《微生物学教学课件》第八章微生物的生态.ppt

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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）土壤中的微生物（一）土

2、壤中的微生物1土土壤壤的的生生态态条条件件：营营养养、水水分分、空空气气、酸酸碱碱度度（大大 多多 数数 为为 5.5 8.5）、渗渗 透透 压压（0.30.6Mpa）和和温温度度条条件件都都适适于于微微生生物物的的生生存存,因因此此土壤是最丰富的土壤是最丰富的“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物原生动物107106105104103102个个/gProportionofdifferentsoilmicroorganisms

3、insoil3 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菌放线菌真菌真菌暗棕壤暗棕壤黑龙江呼玛黑龙

4、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苏连云港江苏连云港466410.4（二）水

5、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、无机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、温度、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。含氧量和有毒物质的含量有密切关系。水体微生物分为清水型水生微生物和腐败型水生微水体微生物分

6、为清水型水生微生物和腐败型水生微生物；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、枯草、阴沟、大肠、粪链球菌、病草、阴沟、大肠、

7、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，普遍采用正常的肠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，而不是直接测定肠道致道细菌作为粪便污染指标，而不是直接测定肠道致病菌。病菌。总大肠菌群是指

8、一群需氧及兼性厌氧的，在总大肠菌群是指一群需氧及兼性厌氧的，在37生长时能使乳糖发酵，在生长时能使乳糖发酵，在24小时内产酸产气小时内产酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌。的革兰氏阴性无芽孢杆菌。总大肠菌群含量是指每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。水样中总大肠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度，而且间接菌群的含量，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。国标值表明有肠道致病菌存在的可能性。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：来自土壤、水体及人和动物空气微生物的来源：来自土壤、

9、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有的形式存在。空气中的尘埃颗粒数与微生物数量有直接关系。直接关系。4分布：越接近地面的空气含菌量越高，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

10、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。（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

11、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。l2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

12、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

13、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）细胞细胞膜中不饱和脂肪酸含量高膜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

14、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12-30NaCl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，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

15、、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

16、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）。l l2无菌动物与悉生生物无菌动物与悉生生物l l无菌动物无菌动物（germ-freeanimal）：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的动物l悉生生物

17、（悉生生物（gnotobiotics）：已经人为接种）：已经人为接种某已知纯种微生物的无菌动物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根际微生物根际微生物（rhizospheremicroorganism）：）：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（epibioticmicrobe）：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质植物体表面，主要借其外渗物

18、质或分泌物质为营养的微生物。叶面微生物是主要的附生为营养的微生物。叶面微生物是主要的附生微生物。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、首（一）采集菌样：了解目标菌分布情况、首选样品是土壤。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液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物的中，使样品中少量的能分解利用该营养物的微生物大量繁殖，以提高其在群体中的比例，微生物大量繁殖，以提高其在群体中的比例，使之便于分离。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指指两两种种可可以以单单独独生生活活的的生生物物，当当它它们们生生活活在在一一起起时时，通通过过各各自自的的代代谢谢活活动动而而有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）微生物间的互生关系（一

20、）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。混菌培养比纯

21、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 共生关系共生关系两两种种生生物物共共居居在在一一起起，相相互互协协作作、相相依依为为命，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：真真菌菌和和藻藻类类共共生生形形成成地地衣衣；草草履履虫虫与与小小球球藻藻；厌氧生物处理中的厌氧生物处理中的S-菌株和（布氏甲烷杆菌）。菌株和（布氏甲烷杆菌）。（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共生关系；根瘤菌与豆科植物间的共生

22、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一一种种小小型型生生物物生生活活在在另另一一种种较较大大型型生生物物的的体体内内或或体体表表，从从中中取取得得营营养养和和进进行行生生产产繁繁殖殖，同同时时使使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。后者蒙受损害甚至被杀死的现象。（一一）微微生生物物间间的的寄寄生生关关系系：噬噬菌菌体体与与细细菌菌；蛭蛭弧菌与寄生细菌弧菌与寄生细菌（二）微生物与动、植物间的

23、寄生关系（二）微生物与动、植物间的寄生关系真真菌菌中中的的白白粉粉菌菌属属等等致致病病菌菌及及烟烟草草花花叶叶病病毒毒等等植物病毒与植物；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某种种生生物物产产生生的的某某种种代代谢谢物物可可抑抑制制他他种种生生物物的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。因因某某种种微微生生物物的的生生长长而而引引起起的的其其他他条条件件改改变变（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：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

24、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一一种种较较大大型型的的生生物物直直接接捕捕捉捉、吞吞食食另另一一种种小小型型生生物物以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

25、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生物物进进化化中中，分分为为单单极极生生态态系系统统、双双极极生生态态系系统统、三极生态系统三极生态系统单单极极生生态态系系统统：厌厌氧氧的的异异养养生生物物利利用用海海洋洋中中的的有有机机物，主要为分解作用。物，主要为分解作用。双双极极生生态态系系统统：蓝蓝细细菌菌放放氧氧型型光光合合作作用用；自自养养与异养共存；与异养共存；三三极极生生态态系系统统：真真核核植植物物、蓝蓝细细菌菌生生产产者者和和动动物物消消费费者者（自自养养）及及细细菌菌、真真菌菌所所构构成成的的分分

26、解解者。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微生生物物的的作作用用就就是是把把有有机机物物中中的的碳碳元元素素尽尽快快矿矿化化和和释放，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的的二二氧氧化化碳碳是是靠靠微微生生物物的的分分解解作作用用而而形形成成的的。复复杂杂的的有有机机化化合合物物（纤纤维维素素、半半纤纤维维素素、淀淀粉粉、果果胶等）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

27、维素；真菌、放线菌真菌、放线菌半纤维素半纤维素Carboncycle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含氮氮素素的的化化合合物物：铵铵盐盐、亚亚硝硝酸酸盐盐、硝硝酸酸盐盐、有有机含氮物、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

28、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、硝硝酸酸盐盐同同化化作作用用：NO3-NH4氨氨基基酸酸蛋白蛋白4、氨氨化化作作用用：有有机机物物中中的的氮氮（蛋蛋白白质质、尿尿素素）NHNH3 35、铵铵盐盐同同化化作作用用：NH4氨氨基基酸酸、蛋蛋白白及及其其他他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

29、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、同同化化性性硫硫酸酸盐盐还还原原作作用用：SO42-还还原原态的硫（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：

30、H2SS或或H2SO4SH2SO43、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

31、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环境境污污染染：指指生生态态系系统统的的结结构构、机机能能受受到到外外来来有有害害物物质质的的影影响响或或破破坏坏，无无法法进进行行正正常常的的物质循环。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

32、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：好好氧氧微微生生物物把把有有机机物物分分解解为为简简单单有有机机物物和和无无机机物物，引引起起溶溶解解氧氧下下降降，导导致致鱼鱼类类、原原生生动动物物等等死死亡亡；厌厌氧氧微微生生物物大大量量繁繁殖殖，进进一一步步分分解解有有机机物物，产产生生COCO2 2、H H2 2O O、POPO4 43-3-、NHNH3 3 、H H2 2S S等等无无机机物物。藻藻类类利利用用无无机机物物进进行行生生长长，释释放氧气放氧

33、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）：生生物物需需氧氧量量，一一种种表表示示水水中中有有机机物物含含量量的的间间接接指指标标。2020下下，1L1L污污水水中中所所含含有有机机物物（主主要要是是有有机机碳碳源源）在在进进行行微微生生物物氧氧化化时时，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）测测定定方方法法：取取一一定定量量被被测测水水样样，用用加加有有磷磷素素营营养养和和经经氧氧饱饱和和的的

34、水水稀稀释释到到一一定定浓浓度度，然然后后放放在在密密封封瓶瓶中中，在在20恒恒温温培培养养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（ChemicalOxygendemand）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（Totaloxygendemand）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

35、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（dissolvedoxygen）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（suspendsolid）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。分分解解氰氰：产产生生氰氰水水解解酶酶的的诺诺卡卡氏氏菌菌、假假单单胞胞菌等；菌等；分分解解丙丙烯烯腈腈：产

36、产生生丙丙烯烯腈腈水水解解酶酶的的珊珊瑚瑚诺诺卡卡氏菌等菌种；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。有有机机物物的的好好氧氧性性分分解解和和厌厌氧氧消消化化；光光合合作作用用藻藻类类和和水水生生植植物物进进行行；藻藻类类细细胞胞的的消消失失由各种动物完成；由各种动物完成；洒水滤床法洒水滤床法将将污污水水通通过过由由一一层层石石块块及及其其上上附附着着的的生生物物膜膜组组成成的的滤滤床床，使使污污水水中中的的有有机机物物被被生生物物膜膜中中的的各各种种微微生生物物区区系系强强烈烈地

37、地吸吸附附，降降解解、吸吸收收和和氧化，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）活活性性污污泥泥：指指一一种种由由细细菌菌、原原生生动动物物和和其其他他微微生生物物群群聚聚积积在在一一起起组组成成的的絮絮凝凝团团，在在污污水水处处理中具有很强地吸附、分解和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生物物膜膜是是指指生生长

38、长在在潮潮湿湿、透透气气的的固固体体表表面面上上的的一一层层由由多多种种微微生生物物构构成成的的粘粘滑滑、褐褐色色菌菌膜膜，能能氧氧化、分解污水中的有机物或某些有毒物质。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厌氧氧条条件件下下，在在氧氧化化降降解解有有机机物物的的同同时时，可可以以利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行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

39、解未分解有机物降解，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。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沼气气（marshgasorswampgas）又又称称生生物物气气，混混合合可可燃燃气气体体，其其中中除除含含主主要要成成分分甲甲烷烷外外，还还含含有少量氢气、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第一一阶阶段段：由由厌厌氧

40、氧和和兼兼性性厌厌氧氧的的水水解解性性细细菌菌或或发发酵酵性性细细菌菌将将纤纤维维素素、淀淀粉粉等等糖糖类类水水解解成成单单糖糖，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、氨气第第二二阶阶段段：由由产产氢氢产产乙乙酸酸的的细细菌菌群群利利用用第第一一阶阶段段产产生生的的各各种种有有机机酸酸，分分解解成成乙乙酸酸、氢氢气气和和二二氧化碳。氧化碳。第第三三阶阶段段：由由严严格格厌厌氧氧的的产产甲甲烷烷菌菌群群来来完完成成，利利用用一一碳碳化化合合物物（二二氧氧化化碳碳、甲甲醇醇、甲甲酸酸、甲甲基胺、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

41、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：总大肠菌群是最基本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。检测的粪便污染指示菌，最

42、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

43、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。