第二篇-第七章微生物生态

1、环境工程微生物学授课教师：刘宏宇1参考教材：参考教材：环境工程微生物学环境工程微生物学 周群英周群英 编著编著第二篇 环境工程微生物学微生物学基础非细胞病毒具细胞原核真核（类群，形态构造，特点）生理特征 生长繁殖遗传变异酶代谢生长繁殖自然环境中的微生物生态物质循环氧，碳，氮，磷，硫等物质的循环微生物生态系统土壤大气水体天然水体生态污染水体生态污染环境中生态水污染控制中的生物处理方法，原理好氧厌氧深度处理除氮，脱磷水源水微生物处理饮用水消毒甲烷消化活性污泥生物膜法有机固体废弃物处理废气的生物处理营养生存因子（T,pH,O2等）2第一篇（第一篇（1-61-6章）章）第二篇（七，八章）第二篇（七，八

2、章）第二篇（九第二篇（九-十一章）十一章）第二篇 微生物生态与环境生态工程中的微生物作用3环境微生物基础教学课件 4微生物生态生态系统水体生态微生物在物质循环中的作用水环境污染控制与治理中的微生物原理废水、污水深度处理中的微生物原理有机固体与废气的微生物处理第二篇环境微生物基础教学课件 土壤生态第一章第一章 微生物生态微生物生态第一节第一节 生态系统生态系统第二节第二节 土壤微生物生态土壤微生物生态第三节第三节 水体微生物生态水体微生物生态第二章第二章 微生物在环境物质循环中的作用微生物在环境物质循环中的作用第一节第一节 氧循环氧循环第二节第二节 碳循环碳循环第三节第三节 氮循环氮循环第四节第

3、四节 硫循环硫循环第三章水环境中的污染控制与治理的生态工程及微生物学原理第三章水环境中的污染控制与治理的生态工程及微生物学原理第一节第一节 好氧污（废）水的生态系统及生物处理原理好氧污（废）水的生态系统及生物处理原理第二节第二节 厌氧污（废）水的生态系统及生物处理原理厌氧污（废）水的生态系统及生物处理原理第四章第四章 污废水深度处理和微污染水源水的微生物处理污废水深度处理和微污染水源水的微生物处理第一节第一节 污、废水深度处理污、废水深度处理微生物脱氮，脱磷微生物脱氮，脱磷第二节第二节 微污染水处理生物原理及生态系统微污染水处理生物原理及生态系统第三节第三节 饮用水卫生学原理饮用水卫生学原理第

4、五章第五章 有机固体废弃物和废气的微生物处理有机固体废弃物和废气的微生物处理第一节第一节 有机固体废弃物的微生物处理有机固体废弃物的微生物处理第二节第二节 废气的微生物处理废气的微生物处理5环境微生物基础教学课件 研究微生物在自然条件下，微生物研究微生物在自然条件下，微生物群群体体的生活状态、活动规律。的生活状态、活动规律。2022-6-266分布规律及群落特征分布规律及群落特征物质循环中的作用物质循环中的作用阐明污染物处理的机理阐明污染物处理的机理与其他生物的关系与其他生物的关系驱害补益驱害补益第七章 微生物生态2022-6-267环境微生物基础教学课件 生态系统就是在一定时间和空间范围内由

5、生生态系统就是在一定时间和空间范围内由生物（包括动物，植物和微生物个体、种群、群落）物（包括动物，植物和微生物个体、种群、群落）与它们的生活环境（包括光、水、土壤、空气和与它们的生活环境（包括光、水、土壤、空气和其它生物因子）通过能量的流动和物质循环组成其它生物因子）通过能量的流动和物质循环组成的一个自然体。的一个自然体。环境条件环境条件生态系统生态系统 生物群落生物群落（一）生态系统（一）生态系统（ecosystem）生物与环境的相互作用！生物与环境的相互作用！第一节第一节 生态系统生态系统个体个体（individualindividual） ：某一具体的生物单个：某一具体的生物单个个体，具

6、有个体，具有生长，发育，繁殖和死亡生长，发育，繁殖和死亡的过程。的过程。种群种群(population)(population)：生活在同一特定空间的同：生活在同一特定空间的同一生物种的所有个体的集合体，生物群落的组一生物种的所有个体的集合体，生物群落的组成单位。成单位。群落群落(community)(community)：生活在同一特定的空间或：生活在同一特定的空间或区域的所有生物种群的集合体，是生态系统的区域的所有生物种群的集合体，是生态系统的组成部分。组成部分。2022-6-268环境微生物基础教学课件 几个概念几个概念2022-6-269环境微生物基础教学课件 四个基本组成：四个基本组

7、成：环境、生产者、消费者、分解或转化者。环境、生产者、消费者、分解或转化者。 环境环境生产者生产者分解或转化者分解或转化者消费者消费者2022-6-2610环境微生物基础教学课件 环境条件环境条件生物群落生物群落能源：太阳辐射能源：太阳辐射生物代谢产物生物代谢产物:CO2 H2O O2无机盐无机盐媒质：水、大气、土壤媒质：水、大气、土壤基质基质:砂、岩石、泥土砂、岩石、泥土生产者：植物群落，藻类，光合生产者：植物群落，藻类，光合细菌和化能自养微生物细菌和化能自养微生物消费者消费者:动物群落动物群落分解者和转化者分解者和转化者:异养微生物，异养微生物，原生动物，微型后生动物原生动物，微型后生动物

8、生态生态系统系统生态系统功能 生态系统是自然界基本的功能单元，其功能主要表现在生物生产，能量流动，物质循环，和信息传递。2022-6-2611环境微生物基础教学课件 它们通过生态系统的核心它们通过生态系统的核心生物群落实现的。生物群落实现的。生态系统功能 生物生产生物生产 植物、藻类和光合细菌能利用太阳光、植物、藻类和光合细菌能利用太阳光、H2O、CO2、无机物，将二氧化碳和水合成蛋白质，无机物，将二氧化碳和水合成蛋白质，糖类和脂肪。糖类和脂肪。 O6H6OOHCO12HCO226126阳光222022-6-2612环境微生物基础教学课件 生态系统功能 能量流动和物质循环能量流动和物质循环20

9、22-6-2613环境微生物基础教学课件 生态系统能量的源头是什么？生态系统能量的源头是什么？问题？问题？怎么输入到生态系统的？怎么输入到生态系统的？太阳能太阳能生产者的光合作用生产者的光合作用 能量怎样流动？能量怎样流动？食物链食物链逐级递减逐级递减营养级营养级热热能能生态系统功能 物质循环物质循环2022-6-2614环境微生物基础教学课件 生产者生产者(绿色植物绿色植物)消费者消费者(动物动物)还原者还原者(细菌、真菌细菌、真菌)环境环境(土壤、空气、水土壤、空气、水)生态系统功能 信息传递。信息传递。 生态系统中信息传递多种多样，有强有生态系统中信息传递多种多样，有强有弱，连成一个统一

10、体。包括物理信息、化学信弱，连成一个统一体。包括物理信息、化学信息和行为信息等，构成息和行为信息等，构成信息网信息网。2022-6-2615环境微生物基础教学课件 物理信息如光，声，颜色吸引异性，种间的识别，威吓，警告等物理信息如光，声，颜色吸引异性，种间的识别，威吓，警告等化学信息如生物的酶，维生素，生长素，抗生素等化学信息如生物的酶，维生素，生长素，抗生素等有报警，集合，发现食物等信息作用有报警，集合，发现食物等信息作用在同一种或不同种间还有行为信息，在同一种或不同种间还有行为信息，例如雄鸟发现情敌，急速起飞给正在孵卵的雌鸟报警例如雄鸟发现情敌，急速起飞给正在孵卵的雌鸟报警（二） 生物圈（

11、biospherebiosphere） 生存在地球陆地以上至海面以下各约生存在地球陆地以上至海面以下各约10Km10Km的范围，包括岩石圈，水圈，大气圈，的范围，包括岩石圈，水圈，大气圈，土壤圈内所有的生物群落和人以及它们生土壤圈内所有的生物群落和人以及它们生存环境的总体，叫生物圈。存环境的总体，叫生物圈。2022-6-2616环境微生物基础教学课件 17环境微生物基础教学课件 一、生态系统（一、生态系统（ecosystem）和生物圈（）和生物圈（biosphere）各种各种生态系统生态系统二、 生态平衡2022-6-2618环境微生物基础教学课件 生态系统的稳定性（生态系统的稳定性（stab

12、ility）功能功能 组成组成结构结构自身的调节能力自身的调节能力 抵抗力抵抗力resistance恢复力恢复力 resilience土壤的生态条件土壤的生态条件生物在土壤中的种类、数量和分布生物在土壤中的种类、数量和分布土壤自净和污染土壤微生物生态土壤自净和污染土壤微生物生态土壤污染和土壤生物修复土壤污染和土壤生物修复2022-6-2619环境微生物基础教学课件 第二节第二节 土壤微生物生态土壤微生物生态 2022-6-2620环境工程微生物学固体物质土壤矿物质、有机质和微生物等。液体物质土壤水分。气体土壤孔隙中的空气。环境微生物基础教学课件 2022-6-26211营养：营养：大量的有机和

13、无机物质（动植物的残体、分泌大量的有机和无机物质（动植物的残体、分泌物、排泄物等）。物、排泄物等）。2pH ：3.58.5，多为多为5.58.5；适合于大多数微生适合于大多数微生物的生长繁殖。物的生长繁殖。3渗透压渗透压：土壤是等渗或低渗溶液，通常为土壤是等渗或低渗溶液，通常为0.30.6MPa，而在微生物（细菌）体内，而在微生物（细菌）体内，G+为为2.02.5 MPa，G-为为0.50.6 Mpa。一、土壤的生态条件一、土壤的生态条件环境微生物基础教学课件 有利于微生物摄取营养有利于微生物摄取营养4 4氧气和水：氧气和水：土壤具有团粒结构，有孔隙，可以通气和保土壤具有团粒结构，有孔隙，可以

14、通气和保持水分。土壤中氧气的含量要少于空气中，一般为持水分。土壤中氧气的含量要少于空气中，一般为78%78%。5 5温度：温度：具有较强的保温性，其变化幅度要小于空气具有较强的保温性，其变化幅度要小于空气，即使，即使冬季地面冻结，一定深度土壤中仍保持着一定温度，供微生冬季地面冻结，一定深度土壤中仍保持着一定温度，供微生物生长。物生长。2022-6-26226保护层：保护层：表面几毫米厚的土壤，可以使下面的微生表面几毫米厚的土壤，可以使下面的微生物免受紫外线的直接照射。物免受紫外线的直接照射。 土壤具备了微生物所需要的营养和各种环境土壤具备了微生物所需要的营养和各种环境条件，是微生物良好的天然培

15、养基。条件，是微生物良好的天然培养基。环境微生物基础教学课件 1. 1.数量和种类数量和种类 同一土体由于微环境的通气、同一土体由于微环境的通气、水分、营养等状况都存在着差异，水分、营养等状况都存在着差异，致使不同微生物呈立体分布。致使不同微生物呈立体分布。 土壤中有机物的含量是衡量土壤土壤中有机物的含量是衡量土壤肥力的指标之一。肥力的指标之一。 根据肥力分为肥土和贫瘠土根据肥力分为肥土和贫瘠土 2022-6-2623二、微生物在土壤中的种类、数量和二、微生物在土壤中的种类、数量和 分布分布陈华癸，1950年出版了奠基性刊物土壤微生物。 环境微生物基础教学课件 2022-6-2624细菌细菌

16、放线菌放线菌真菌真菌藻类藻类原生动物原生动物7090%530%环境微生物基础教学课件 微型动物微型动物每克每克肥土肥土中通常含有几亿至几十亿个微生物，中通常含有几亿至几十亿个微生物，贫瘠土壤贫瘠土壤每克也有几百万至几千万个微生物。每克也有几百万至几千万个微生物。1.1.数量和种类数量和种类 2.2.分布分布 水平分布水平分布不同类型的土壤中所含微生物不同不同类型的土壤中所含微生物不同; ; 由什么决定的？由什么决定的？ 2022-6-2625环境微生物基础教学课件 取决于碳源取决于碳源油田地区油田地区森林地区森林地区含动植物残体多的土壤含动植物残体多的土壤以碳氢化合物为碳源以碳氢化合物为碳源以

17、分解纤维素为碳源以分解纤维素为碳源氨化细菌和硝化细菌氨化细菌和硝化细菌2.2.分布分布 垂直分布垂直分布同一土壤不同深度，微生物的分布不同。同一土壤不同深度，微生物的分布不同。 与紫外辐射、营养、水、与紫外辐射、营养、水、温度等有关温度等有关2022-6-2626环境微生物基础教学课件 较少较少520cm较多较多根系周围多根系周围多20cm以下较少以下较少 土壤对施入其中的一定负荷的有机物或有机土壤对施入其中的一定负荷的有机物或有机污染物具有污染物具有吸附吸附和和生物降解生物降解能力能力，通过各种物理、，通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的生化过程自动分解污染物使土壤恢复

18、到原有水平的净化过程，称土壤自净。净化过程，称土壤自净。2022-6-2627三、土壤自净和污染土壤微生物生态三、土壤自净和污染土壤微生物生态 1土壤自净土壤自净环境微生物基础教学课件 2022-6-2628环境微生物基础教学课件 自净能力自净能力2022-6-26292污染土壤的微生物生态污染土壤的微生物生态 环境微生物基础教学课件 土地是天然的生物处理厂，可用土地处理废土地是天然的生物处理厂，可用土地处理废水、生活污水，易被微生物降解的工业废水经水、生活污水，易被微生物降解的工业废水经土地处理后得到净化。土地处理后得到净化。2022-6-26302污染土壤的微生物生态污染土壤的微生物生态

19、环境微生物基础教学课件 污水长期灌溉会引起土壤污水长期灌溉会引起土壤“土著土著”微生物区微生物区系和数量的改变，并系和数量的改变，并诱导产生诱导产生分解各种污染物分解各种污染物的新品种。的新品种。如如 节细菌和诺卡氏菌原是土著菌，由于长期接触它们将具有分解聚氯节细菌和诺卡氏菌原是土著菌，由于长期接触它们将具有分解聚氯联苯的能力联苯的能力重金属随能被微生物氧化或还原，但不能彻底清除毒性。重金属随能被微生物氧化或还原，但不能彻底清除毒性。节杆菌、假单胞菌及产碱杆菌等可氧化亚砷酸盐为砷酸盐，或使砷甲基化节杆菌、假单胞菌及产碱杆菌等可氧化亚砷酸盐为砷酸盐，或使砷甲基化降低毒性降低毒性铜绿假单胞菌、恶臭

20、假单胞菌可将无机汞转化为毒性更强的有机汞积累在体内铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌可将无机汞转化为毒性更强的有机汞积累在体内2022-6-2631环境微生物基础教学课件 重金属被植物吸收、富集、浓缩、进人食物链，最后重金属被植物吸收、富集、浓缩、进人食物链，最后可进入人体，危害人体健康可进入人体，危害人体健康进行土壤灌溉时，要十分小心。进行土壤灌溉时，要十分小心。 注意：注意： （1 1）要根据物质和植物的特点，合理灌溉；）要根据物质和植物的特点，合理灌溉； （2 2）不能超过自净容量；）不能超过自净容量； （3 3）不能用含有有毒或难以降解物质的污水。）不能用含有有毒或难以降解物质的污水。不同物质

21、积累在植物不同物质积累在植物不同部位（根、茎、不同部位（根、茎、叶、种子）叶、种子）工业废水经处理后可以灌溉非实用经济作物工业废水经处理后可以灌溉非实用经济作物1 1土壤污染土壤污染 来源：来源：废水（农田灌溉和土地处理）、固废水（农田灌溉和土地处理）、固体废弃物、油库泄漏或农药的使用等。体废弃物、油库泄漏或农药的使用等。 污染物质：污染物质：农药、石油类、氨、重金属等。农药、石油类、氨、重金属等。 2022-6-2632四、土壤污染和土壤生物修复四、土壤污染和土壤生物修复 环境微生物基础教学课件 2022-6-2633土壤污染的特点土壤污染的特点 土壤污染具有隐蔽性和滞后性。 土壤污染的累积

22、性。 土壤污染具有不可逆转性。 环境微生物基础教学课件 2022-6-2634土壤污染的危害土壤污染的危害有机、无机毒物改变土壤理化性质，使土壤盐碱化、板结，毒害植物和土壤微生物，破坏土壤生态平衡。环境微生物基础教学课件 土壤中毒物被植物吸收、富集、浓缩、随食物链迁移，会转移到人体；或被雨水冲刷进入河流、湖泊或渗入地下水。各种病原微生物有些可在土壤中长时间存活，它们可通过各种途径转移到水体，从而进入人体。 土壤生物修复是利用土壤中的土壤生物修复是利用土壤中的天然微生物天然微生物或人为加入特定菌株或人为加入特定菌株，使土壤中的污染物，使土壤中的污染物质加快降解和转化的速度，使土壤恢复其质加快降解

23、和转化的速度，使土壤恢复其天然功能。天然功能。2022-6-2635环境微生物基础教学课件 2 2土壤修复土壤修复 土壤修复研究始于土壤修复研究始于2020世纪世纪7070年代，欧美西方国家耗资上年代，欧美西方国家耗资上千亿美元进行土壤修复，最终发现生物修复千亿美元进行土壤修复，最终发现生物修复 技术耗资省，技术耗资省，处理效果好。处理效果好。微生物：土著微生物、优势菌种、基因工程菌微生物：土著微生物、优势菌种、基因工程菌2022-6-26361、土著微生物目前用的较多，经济性高，但效果较差、土著微生物目前用的较多，经济性高，但效果较差土壤生物修复技术的关键土壤生物修复技术的关键环境微生物基础

24、教学课件 2、从土壤中选育优势菌种，扩大培养到污染土壤中，、从土壤中选育优势菌种，扩大培养到污染土壤中，这种方法较易实施，收效快且效果好。这种方法较易实施，收效快且效果好。3、用基因工程构建工程菌并接种到污染土壤中，这种、用基因工程构建工程菌并接种到污染土壤中，这种方法有不相容性，工程菌易收到土著菌的排他作用。方法有不相容性，工程菌易收到土著菌的排他作用。2022-6-2637微生物营养：微生物营养： C:N:P 土壤生物修复技术的关键土壤生物修复技术的关键溶解氧：通气良好的土壤溶解氧在溶解氧：通气良好的土壤溶解氧在5mg/L左右左右环境因子：适量的水、环境因子：适量的水、pH和温度和温度环境

25、微生物基础教学课件 一般土壤微生物一般土壤微生物C:N为为25:12022-6-2638环境工程微生物学土壤生物修复工程土壤生物修复工程1.微生物修复法环境微生物基础教学课件 2.植物修复法（1 1）原位处理：加入营养盐、氧、微生物强化降）原位处理：加入营养盐、氧、微生物强化降解过程。解过程。特点：特点：工艺简单，费用低，但处理速度较慢。工艺简单，费用低，但处理速度较慢。 生物通风：改进和强化的原位法，增加了生物通风：改进和强化的原位法，增加了气体气体流动，用于处理因储油罐泄漏而污染的土壤。流动，用于处理因储油罐泄漏而污染的土壤。2022-6-26391.微生物修复法环境微生物基础教学课件 2

26、022-6-2640环境工程微生物学 异位生物修复 a. 现场处理法现场处理法-需转移；需转移； b. 预制床法预制床法-挖掘堆置；挖掘堆置； c. 堆制处理法堆制处理法-堆肥；堆肥； d. 生物反应器法；生物反应器法； e. 厌氧生物修复法。厌氧生物修复法。环境微生物基础教学课件 2022-6-2641环境工程微生物学a. 现场处理法现场处理法 以土壤耕作方式处理污染土壤，将含污染物的土以土壤耕作方式处理污染土壤，将含污染物的土壤施在未污染的土壤上，通过施肥、灌溉和加石壤施在未污染的土壤上，通过施肥、灌溉和加石灰等措施，通气、水分、灰等措施，通气、水分、pHpH等，依赖土著微生物，等，依赖土

27、著微生物，也可以投机优势菌。也可以投机优势菌。环境微生物基础教学课件 2022-6-2642环境工程微生物学 b. 预制床法预制床法-挖掘堆置；挖掘堆置； 事先挖掘一定形状和规模的预制床，铺设滤液收事先挖掘一定形状和规模的预制床，铺设滤液收集管道、水循环管道系统和排水系统，底部铺设集管道、水循环管道系统和排水系统，底部铺设防渗漏隔层。防渗漏隔层。环境微生物基础教学课件 2022-6-2643环境工程微生物学 c. 堆制处理法堆制处理法-堆肥；堆肥； 选择适当地点建造堆置处理场，底部铺设防渗漏选择适当地点建造堆置处理场，底部铺设防渗漏隔层，铺设通风管道。隔层，铺设通风管道。环境微生物基础教学课件

28、 2022-6-2644环境工程微生物学 d. 生物反应器法；生物反应器法； 分为间歇和连续两种分为间歇和连续两种 将污染土壤与水以将污染土壤与水以1:21:2的比例混合为泥浆的比例混合为泥浆 加入驯化的微生物、营养盐及表面活性剂加入驯化的微生物、营养盐及表面活性剂环境微生物基础教学课件 2022-6-2645环境工程微生物学e. 厌氧生物修复法。厌氧生物修复法。 投加厌氧颗粒污泥投加厌氧颗粒污泥环境微生物基础教学课件 2022-6-26462.植物修复法（1）植物提取（2）植物降解（3）植物稳定环境微生物基础教学课件 机理：机理：利用植物对某些污染物的超强吸附、积累，对污染物利用植物对某些污

29、染物的超强吸附、积累，对污染物的植物代谢、转化和矿化，植物根吸收、根分泌物与根际、的植物代谢、转化和矿化，植物根吸收、根分泌物与根际、根系微生物对污染物代谢、转化与矿化，加速土壤污染物降解。根系微生物对污染物代谢、转化与矿化，加速土壤污染物降解。2022-6-2647（1）对恶劣环境抗性强（2）根系发达（3）具有超强富集毒物能力苜蓿蒲公英蘑菇环境微生物基础教学课件 2022-6-2648环境微生物基础教学课件 第三节第三节 水体微生物生态水体微生物生态 1.1.海洋水体微生物群落及分布特征海洋水体微生物群落及分布特征2.2.淡水水体微生物群落及分布特征淡水水体微生物群落及分布特征3.3.污水自

30、净污水自净- -氧垂曲线氧垂曲线4.4.污水中微生物生态特征污水中微生物生态特征污化系统污化系统5.5.水体的微生物监测指标水体的微生物监测指标2022-6-2649环境微生物基础教学课件 水体有天然和人工水体两种水体有天然和人工水体两种一、概述一、概述天然水体包括海洋，江河，湖泊等天然水体包括海洋，江河，湖泊等人工水体有水库，运河，下水道，各种污水处理系统人工水体有水库，运河，下水道，各种污水处理系统水体中营养物的来源水体中营养物的来源 1 1、雨水冲刷，带来土壤中各种有机物和无机物，动植物、雨水冲刷，带来土壤中各种有机物和无机物，动植物残体。残体。 2 2、工业废水和生活污水、工业废水和生

31、活污水 3 3、水生动物和植物死亡、水生动物和植物死亡2022-6-2650环境微生物基础教学课件 水体中的微生物的来源水体中的微生物的来源1）水体中固有的微生物：荧光杆菌，产红色和紫色灵杆菌，不产色的好氧芽孢杆菌，产色和不产色的球菌，丝状硫细菌，铁细菌。2）来自土壤的微生物：有芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌，氨化细菌，硝化细菌，硫酸还原菌，蕈状芽孢带杆菌，霉菌等。3）来自生产和生活的微生物：各种工业废水和生活污水，牲畜排泄物夹带各种微生物进入水体，如大肠杆菌，肠球菌，产气荚膜杆菌，各种腐生性细菌，厌氧梭状芽孢杆菌，致病微生物如：霍乱弧菌，伤寒杆菌，痢疾杆菌，立克次氏体，病毒，赤痢阿米巴等。4）来自空

32、气中的微生物。降雨降雪等，会夹带空气中的一些微生物进入水体。一、海洋中的微生物群落嗜盐或耐盐；耐高渗透压；耐高静水压；嗜静嗜盐或耐盐；耐高渗透压；耐高静水压；嗜静水压；耐低温。水压；耐低温。 数量：港口海水中含菌数量：港口海水中含菌105/mL；外海，人类；外海，人类活动较少，活动较少，1010250250/mL。2022-6-2651环境微生物基础教学课件 天津工业大学1海洋中微生物特点海洋中微生物特点 海洋水体的特点：高盐、高静水压、低温等海洋水体的特点：高盐、高静水压、低温等0 010m10m浮游藻类较多，如绿藻，硅藻，甲藻等浮游藻类较多，如绿藻，硅藻，甲藻等 。2022-6-26522

33、微生物种类微生物种类 随海水深度变化，微生物的种类和数量也不同。随海水深度变化，微生物的种类和数量也不同。252550m50m微生物数量随海水深度增加而增加。微生物数量随海水深度增加而增加。 微生物的数量随海水深度增加而减少。微生物的数量随海水深度增加而减少。 海底沉积物丰富：厌氧菌，兼性厌氧菌，海底沉积物丰富：厌氧菌，兼性厌氧菌，厌氧异养菌及硫酸还原菌厌氧异养菌及硫酸还原菌 环境微生物基础教学课件 10m50m0m3.3.海洋微生物的生态特征古菌：嗜盐菌、嗜压菌、嗜冷菌古菌：嗜盐菌、嗜压菌、嗜冷菌100m100m以上水域细菌占多数，以上水域细菌占多数， 100m 100m以下古菌占多数以下古

34、菌占多数2022-6-2653环境微生物基础教学课件 3.3.海洋微生物的生态特征嗜盐菌：海水中盐的浓度高约嗜盐菌：海水中盐的浓度高约30g/L, 30g/L, 一一般嗜盐菌在含盐般嗜盐菌在含盐2540g/L2540g/L的海水中生长的海水中生长最为适宜，有些可到最为适宜，有些可到162360g/L162360g/L。2022-6-2654环境微生物基础教学课件 Na+对盐杆菌的细胞膜和细胞壁起到稳定作用，如对盐杆菌的细胞膜和细胞壁起到稳定作用，如Na+浓度过低，会发生破裂浓度过低，会发生破裂3.3.海洋微生物的生态特征古菌：嗜盐菌、嗜压菌、嗜冷菌古菌：嗜盐菌、嗜压菌、嗜冷菌假单胞菌属，弧菌属

35、，黄色杆菌属，无假单胞菌属，弧菌属，黄色杆菌属，无色杆菌属，芽孢杆菌属。色杆菌属，芽孢杆菌属。按栖息地分为底栖性细菌，浮游性细菌按栖息地分为底栖性细菌，浮游性细菌和附着性细菌。和附着性细菌。2022-6-2655环境微生物基础教学课件 二、淡水中的微生物群落2022-6-26环境微生物基础教学课件 天津工业大学河流、湖泊、小溪和池塘等水体中微生物种类和土壤中相近，分布规律却和海洋中相似。二、淡水中的微生物群落水体的类型水体的类型受污染程度受污染程度有机物含量有机物含量溶解氧量溶解氧量2022-6-2657环境微生物基础教学课件 天津工业大学1. 影响淡水微生物分布的因素影响淡水微生物分布的因素

36、 光照光照水温水温pH水深水深 河流、湖泊河流、湖泊贫营养湖、贫营养湖、富营养湖富营养湖光合细菌光合细菌好氧菌、厌氧菌好氧菌、厌氧菌浮游性细菌属：革兰氏阴性杆菌，柄浮游性细菌属：革兰氏阴性杆菌，柄细菌，丝联菌属细菌，丝联菌属嘉氏铁柄细菌，赤色纤发菌，浮游球嘉氏铁柄细菌，赤色纤发菌，浮游球衣菌，贝日阿托氏菌属，发硫菌属衣菌，贝日阿托氏菌属，发硫菌属假单胞菌属假单胞菌属藻类藻类原生动物、微型后生动物。原生动物、微型后生动物。 2022-6-2658环境微生物基础教学课件 天津工业大学2.主要的微生物主要的微生物 8095%环境微生物基础教学课件 地下水、山泉等含菌量很少地下水、山泉等含菌量很少 为

37、什么？为什么？石油岩石地下水含分解烃的细菌石油岩石地下水含分解烃的细菌含铁泉水中有铁细菌含硫温泉中含有硫磺细菌2022-6-2659环境微生物基础教学课件 天津工业大学2.主要的微生物主要的微生物 环境微生物基础教学课件 2022-6-2660 水体生态系统 有机污染物进入有机污染物进入环境微生物基础教学课件 天津工业大学环境微生物基础教学课件 细菌大量繁殖细菌大量繁殖 藻类增多藻类增多原生动物大量繁殖原生动物大量繁殖轮虫、浮游甲壳动物增多轮虫、浮游甲壳动物增多鱼类大量繁殖鱼类大量繁殖2022-6-2661环境微生物基础教学课件 天津工业大学食物链食物链环境微生物基础教学课件 阳光阳光一级生产

38、一级生产者者 原生动物原生动物 轮虫、浮游甲壳动物轮虫、浮游甲壳动物 鱼鱼 其他动物其他动物异养细菌异养细菌废物、排泄物废物、排泄物人人 2022-6-2662三、 水体自净 河流在接纳了一定的有机物之后，在河流在接纳了一定的有机物之后，在物物理，化学及生物的因素综合作用理，化学及生物的因素综合作用下，水质恢下，水质恢复到污染前的水平和状态，叫水体自净。复到污染前的水平和状态，叫水体自净。 环境微生物基础教学课件 天津工业大学环境微生物基础教学课件 2022-6-2663环境微生物基础教学课件 天津工业大学 在正常情况下，水体单位时间内通过正常在正常情况下，水体单位时间内通过正常生物循环中能够

39、同化有机污染物的最大数量称生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为同化容量或为同化容量或自净容量自净容量。环境微生物基础教学课件 自净容量自净容量2022-6-2664a.a.物理作用（作用弱）：物理作用（作用弱）：有机污染物排入水有机污染物排入水体后被稀释，有机和无机固体沉降到河底；体后被稀释，有机和无机固体沉降到河底；环境微生物基础教学课件 天津工业大学1.过程过程 b.化学作用（作用弱）化学作用（作用弱）环境微生物基础教学课件 2022-6-2665环境微生物基础教学课件 天津工业大学c.生物作用生物作用(作用强作用强)：环境微生物基础教学课件 好氧过程：好氧过程：水体中好氧的微生物利

40、用溶解氧将有机物简单分解为有机水体中好氧的微生物利用溶解氧将有机物简单分解为有机物和无机物，并合成自身的有机体，水中溶解氧急速下降，此时鱼类，物和无机物，并合成自身的有机体，水中溶解氧急速下降，此时鱼类，原生动物，轮虫，浮游甲壳动物死亡。原生动物，轮虫，浮游甲壳动物死亡。厌氧过程：厌氧过程：厌氧细菌大量繁殖，对有机物进行厌氧分解，有机物经细菌无机化厌氧细菌大量繁殖，对有机物进行厌氧分解，有机物经细菌无机化后，生成后，生成CO2, H2O, PO43-, NH3, H2S，NH3, H2S经硝化细菌和硫化细菌作用经硝化细菌和硫化细菌作用下生成下生成NO3-, SO42-复氧过程：复氧过程：由空气

41、提供溶解氧由空气提供溶解氧,水体中藻类等进行光合作用水体中藻类等进行光合作用随着水体自净，有机物缺乏和其它的因素随着水体自净，有机物缺乏和其它的因素（阳光照射，温度，（阳光照射，温度，PHPH变化，毒物生物的拮抗作用等）使细菌死亡。变化，毒物生物的拮抗作用等）使细菌死亡。2022-6-2666 溶氧：下降溶氧：下降升高升高 耗氧和复氧过程耗氧和复氧过程 有机物浓度：高有机物浓度：高低低 生物相的变化：生物相的变化：异养细菌异养细菌原生动物原生动物藻类藻类c.生物作用生物作用污污水水环境微生物基础教学课件 用什么指标可以衡量河段水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

42、段? ?2022-6-26672衡量水体污染与自净的指标衡量水体污染与自净的指标 水体外观、化学指标、生物种类、数量及比水体外观、化学指标、生物种类、数量及比例关系、溶解氧。例关系、溶解氧。环境微生物基础教学课件 微生物（如藻类）微生物（如藻类）HP/HP2022-6-2668P/H污染前污染前 净化开始净化开始持续持续 结束结束高高低低最低最低上升上升高高微生物（如细菌等）微生物（如细菌等）环境微生物基础教学课件 2022-6-2669环境微生物基础教学课件 2022-6-2670环境微生物基础教学课件 如果河流受到有机物质污染的量低于自净能力如果河流受到有机物质污染的量低于自净能力?在这条

43、曲线的最低点即最缺氧点的溶解氧量大于零，河水始终呈现有氧状态。在这条曲线的最低点即最缺氧点的溶解氧量大于零，河水始终呈现有氧状态。反之，最缺氧点的河流将呈现无氧状态反之，最缺氧点的河流将呈现无氧状态昼夜的差异取决于微生物的种类，数量和水体断面及水深昼夜的差异取决于微生物的种类，数量和水体断面及水深P/H河流刚被污染时，河流刚被污染时，P/H指数下降，溶解氧浓度昼夜差异小，如指数下降，溶解氧浓度昼夜差异小，如A-B点点溶解氧昼夜变化幅度能较好的反映水体中微生物群落的组成和生态平衡状况溶解氧昼夜变化幅度能较好的反映水体中微生物群落的组成和生态平衡状况2022-6-2671无色无色 灰色灰色 继续变

44、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 :水体颜色、浊度水体颜色、浊度污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束环境微生物基础教学课件 2022-6-2672四四.污染水体的微生物生态污染水体的微生物生态污化系统污化系统污化带污化带 根据指示生物的种群，数量和水质划分的污化带：根据指示生物的种群，数量和水质划分的污化带：多污带，多污带，中污带，中污带，中污带，寡污带。中污带，寡污带。环境微生物基础教学课件 污化指示生物包括：细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游污化指示生物包括：细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物

45、、底栖动物、软体动物和水生昆虫甲壳动物、底栖动物、软体动物和水生昆虫多污带多污带水质水质水呈暗灰色水呈暗灰色，很浑浊，很浑浊；溶解氧低，无氧状态；溶解氧低，无氧状态；大量有机物，大量有机物，BODBOD高。高。菌数量菌数量每毫升含菌数亿个每毫升含菌数亿个指示生物指示生物* * 寡毛类的颤蚯蚓动物；寡毛类的颤蚯蚓动物；硫酸还原菌，产甲烷菌；硫酸还原菌，产甲烷菌；无显花植物，鱼类灭绝。无显花植物，鱼类灭绝。2022-6-2673环境微生物基础教学课件 多污带多污带：位于排污口之后的区段：位于排污口之后的区段有分解复杂有机物的物种，产生有分解复杂有机物的物种，产生H2S，CO2，CO4等气体，水面等

46、气体，水面上有气泡，水底沉积污泥上有气泡，水底沉积污泥2022-6-2674中污带中污带 水质水质水灰色，溶解氧少，半厌氧的状态；水灰色，溶解氧少，半厌氧的状态；有机物量减少，有机物量减少，BODBOD下降；下降；有氨气，硫化氢等气体生成有氨气，硫化氢等气体生成。水面上。水面上有泡沫和浮泥有泡沫和浮泥 菌数量菌数量细菌种类增多，每毫升几千万个细菌种类增多，每毫升几千万个 指示生物指示生物底底泥已部分无机化，滋生大量颤泥已部分无机化，滋生大量颤蚯蚓；蚯蚓；蓝藻，裸藻，绿藻；蓝藻，裸藻，绿藻；天蓝喇叭虫，美观独缩虫，椎尾水轮天蓝喇叭虫，美观独缩虫，椎尾水轮虫，臀尾水轮虫，节虾。虫，臀尾水轮虫，节虾

47、。 中污带：中污带：在在多污带下游多污带下游2022-6-2675天蓝喇叭虫天蓝喇叭虫椎椎尾尾水水轮轮虫虫节虾节虾2022-6-2676环境微生物基础教学课件 天津工业大学中污带中污带水质水质溶解氧浓度升高；有机物较少，溶解氧浓度升高；有机物较少，BODBOD和悬浮物含量低和悬浮物含量低 菌数量菌数量细菌数量减少，每毫升只有几万个细菌数量减少，每毫升只有几万个 指示生物指示生物藻类大量繁殖；藻类大量繁殖；固着型纤毛虫、独缩虫，聚缩虫，固着型纤毛虫、独缩虫，聚缩虫，轮虫，浮游甲壳动物及昆虫；轮虫，浮游甲壳动物及昆虫；水生植物出现水生植物出现 中污带：中污带：在在中污带中污带下游下游2022-6-

48、2677短棘盘短棘盘星藻星藻变异直链硅藻变异直链硅藻水花束丝藻水花束丝藻NH3 H2S分别被氧化为分别被氧化为N3O SO42-2022-6-2678环境微生物基础教学课件 天津工业大学寡污带寡污带 水质水质水体的溶解氧含量高；水体的溶解氧含量高；BODBOD和悬浮物含量极低，和悬浮物含量极低，H H2 2S S消失消失 菌数量菌数量细菌极少细菌极少 指示生物指示生物 鱼腥藻，硅藻，黄藻；鱼腥藻，硅藻，黄藻；钟虫，变形虫，旋轮虫，浮游甲壳动物钟虫，变形虫，旋轮虫，浮游甲壳动物水生植物和鱼。水生植物和鱼。 寡污带寡污带 ：在在中污带之后中污带之后u标志着河水自净作用已经完成，有机物全部无机化标志

49、着河水自净作用已经完成，有机物全部无机化2022-6-2679环境微生物基础教学课件 天津工业大学蚤状水蚤蚤状水蚤玫玫瑰瑰旋旋轮轮虫虫大型水蚤大型水蚤 水体的有机污染指标A为有叶绿素的微生物数；为有叶绿素的微生物数；B无叶绿素的微生物数。无叶绿素的微生物数。 污染程度污染程度清洁水清洁水 轻度污染水轻度污染水 中等污染水中等污染水 严重污染水严重污染水BIP值值088202060601002022-6-2680BABBIP100% 五、水体的微生物监测指标五、水体的微生物监测指标环境微生物基础教学课件 BIP指数可用于定性地衡量、评价水体污化系统的有机污染程度指数可用于定性地衡量、评价水体污化

50、系统的有机污染程度2022-6-2681环境微生物基础教学课件 天津工业大学细菌菌落总数（细菌菌落总数（CFU） 指指1mL1mL水样在营养琼脂培养基中，于水样在营养琼脂培养基中，于3737培养培养2424小时，所生长的细菌菌落总数。小时，所生长的细菌菌落总数。 它用于指示被检的水源水受有机物污染的程度，为生它用于指示被检的水源水受有机物污染的程度，为生活饮用水进行卫生评价活饮用水进行卫生评价CFU除说明水受污染的程度外，还指示该水能否被饮用除说明水受污染的程度外，还指示该水能否被饮用2022-6-2682环境微生物基础教学课件 天津工业大学细菌菌落总数（细菌菌落总数（CFU） 我国规定我国规

51、定1mL1mL生活饮用水中生活饮用水中的细菌菌落总数在的细菌菌落总数在100100个个以下。以下。 水源中细菌总数不能说明污染的来源，因此结合大肠水源中细菌总数不能说明污染的来源，因此结合大肠菌群数和粪大肠杆菌数来判断水的污染源和安全程度更菌群数和粪大肠杆菌数来判断水的污染源和安全程度更为全面。为全面。2022-6-2683环境微生物基础教学课件 天津工业大学总大肠菌群总大肠菌群 总大肠菌群，包括埃希氏菌属，柠檬酸杆菌属，总大肠菌群，包括埃希氏菌属，柠檬酸杆菌属，肠杆菌属，克雷伯氏菌属等十几种肠道杆菌，一群肠杆菌属，克雷伯氏菌属等十几种肠道杆菌，一群好氧和兼性厌氧的好氧和兼性厌氧的无芽孢革兰氏

52、阴性杆菌无芽孢革兰氏阴性杆菌。这些。这些菌属在菌属在3737能不同程度的发酵乳糖产酸，产气，是能不同程度的发酵乳糖产酸，产气，是指示水体被粪便污染的指标。指示水体被粪便污染的指标。 有两种表示方法：有两种表示方法：1 1、大肠菌群数，即一升水中含有大肠菌群数量，、大肠菌群数，即一升水中含有大肠菌群数量，2 2、大肠菌群值，指水样中可检出、大肠菌群值，指水样中可检出1 1个大肠菌群的最小水样个大肠菌群的最小水样体积数（体积数（mlml）。）。2022-6-2684环境微生物基础教学课件 天津工业大学选择大肠菌群作为致病菌的间接指示菌的原因？ 大肠杆菌是人肠道中正常的寄生菌，在环境中存大肠杆菌是人

53、肠道中正常的寄生菌，在环境中存活时间与致病菌相近，检验技术简便。活时间与致病菌相近，检验技术简便。大肠菌群数大肠菌群数量和病原微生物的数量存在一定关系。量和病原微生物的数量存在一定关系。间接病原菌测定间接病原菌测定是否有肠道正常细菌是否有肠道正常细菌若检出，则表明水被粪便所污染，若检出，则表明水被粪便所污染，则有肠道病原菌的则有肠道病原菌的2022-6-2685环境微生物基础教学课件 天津工业大学大肠菌群数大肠菌群数/ 1L病毒阳性检出率病毒阳性检出率100010005318我国目前的生活饮用水的卫生标准规定，我国目前的生活饮用水的卫生标准规定，一升水中一升水中总大肠菌群数不得超过总大肠菌群数

54、不得超过3个。个。 2022-6-2686环境微生物基础教学课件 天津工业大学缺陷？ 事实上，大肠埃希氏菌可引起幼儿腹泻，有些菌事实上，大肠埃希氏菌可引起幼儿腹泻，有些菌株（如株（如O-157O-157）是极毒菌株，在日本、美国曾多次引）是极毒菌株，在日本、美国曾多次引起爆发性传染病，再者有时测总大肠菌群程阴性，起爆发性传染病，再者有时测总大肠菌群程阴性，却不能明确证明无致病菌。却不能明确证明无致病菌。2022-6-2687环境微生物基础教学课件 天津工业大学水体富营养化水体富营养化蓝细菌、藻类和异养微生物蓝细菌、藻类和异养微生物指标：指标：无机氮含量超过无机氮含量超过0.2-0.3 mg/l，磷达到，磷达到0.01-0.02 mg/l，生化需氧，生化需氧量大于量大于10 mg/l，pH为为7-9，表征藻类数量的叶绿素，表征藻类数量的叶绿素a含量大于含量大于10g/l.u水体富营养化是指富含磷，氮的生活污水和工业污水排放到湖泊、水体富营养化是指富含磷，氮的生活污水和工业污水排放到湖泊、河流和海洋，使水体的氮磷营养过剩，促使水体中的藻类过量生长，河流和海洋，使水体的氮磷营养过剩，促使水体中的藻类过量生长，使淡水水体发生使淡水水体发生“水华水华”或或“水花水花”，使海洋发生，使海洋发生“