐的,这些呼吸酶的变性能导致生物体的死亡；另外,微生物在高温下死亡也很可能起因于部分RNA 热钝化以及损坏原生质膜所引起；<二）低温对微生物的影响低温会削减或停止微生物的代谢作用；温度低于冰点时,可以使原生质内的水分结冰,导致细胞死亡；冻死与热死一样,其生物化学依据也未完全明白；一般认为冻死是 由于细胞内水分结冰形成冰晶扰乱了原生质胶体状态和对原生质膜与细胞壁的结构产 生气械破坏所致；另方面,由对细菌和酵母的讨论看出,当微生物的；悬液被冰冻时,尽管悬液中形成冰,而细胞内的水分仍保持过冷的液体状态,悬液中结冰后,细胞 外溶液浓度上升,细胞内水格外渗而使细胞内溶质浓度增加,以致于质壁分别,造成 死亡；那么,真空冷冻干燥保藏菌种时,为什么菌体不会死亡呢？这是由于真空冷冻千 燥时,由于冷冻快速,菌体溶液中水分不形成结晶,而呈不定形玻璃状,当被快速融 化时,玻璃状水分也不形成结晶,这就是冷冻干燥保藏菌种的依据；三,温度对微生物影响试验以席北斗,李英军等人的 “温度对生活垃圾堆肥效率的影响”来说明温度对微生物 某些生理特性的影响；温度是堆料中微生物生命活动的重要标志,它直接影响堆肥反应速率,是堆肥能 否顺当进行的主要因素；本试验利用可自动加热堆肥反应器,在肯定条件下讨论不同 温度对生活垃圾堆肥效率的影响；（一）试验材料和方法名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1 试验材料仪器堆料：堆料比为生活垃圾成熟堆肥 左右；=8020；/N=25,含水率 55%左右,有机物 60%仪器：烘箱、生物培育箱、堆肥反应器、O2-H 2S测定仪、 CO2 测定仪等；培育基原料：有胰蛋白胨、 NaCl、K2HPO4、琼脂、土豆提取液、葡萄糖、麦芽 汁、酵母汁和蒸馏水等；2 试验方法试验方法：自然升温试验堆肥反应装置见文献,将上述配好的堆料,分别装入反应器；反应器出口与 O2-H2S 测定仪、 CO2测定仪相连,在线监测 O2-H2S、CO2气体浓度；堆体供氧由供氧泵和气体流量计掌握,出口 O2 浓度一般掌握在 8% 15%范畴内；堆层透气性由 H2S 气体浓度掌握,室内环境温度通常掌握在 25左右 ,垃圾配比固定不变,湿度掌握在 55%左右 堆肥原料 >；每天从反应器中取出 150 g样品,进行生物化学分析；堆肥反应前开启加热装置,将堆肥温度分别掌握在 条件同上；3 试验结果<1）温度对堆肥过程中微生物的影响40、 55和 65,其他反应堆肥开头物料的温度为 27,随着微生物分解有机物不断放热,堆肥物料的温度快速上升；堆层温度最初上升很快,并在第 2 d 达到最高温度,其后温度缓慢下降；由于堆肥反应器具有保温顺加热结构,故堆层温度受四周环境的影响小,另外,堆肥过程中尽量削减人为掌握,所以整个过程堆料的理化性质,微生物变化与堆温变化有很好的相关性,堆肥起始阶段随着中温菌的增多,堆肥温度不断上升,到达 35左右时 ,中温微生物浓度达到最大,当温度达到 62时,高温微生物浓度达到 1× 1010个/g；图 1 反应了堆肥过程温度 -微生物之间的关系；温度变化会对微生物的生长、繁衍造成影响,一部分菌种因不适应堆料环境数量削减,甚至死亡,另一部分菌种就可能名师归纳总结 大量生长繁衍,成为优势种群,引起堆料中微生物种群和数量发生相应的转变；第 4 页,共 7 页试验中微生物种群和温度之间的关系如图1 所示；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用堆肥温度与微生物的生长关系如下表所示：表2 堆肥温度与微生物生长关系图1说明,在堆肥开头时,微生物以常温菌、中温菌群为主,同时存在少量耐高温 的菌群；但由于温度上升很快,微生物种群结构不久就过渡为以中、高温的菌群为主；当温度达到 55以上时,高温菌种的数量在总菌种数量中占肯定优势；温度上升使微生物生命活动旺盛,生长繁衍速度快,微生物个体总数随之而增加；当达到 65以 上时,高温微生物开头死亡,堆肥产生的热量不足以维护高温,于是温度开头下降,微生物活力降低；但由于增殖速度惯性,故微生物总数的高峰并未显现在最高温度时刻,而是在之后的几天；但是随着温度的不断降低,环境条件不再支持原有高温种群生物的生长,而中温菌群正在适应环境 ,增殖速度仍不快,故微生物总体上的繁衍速度 小于死亡的速度,使微生物总数下降至一低值；随着中温种群对环境的适应及环境温度进入菌群相宜范畴,使该类种群微生物数量快速增加,达到总数的第 2个高峰；但是由于可降解有机质被不断分解削减,最终微生物个体总数量下降,而此间耐高温菌群 数量变化不大；<2）温度对微生物降解有机质的影响本试验通过垃圾堆肥过程中产生CO2量,反映各温度阶段微生物对有机物分解能力的大小和微生物的代谢活力 图2>,从而确定堆肥垃圾稳固的主要作用阶段,为堆肥工艺参数掌握供应依据；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用从图2可知,堆肥过程中 CO2最大产生速率主要发生在 5060；一般而言,嗜温 菌最适合温度是 3040,嗜热菌最适合温度是 5060,从表 2中可以看出,采纳合适 的高温垃圾分解速度快,并且能将虫卵、病原菌、寄生虫和孢子等杀灭,故用 5060的高温堆肥是有利的；当温度上升到 65 70严峻影响微生物的生长和繁衍,反应速率又开头下降；试验证明,堆肥温度为 50 60；在此温度下,有利于微生物生长,因此堆肥效率高；试验的数据和结果说明： <1）温度在微生物某些生理特性的表现上起着打算行的 作用； <2）由于温度影响微生物的生长和繁衍,从而引起堆肥过程微生物数量和微生物优势菌群 <主要是中温菌群和高温菌群）的交替变化；响对有机污染物的降解；四,温度对微生物的其它影响<3）微生物菌群的变化直接影除了对生长和脂质的影响外,温度仍能影响微生物的其它性能；第一一些微生物的毒力是受到温度的左右的；例如,炭疽杆菌在 42培育数代后,失去生成芽胞的能力,并变为永久性的无毒株；单核细胞增生利斯特氏菌 NCTC5214,在小鸡胚胎中于低温生长时比在高温生长时毒性更大；根癌土壤杆菌,当接种温度在 31.5至37时,会丧失其诱导蕃茄生瘤的毒力；其次一些微生物色素的产生也受温度影响,粘质赛氏杆菌在20-25生长时比在 37能产生更大量的红色灵杆菌素；此外,微生物的其它代谢活动也为温度所影响,很多微生物合成多糖的才能在低温区比在高温区要强；生长温度的下降仍可引起细菌和酵母菌核糖核酸/蛋白质比率的增加,反之亦然；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用参考文献1 南照东,相艳,曾宪诚,等 . 细菌最适生长温度的微量热法讨论 . 四川高校学报2 陈世和 , 张所明 . 城市垃圾堆肥原理与工艺 . 上海 : 复旦高校出版社 ,1990 3 陈世和 , 建宇 . 城市生活垃圾堆肥动态工艺DANO>的讨论 . 上海环境科学 ,1992, 名师归纳总结 4 席北斗 , 刘鸿亮 , 孟伟 , 等. 高效复合微生物菌群在垃圾堆肥中的应用. 环境科学 ,2001, 第 7 页,共 7 页5 蔡建成 , 等编译 . 堆肥工程与堆肥工厂. 北京 : 机械工业出版社,1990 6 丽仔惠燕,邵靖宇,嗜热菌的耐热分子机制,生命科学,2000,12l>:30一 33 7 卫军,蔡妙英,嗜热细菌,生物多样性,1993.1l>:48一 55 8 上海市环保局,废水生物处理,同济高校出版社1999, H 9 水和废水检测分析方法 第三版 >北京 : 中国环境科学出版社,1989 - 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