学生微生物生态

1、1第八章 微生物生态第一节第一节 微生物生态系统的概念及其特点微生物生态系统的概念及其特点 第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用第四节第四节 自然界物质循环中微生物的作用自然界物质循环中微生物的作用2第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布一、大气中的微生物一、大气中的微生物1、微生物的暂时存在场所、微生物的暂时存在场所2. 人类活动对空气质量的影响人类活动对空气质量的影响3. 微生物在空气中的传播微生物在空气中的传播3. 空气传播的疾病空气传播的疾病 结核、流感、结核

2、、流感、“非典非典”4. 空气质量与人类健康空气质量与人类健康3. 空气微生物污染的评价标准空气微生物污染的评价标准 洁净空气：洁净空气：30个以下个以下/m3 普通空气：普通空气：30-150 /m3 污染空气：污染空气：500以上以上/m3 空气中微生物的检测空气中微生物的检测 沉降平板法、液体撞击法、撞击平板法、滤膜法沉降平板法、液体撞击法、撞击平板法、滤膜法. 空气消毒方法空气消毒方法 紫外线、福尔马林等药物熏蒸或喷雾紫外线、福尔马林等药物熏蒸或喷雾4二、水圈中的微生物二、水圈中的微生物（一）淡水微生物（一）淡水微生物1、来源：、来源：土壤、空气、污水及有机残体土壤、空气、污水及有机残

3、体2、种类：、种类：自养菌自养菌3、影响微生物在淡水中分布的因子：、影响微生物在淡水中分布的因子：营养物质、温度、溶解氧等。营养物质、温度、溶解氧等。第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布5二、水圈中的微生物二、水圈中的微生物蓝细菌、藻、水生植物阳光阳光表层输入表层输入(河流河流)产氧光合产氧光合动物、原生动物、好氧细菌动物、原生动物、好氧细菌嗜甲烷菌、无机化能细菌嗜甲烷菌、无机化能细菌不产氧光合不产氧光合发酵发酵厌氧呼吸菌厌氧呼吸菌产甲烷菌产甲烷菌沉积物沉积物厌厌 氧氧 层层好好 氧氧 层层表层输出表层输出层次化湖泊生态层次化湖泊生态Ecology of

4、a Stratified lake 水体不同层次微生物分布水体不同层次微生物分布第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布6二、水圈中的微生物二、水圈中的微生物（三）水体自净及污染水体的微生物生态（三）水体自净及污染水体的微生物生态1、水体自净过程、水体自净过程 水体接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的及生物等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态。衡量指标：衡量指标：P/H指数指数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7 自然净化自然净化：稀释、沉淀稀释、沉淀 （强）（强）：日光日光、氧气氧气等对污染物的分解等对污染物

5、的分解 （弱）（弱）：生物降解：生物降解（食物链食物链） （强强） 阳阳光光 一一级级生生产产者者 原原生生动动物物 轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物 鱼鱼 其其他他动动物物 异异养养细细菌菌 废废物物、排排泄泄物物 人人 8 水体自净过程大致如下 a.物理作用物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底； b.生物作用生物作用 溶氧溶氧 溶解氧溶解氧 好氧菌好氧菌 好氧菌好氧菌 有机物降解有机物降解 自然溶氧、藻类产氧自然溶氧、藻类产氧如下图河流污染和自净过程如下图河流污染和自净过程92衡量水体污染与自净的指标衡量水体污染与自净的指标 提问：提问：用什么指标可以衡量河段水

6、体污染与自净所处用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处的阶段的阶段? 水体外观、水体外观、化学化学指标、指标、生物种类、生物种类、数量及比例关系、数量及比例关系、溶解氧溶解氧等等等等山东小清河10PHBI代表代表微生物（如藻类）微生物（如藻类）代表代表微生物（如细菌等），两者的比即微生物（如细菌等），两者的比即PH指数。指数。 =（有叶绿素的微生物数量）有叶绿素的微生物数量）/（异养微生物数量）（异养微生物数量） =（无叶绿素的微生物数量）无叶绿素的微生物数量）/（全部微生物数量）（全部微生物数量）H/（P+H）100% 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

7、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。11 氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此因此与与P/H或或BIP有关有关。12 污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束 溶氧变化溶氧变化： 幅度幅度 0 0 增大增大 减小减小 这种指标与这种指标与BIP从根本上是相同的从根本上是相同的 但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地得出结果，而得出结果，而BIPBIP指标需要细菌鉴定、培养、显微镜观指标

8、需要细菌鉴定、培养、显微镜观察，周期长操作不便，察，周期长操作不便，因此实际操作中溶解氧变化幅因此实际操作中溶解氧变化幅度比度比BIPBIP指标更为实用指标更为实用。13 外观特征：外观特征：混浊程度、颜色及气味等混浊程度、颜色及气味等 原原 因：因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量水中细菌种类数量、悬浮物种类数量 污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束:无色无色 灰色灰色 继续变清继续变清 无色无色 澄清透明澄清透明 混浊混浊 浊度下降浊度下降 澄清透明澄清透明 泡沫减少泡沫减少14 例如例如 污染前污染前 污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束: 植物植物 藻类、原生藻

9、类、原生 鱼虾鱼虾 植物植物 、鱼、鱼 动物出现动物出现 出现出现 、鱼、鱼 可作为指示生物的生物种类很多，可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。 15 污化系统污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。分分多多污带、污带、中中污带、污带、中中污带、污带、寡寡污带污带类类型型外外观观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， BOD高高，溶溶解

10、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(颤颤蚯蚯蚓蚓)动

11、动物物。*河河流流流流向向16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 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

12、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。17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

13、出出现现。18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。 *19 提问：提问：水体能自净我们为什么还要进行废水的控制与水体能自净我们为什么还要进行废水的控制与处理呢？处理呢？ 自净自净速度

14、有限速度有限，我们常常没有足够的时间去等待我们常常没有足够的时间去等待，各，各行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源又是十行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源又是十分有限的分有限的。 预防为主预防为主各国制定的污废水排放标准主要各国制定的污废水排放标准主要依据就依据就是自然水体中微生物的净化能力是自然水体中微生物的净化能力。 微生物在净化不同污染物的具体机理是人微生物在净化不同污染物的具体机理是人工强化的依据工强化的依据第七章第七章 需要人工手段控制污染物排量及强化水需要人工手段控制污染物排量及强化水体污染物去除速度。体污染物去除速度。20水体自净及污染水体的微生物生态水体自净及污染水体

15、的微生物生态污染水体的微生物生态污染水体的微生物生态第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布特特 征征多污带多污带-中污带中污带-中污带中污带寡污带寡污带水色暗灰色，很浑浊灰色，较浑浊浑浊浑浊度低BOD高减少,有悬浮物减少,悬浮物少极少,悬浮极少溶解氧含量极低（或无）少升高恢复正常气体H2S、CO2和CH4NH3、H2S氨及H2S减少H2S消失细菌数量几亿/毫升几千万/毫升几万/毫升极少微生物种类特点（兼）厌气性硫酸还原菌产甲烷菌藻类及原生动物出现藻类大量繁殖纤毛虫活跃鱼腥藻、硅藻、黄藻、钟虫、变形虫动物类型寡毛类（颤蚯蚓） 颤蚯蚓，增多轮虫、浮游甲壳动物轮虫

16、、浮游甲壳动物增多显花植物无无出现增多鱼类无无无有底泥大量的有机质部分无机化大量无机化213. 饮用水的卫生标准饮用水的卫生标准 大肠菌群：大肠菌群：3个个/L 细菌总数：细菌总数：100个个/ml4. 水体中微生物的影响因素水体中微生物的影响因素 营养、温度、溶解氧营养、温度、溶解氧5. 人类活动对水体的影响人类活动对水体的影响6. 保护水资源保护水资源22 通常不直接检测通常不直接检测 水中存在病原菌的可能性很小，其他各种细菌的种类却很多，水中存在病原菌的可能性很小，其他各种细菌的种类却很多，要排除一切细菌而单独直接检出某种病原菌来，在要排除一切细菌而单独直接检出某种病原菌来，在培养分离培

17、养分离技术上较为复杂，需较多的人力和较长的时间。技术上较为复杂，需较多的人力和较长的时间。 间接病原菌测定间接病原菌测定是否有肠是否有肠道正常细菌道正常细菌若若检出，则表明水检出，则表明水被粪便所污染，被粪便所污染，则有则有肠道病原菌的肠道病原菌的大肠菌群大肠菌群（作为肠道正常菌的代表）（作为肠道正常菌的代表）存存在及数量在及数量。23大肠菌群做为指示菌大肠菌群做为指示菌? 致病菌数量少致病菌数量少,检测不便检测不便,所以选和它相所以选和它相似的似的非致病菌非致病菌作间接指标作间接指标 大肠菌群是人肠道中的正常寄生菌大肠菌群是人肠道中的正常寄生菌,数数量最大量最大,对人较安全对人较安全 在环境

18、中的在环境中的存活时间存活时间与致病菌相近与致病菌相近 检测技术简便检测技术简便24生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准 我国饮用水卫生标准： 3个大肠菌群/1L饮水 100个细菌总数/1ml饮水25 提问：你知道的水的消毒方法有哪些？（一）煮沸法原理：直接破坏病原菌的蛋白质水的消毒方法(了解)26（二）加氯消毒 原理：氧化作用 氯、氯胺、二氧化氯及漂白粉 我国水厂经常使用的消毒剂是液氯，欧美国家有些用ClO2或用臭氧消毒。常用的含氯消毒剂有哪些？27 （三）臭氧消毒优点：速率高，不造成异臭、异味、提高溶解氧量。缺点：无余量，无后续杀菌能力；须使用臭氧发生器，费用高 （四）H2O2消毒主要用于

19、净化程度高的饮用水消毒 （五）紫外辐射消毒适用于小规模水厂饮用水或游泳池循环水的消毒 （六）微电解消毒微电解水产生具有强氧化能力的活性氧应用于优质水的消毒28三、土壤中的微生物三、土壤中的微生物（一）土壤与微生物相互作用（一）土壤与微生物相互作用1、微生物对土壤的作用：、微生物对土壤的作用：（1）微生物是土壤形成的先驱生物）微生物是土壤形成的先驱生物 （2）为植物生长提供有效氮源。）为植物生长提供有效氮源。 第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布2、土壤对微生物的作用、土壤对微生物的作用 土壤是微生物良好的生活场所。土壤是微生物良好的生活场所。29（二）土壤

20、中微生物的分布（二）土壤中微生物的分布1、土壤剖面结构与微生物垂直分布、土壤剖面结构与微生物垂直分布有机质层有机质层淀积层淀积层碳酸盐积累碳酸盐积累疏松母质疏松母质淋溶层淋溶层土体层土体层第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布三三、土壤中的微生物、土壤中的微生物微生物对土壤的作用：微生物对土壤的作用：土壤自净土壤自净 和和土壤生物修复土壤生物修复30（三）土壤微生物的分离和计数（三）土壤微生物的分离和计数 稀释平板法稀释平板法 稀释法稀释法 （四）土壤的卫生微生物学检测（四）土壤的卫生微生物学检测 细菌总数细菌总数 大肠菌群值大肠菌群值 产气荚膜杆菌产气荚膜

21、杆菌 嗜热菌嗜热菌 芽胞菌和非芽孢菌的比值测定芽胞菌和非芽孢菌的比值测定31第二节第二节 微生物在自然及人为环境中的分布微生物在自然及人为环境中的分布五五、活性污泥中的微生物、活性污泥中的微生物、活性污泥中的原生动物、活性污泥中的原生动物活性污泥的成熟度与原生动物的种类分布活性污泥的成熟度与原生动物的种类分布活性污泥逐步成熟游动型纤毛虫肉足类鞭毛类爬行型纤毛虫附着型纤毛虫321、偏利共栖：、偏利共栖： 一群微生物得益，而另一群体不受影响。（普遍）一群微生物得益，而另一群体不受影响。（普遍）氨化氨化细菌细菌亚硝酸菌亚硝酸菌有机氮有机氮氨态氮氨态氮亚硝酸亚硝酸氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用第三节

22、第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用332、互利共栖：、互利共栖：两个群体相互协作，达到在某一生境中共同生存的目的。两个群体相互协作，达到在某一生境中共同生存的目的。H2S硫酸盐硫酸盐硫酸盐硫酸盐还原菌还原菌绿硫绿硫细菌细菌第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用343、共生：、共生： 两个群体形成具有特殊结构、功能和绝对互利关系的高度专一的共生体。两个群体形成具有特殊结构、功能和绝对互利关系的高度专一的共生体。 地衣：是由地衣：是由藻类或蓝细菌藻类或蓝细菌与与真菌真菌形成的共生体形成的共生体光合作用运输矿质营养第三节第三节 微生物之间的相互作用微生物之间的相互作用354、竞争：、竞争：两个或多个群体共同依赖同一个生长基质或环境因素，结果一方或两方的两个或多个群体共同依赖同一个生长基质或环境因素，结果一方或两方的群体大小或生长率受到限制的现象。群体大小或生长率受到限制的现象。根瘤菌接种剂与土壤中的土著性根瘤菌的竞争关系根瘤菌接种剂