环境微生物及其对环境的自净力课件

第2章环境微生物及其对环境的自净力第2章环境微生物及其对环境的自净力12.1环境中微生物的主要类群

微生物是对所有形体微小、结构简单的低等生

物的通称。

特点：数量大、种类多、非肉眼可见

2.1环境中微生物的主要类群22.1.1土壤微生物土壤微生物指占据于土壤，并将土壤作为天然培养剂的细菌、真菌、藻类、原生动物等土著微生物，以及由于人类或动物活动而从外界引入的微生物。

大小：细菌<真菌<藻类<原生生物数量：细菌>真菌>藻类>原生生物2.1.1土壤微生物土壤微生物指占据于土壤，并将土壤作为天然3微生物类型分布规律特性细菌离地面5~20cm处数量最多随着土层深度的增加，细菌数目明显减少主要是腐生性细菌，少数是自养型的放线菌碱性富含有机质的温暖土壤在高PH、高温或缺水环境下利于其生长能够利用土壤中的大量基质真菌土壤的表层，特别是在酸性森林土壤中更多随着土壤深度的增加，真菌数量迅速减少具有很强的分解能力；耐酸性比一般细菌强藻类土壤表层10cm的区域夏季或冬季抑制其生长，在春天数量最大具有光合素，通过光合作用增加土壤中的有机物原生生物土壤15~20cm上层大多数是异养小动物，吞食各种有机物、细菌、藻类和真菌类生活能够参加有机物的降解；对土壤中的物质转化和藻类、菌类数量有调节作用微生物类型分布规律特性细菌离地面5~20cm处数量最多随着土42.1.2微生物气溶胶

气溶胶是指固态或液态微粒悬浮在气体介质中的分散体系。当微粒为微生物时，就是微生物气溶

胶。大气中的自然微生物主要是非病原性的腐生菌，包含有各种球菌、芽孢菌、真菌、放线菌、病毒等。2.1.2微生物气溶胶气溶胶是指固态或液态微5细菌类：大气中细菌约有160种，包括结核杆菌、肺炎双球菌、绿脓杆菌、肠杆菌、沙门菌、葡萄球菌等。真菌类：分布广泛，种群很多，包括球孢子菌、组织胞浆菌、隐球酵母、假丝酵母、北美芽生菌、曲霉和青霉、毛霉等600多种。真菌可借助风、水、动物和人类的活动等多种途径的外部条件，将孢子释放出去并引起人类的各种疾病。细菌类：大气中细菌约有160种，包括结核杆菌、肺炎双球菌、绿6病毒类：大约有几百种，主要有鼻病毒、腺病毒、麻疹、流感、水痘、风疹病毒等。其他：大气中的微生物还有支原体、衣原体、立克次体等。病毒通过空气传播可感染动物引起人类和动物的疾病。病毒类：大约有几百种，主要有鼻病毒、腺病毒、麻疹、流感、水痘72.1.3水体微生物细菌水体中的细菌大多数为有机营养型，依赖各种动、植物来源的有机物而营腐生生活。在不同水体环境中，细菌的种群和组成在营养物质、PH值、温度等因素影响下差别很大。2.1.3水体微生物细菌水体中的细菌大多数为有机营养8真菌真菌9蓝细菌蓝细菌102.1.4极端微生物

在自然界存在很多极端环境，为一般生物生长和存活的极限，但却能生长相应的，能适应这些极端环境的微生物。具备强且稳定的特殊结构、机能和遗传基因高盐高碱低温高酸高温高酸热高干旱高压高辐射高浓度重金属离子低营养2.1.4极端微生物在自然界存在很多极端环境，11分类生长环境菌类嗜热微生物自然界陆地或海底的某些热泉温度高达50~60℃某些蓝细菌、光合细菌、硫氧化细菌、硫还原菌，某些藻和真菌嗜酸微生物酸热泉、胃肠道、酸矿水和无机氧化酸性环境硫杆菌属、丙酮丁醇梭菌、胃八叠球菌、真菌、藻类等嗜冷微生物最高生长温度近20℃，最低为0℃或更低，最适15℃或更低假单孢菌、弧菌、无色杆菌、黄杆菌、噬纤维菌和螺菌嗜盐菌常见高盐湖泊和死海水体中嗜盐杆菌属、盐厌氧菌属、外硫红螺菌、某些藻类和真菌嗜碱菌最适生长PH>10.0，在中性条件下不生长嗜盐芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌嗜压微生物生活在深海，耐受程度可达1000atm无色杆菌、假单孢菌、芽孢杆菌、弧菌分类生长环境菌类嗜热微生物自然界陆地或海底的某些热泉温度高达122.2环境微生物的生理特性2.2.1微生物的营养微生物的化学组成水分（70%~90%）

干物质（10%~30%）有机物（占干物质总量的90%~97%）无机物（占干物质总量的3%~10%）包括蛋白质、核酸、糖类和脂类等包括P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe、Cl和微量元素2.2环境微生物的生理特性2.2.1微生物的营13微生物的营养需求细胞内外物质的运输的媒介、控制细胞温度包括氨基酸、维生素、嘌呤和嘧啶碱及其衍生物化学物质辐射能光能自养和光能异养型微生物的能源有机物（碳源）化能异养微生物的能源无机物（还原态）为化能自养型微生物的能源CO2、碳酸盐、糖、脂类、醇类、有机酸、烃类等可作为碳源分子态氮、含氮化合物可作为氮源水碳源氮源无机盐生长因子能源不能从氮源、碳源中合成从外界获得主要有磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐等微生物的营养需求细胞内外物质的运输的媒介、控制细胞温度包括氨14微生物的营养类型光能营养型化能营养型能源自养型异养型碳源光能自养型光能异养型化能自养型化能异养型微生物的营养类型光能营养型化能营养型能源自养型异养型碳源光能152.2.2微生物生长微生物群体的生长，即包括群体细胞物质的增加，又有个体数量增多的现象。微生物生长和培养方式：分批培养连续培养补料分批培养2.2.2微生物生长微生物群体的生长，即包括群体细16迟滞期长短与接种物的状态及接种物浓度有关对数期内细胞的生长速度大大加快，并达到最大值当细胞停止分裂，或细胞增加速度与死亡速度达到平衡，就进入了稳定期衰亡期细胞的能量储备已经消耗完毕并且开始死亡迟滞期长短与接种物的状态及接种物浓度有关对数期内细胞的生长速17连续培养：连续培养是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持稳定，使培养物在近似恒定状态下生长的培养方式。

特点：微生物细胞的生长速度、代谢活性处于恒定状态，达到稳定高速培养微生物或产生大量代谢产物的目的补料分批培养：补料分批培养是指在分批培养过程中，间歇地或连续地补加含有限制性营养物的培养基的培养方法，又称半连续培养。连续培养：特点：微生物细胞的生长速度、代谢活性处于恒定状态，18环境微生物及其对环境的自净力课件19微生物有机营养物质酶37℃一部分用于产生微生物自身生长繁殖所需的能量另一部分转化成维持细胞生命活动所需的小分子物质2.2.3微生物代谢微生物有机营养物质酶37℃一部分用于产生微生物自身生长繁殖所20酶的种类：氧化还原酶、转移酶、水解酶、

裂解酶、异构酶、合成酶酶的特性：高效性、专一性、作用条件温和、

活性可变酶的种类：氧化还原酶、转移酶、水解酶、酶的特性：高效性、专一21分解代谢（异化作用）消耗有机物产能合成代谢（同化作用）合成有机物耗能微生物代谢微生物产能代谢以光能合成ATP的光合磷酸化作用从物质的氧化获得能量生成ATP的氧化磷酸化作用分解代谢合成代谢微生物代谢微生物产能代谢以光能合成ATP的光22呼吸作用类型电子受体反应条件微生物类型有氧呼吸分子氧有氧条件好氧和兼性微生物无氧呼吸分子氧以外的无机氧化物无氧条件厌氧菌或兼性菌发酵有机物无氧条件厌氧微生物呼吸作用类型电子受体反应条件微生物类型有氧呼吸分子氧有氧条件232.3环境微生物的生态2.3.1生态系统与生态平衡2.3环境微生物的生态2.3.1生态系统与生242.3.2微生物生态系统2.3.2微生物生态系统252.3.3微生物之间的相互关系2.3.3微生物之间的相互关系262.4微生物与环境污染的相互作用

重金属、卤化物、染料、辐射环境污染微生物借助空气、水、土壤等介质传播2.4微生物与环境污染的相互作用重金属、卤化物、染27水体富营养化发生因素

当含有大量氮、磷等植物营养物质的污水排入水体造成水中营养过剩，在适宜的条件下，水体中的藻类进行光合作用，合成并快速繁殖，水中严重缺氧，导致生物死亡。水体富营养化发生因素当含有大量氮、磷等植物营养物质的污28第2章环境微生物及其对环境的自净力第2章环境微生物及其对环境的自净力292.1环境中微生物的主要类群

微生物是对所有形体微小、结构简单的低等生

物的通称。

特点：数量大、种类多、非肉眼可见

2.1环境中微生物的主要类群302.1.1土壤微生物土壤微生物指占据于土壤，并将土壤作为天然培养剂的细菌、真菌、藻类、原生动物等土著微生物，以及由于人类或动物活动而从外界引入的微生物。

大小：细菌<真菌<藻类<原生生物数量：细菌>真菌>藻类>原生生物2.1.1土壤微生物土壤微生物指占据于土壤，并将土壤作为天然31微生物类型分布规律特性细菌离地面5~20cm处数量最多随着土层深度的增加，细菌数目明显减少主要是腐生性细菌，少数是自养型的放线菌碱性富含有机质的温暖土壤在高PH、高温或缺水环境下利于其生长能够利用土壤中的大量基质真菌土壤的表层，特别是在酸性森林土壤中更多随着土壤深度的增加，真菌数量迅速减少具有很强的分解能力；耐酸性比一般细菌强藻类土壤表层10cm的区域夏季或冬季抑制其生长，在春天数量最大具有光合素，通过光合作用增加土壤中的有机物原生生物土壤15~20cm上层大多数是异养小动物，吞食各种有机物、细菌、藻类和真菌类生活能够参加有机物的降解；对土壤中的物质转化和藻类、菌类数量有调节作用微生物类型分布规律特性细菌离地面5~20cm处数量最多随着土322.1.2微生物气溶胶

气溶胶是指固态或液态微粒悬浮在气体介质中的分散体系。当微粒为微生物时，就是微生物气溶

胶。大气中的自然微生物主要是非病原性的腐生菌，包含有各种球菌、芽孢菌、真菌、放线菌、病毒等。2.1.2微生物气溶胶气溶胶是指固态或液态微33细菌类：大气中细菌约有160种，包括结核杆菌、肺炎双球菌、绿脓杆菌、肠杆菌、沙门菌、葡萄球菌等。真菌类：分布广泛，种群很多，包括球孢子菌、组织胞浆菌、隐球酵母、假丝酵母、北美芽生菌、曲霉和青霉、毛霉等600多种。真菌可借助风、水、动物和人类的活动等多种途径的外部条件，将孢子释放出去并引起人类的各种疾病。细菌类：大气中细菌约有160种，包括结核杆菌、肺炎双球菌、绿34病毒类：大约有几百种，主要有鼻病毒、腺病毒、麻疹、流感、水痘、风疹病毒等。其他：大气中的微生物还有支原体、衣原体、立克次体等。病毒通过空气传播可感染动物引起人类和动物的疾病。病毒类：大约有几百种，主要有鼻病毒、腺病毒、麻疹、流感、水痘352.1.3水体微生物细菌水体中的细菌大多数为有机营养型，依赖各种动、植物来源的有机物而营腐生生活。在不同水体环境中，细菌的种群和组成在营养物质、PH值、温度等因素影响下差别很大。2.1.3水体微生物细菌水体中的细菌大多数为有机营养36真菌真菌37蓝细菌蓝细菌382.1.4极端微生物

在自然界存在很多极端环境，为一般生物生长和存活的极限，但却能生长相应的，能适应这些极端环境的微生物。具备强且稳定的特殊结构、机能和遗传基因高盐高碱低温高酸高温高酸热高干旱高压高辐射高浓度重金属离子低营养2.1.4极端微生物在自然界存在很多极端环境，39分类生长环境菌类嗜热微生物自然界陆地或海底的某些热泉温度高达50~60℃某些蓝细菌、光合细菌、硫氧化细菌、硫还原菌，某些藻和真菌嗜酸微生物酸热泉、胃肠道、酸矿水和无机氧化酸性环境硫杆菌属、丙酮丁醇梭菌、胃八叠球菌、真菌、藻类等嗜冷微生物最高生长温度近20℃，最低为0℃或更低，最适15℃或更低假单孢菌、弧菌、无色杆菌、黄杆菌、噬纤维菌和螺菌嗜盐菌常见高盐湖泊和死海水体中嗜盐杆菌属、盐厌氧菌属、外硫红螺菌、某些藻类和真菌嗜碱菌最适生长PH>10.0，在中性条件下不生长嗜盐芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌嗜压微生物生活在深海，耐受程度可达1000atm无色杆菌、假单孢菌、芽孢杆菌、弧菌分类生长环境菌类嗜热微生物自然界陆地或海底的某些热泉温度高达402.2环境微生物的生理特性2.2.1微生物的营养微生物的化学组成水分（70%~90%）

干物质（10%~30%）有机物（占干物质总量的90%~97%）无机物（占干物质总量的3%~10%）包括蛋白质、核酸、糖类和脂类等包括P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe、Cl和微量元素2.2环境微生物的生理特性2.2.1微生物的营41微生物的营养需求细胞内外物质的运输的媒介、控制细胞温度包括氨基酸、维生素、嘌呤和嘧啶碱及其衍生物化学物质辐射能光能自养和光能异养型微生物的能源有机物（碳源）化能异养微生物的能源无机物（还原态）为化能自养型微生物的能源CO2、碳酸盐、糖、脂类、醇类、有机酸、烃类等可作为碳源分子态氮、含氮化合物可作为氮源水碳源氮源无机盐生长因子能源不能从氮源、碳源中合成从外界获得主要有磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐等微生物的营养需求细胞内外物质的运输的媒介、控制细胞温度包括氨42微生物的营养类型光能营养型化能营养型能源自养型异养型碳源光能自养型光能异养型化能自养型化能异养型微生物的营养类型光能营养型化能营养型能源自养型异养型碳源光能432.2.2微生物生长微生物群体的生长，即包括群体细胞物质的增加，又有个体数量增多的现象。微生物生长和培养方式：分批培养连续培养补料分批培养2.2.2微生物生长微生物群体的生长，即包括群体细44迟滞期长短与接种物的状态及接种物浓度有关对数期内细胞的生长速度大大加快，并达到最大值当细胞停止分裂，或细胞增加速度与死亡速度达到平衡，就进入了稳定期衰亡期细胞的能量储备已经消耗完毕并且开始死亡迟滞期长短与接种物的状态及接种物浓度有关对数期内细胞的生长速45连续培养：连续培养是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持稳定，使培养物在近似恒定状态下生长的培养方式。

特点：微生物细胞的生长速度、代谢活性处于恒定状态，达到稳定高速培养微生物或产生大量代谢产物的目的补料分批培养：补料分批培养是指在分批培养过程中，间歇地或连续地补加含有限制性营养物的培养基的培养方法，又称半连续培养。连续培养：特点：微生物细胞的生长速度、代谢活性处于恒定状态，46环境微生物及其对环境的自净力课件47微生物有机营养物质酶37℃一部分用于产生微生物自身生长繁殖所需的能量另一部分转化成维持细胞生命活动所需的小分子物质2.2.3微生物代谢微生物有机营养物质酶37℃一部分用于产生微生