環(huán)境微生物第五章微生物生長繁殖與生存因子

環(huán)境微生物第五章微生物生長繁殖與生存因子§1微生物的生長繁殖生長——同化作用大于異化作用，微生物細(xì)胞質(zhì)量或數(shù)量的增長。繁殖——微生物個體數(shù)量的增加。發(fā)育——從生長到繁殖這個由量變到質(zhì)變的過程。世代時間——細(xì)菌兩次細(xì)胞分裂之間的時間。一、研究微生物的生長的方法分批培養(yǎng)——將一定量的微生物接種在一個封閉的、盛有一定量液體培養(yǎng)基的容器內(nèi)，保持一定溫度、pH和溶解氧量。培養(yǎng)基一次加入，不予補充，不再更換。連續(xù)培養(yǎng)——在恒定容積的流動系統(tǒng)中培養(yǎng)微生物，以一定流速不斷加入新的培養(yǎng)基，又以相同的流速流出培養(yǎng)物，使系統(tǒng)中細(xì)胞數(shù)量和營養(yǎng)狀態(tài)保持穩(wěn)定。恒濁器恒化器（一）分批培養(yǎng)的細(xì)菌生長曲線

1、停滯期加速期2、對數(shù)期3、減速期靜止期4、衰亡期1、停滯期（適應(yīng)期）

特點：細(xì)菌一部分生長，一部分死亡。細(xì)菌數(shù)基本不增加，生長速率接近于零；合成代謝活躍，核糖體，酶類和ATP合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶；對外界不良條件反應(yīng)敏感。影響停滯期時間長短的因素：接種量接種菌齡營養(yǎng)2、對數(shù)期（指數(shù)期）

特點：底物分解速度快，生長速率最大，群體菌齡小，世代時間最短；菌體內(nèi)各種成分最為均勻；酶系活躍，代謝旺盛，繁殖快，活性大。菌體的菌膠團尚未形成，污泥沉降性能差。世代時間（G）的計算

P166、167G=1/k，k——生長速率常數(shù)（代/h）3、減速生長期（靜止期）

特點：細(xì)菌的生長速率逐漸下降甚至到零，新生菌數(shù)=死亡菌數(shù)，菌體產(chǎn)量達(dá)到最高點，活菌數(shù)達(dá)到最高峰；開始積累代謝產(chǎn)物;菌膠團已形成;吸附、氧化還原、沉降性能較好。4、衰亡期（內(nèi)源代謝期）

特點：菌體以儲存物質(zhì)及死菌為營養(yǎng)，死亡率逐漸增加，活菌數(shù)目急劇下降；細(xì)胞呈現(xiàn)各種形態(tài)，細(xì)胞出現(xiàn)老化，自溶，異形胞；有的細(xì)菌形成芽孢（二）連續(xù)培養(yǎng)

恒濁連續(xù)培養(yǎng)培養(yǎng)液中細(xì)菌濃度恒定（濁度恒定）常用于發(fā)酵工業(yè)恒化連續(xù)培養(yǎng)營養(yǎng)成分恒定（恒定流速）常用于污水生物處理稀釋率（D）=流量/體積（h-1）連續(xù)培養(yǎng)用的裝置

——恒化器新鮮的培養(yǎng)液空氣控制流速的閥門含微生物的流出物培養(yǎng)液恒化器中稀釋率與靜止期細(xì)菌濃度的關(guān)系

P170恒化器中細(xì)菌濃度恒化器中細(xì)菌生長速率稀釋率營養(yǎng)物濃度細(xì)菌流出量稀釋率恒化器中細(xì)菌的濃度營養(yǎng)物質(zhì)濃度稀釋率除SBR(SequencingBatchReactor)法外,污水生物處理大多采用恒化連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)中微生物的生長狀態(tài)和規(guī)律相當(dāng)于分批培養(yǎng)中生長曲線的某一生長階段食微比（F/M)決定了不同的運行模式在生長曲線上是一點或一線段。圖6－3推流式曝氣池推流式曝氣池二、生長曲線在廢水生物處理

中的應(yīng)用P171接種、馴化階段——處于停滯期高負(fù)荷活性污泥法——處于對數(shù)期常規(guī)活性污泥法——延時曝氣法、污泥減容——處于內(nèi)源代謝期

處于靜止期？活性污泥法的基本工藝流程出水初沉池曝氣池二沉池進水污泥回流污泥剩余污泥A/B/C活性污泥法處理工藝

高負(fù)荷中等負(fù)荷低負(fù)荷沉淀池污泥回流A/B/C曝氣池調(diào)節(jié)池出水四、微生物生長量的測定方法測定微生物總數(shù)記數(shù)器直接計數(shù)染色涂片計數(shù)比濁法測定細(xì)菌懸液濃度測定活細(xì)菌數(shù)稀釋培養(yǎng)計數(shù)薄膜過濾計數(shù)平板菌落（CFU）計數(shù)計算生長量

測細(xì)胞干重法測細(xì)胞含氮量確定細(xì)胞濃度DNA的測定算出細(xì)菌濃度生理指標(biāo)法思考題分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)在提供營養(yǎng)條件方面有什么區(qū)別?這種區(qū)別造成微生物的生長狀態(tài)的何種不同?細(xì)菌的生長曲線可分為哪幾個時期?各時期的細(xì)菌生長各有什么特點?不同的生化法運行模式在生長曲線上是一點或一線段取決于什么?活性污泥運行系統(tǒng)往往采用細(xì)菌生長曲線的哪個時期?為什么?恒化器中的控制因素是什么?§2微生物的生存因子滅菌——用物理的、化學(xué)的因素將所有微生物的營養(yǎng)細(xì)胞、芽孢、孢子全部殺死。消毒——用物理的、化學(xué)的因素殺死營養(yǎng)細(xì)胞或一部分芽孢。防腐——抑制微生物生長繁殖的方法。一、微生物與溫度的關(guān)系

1、微生物生長的溫度范圍

嗜冷菌5-10℃嗜中溫菌25-40℃嗜熱菌50-60℃嗜超熱菌70-105℃2、高溫滅菌的原因

蛋白質(zhì)核酸不可逆失活細(xì)胞膜上的脂類受熱溶解3、高溫滅菌的指標(biāo)致死溫度——10分鐘內(nèi)殺死微生物所需的最低溫度致死時間——某一溫度下殺死微生物所需的最短時間4、高溫滅菌的影響因素

種類生理狀態(tài)（菌齡）有無芽孢含水量5、高溫滅菌的方法

干熱滅菌（耐熱物品）：灼燒、烘箱濕熱滅菌間歇滅菌法高壓蒸汽滅菌法6、低溫的抑菌作用通常﹤5℃細(xì)菌代謝受阻呈休眠狀態(tài)，只能維持生命而不發(fā)育。

保存菌種：4℃冰箱保存冷凍真空干燥保存

二、微生物與pH

1、微生物對pH的要求

放線菌最適pH7～8大多數(shù)細(xì)菌、藻類、原生動物最適pH6.5～7.5酵母菌、霉菌最適pH3～6氧化硫硫桿菌最適為pH32、極端pH對微生物的影響P191引起微生物體表電荷改變，影響營養(yǎng)吸收引起培養(yǎng)基中有機化合物離子化作用

CH3COOHCH3COO-+H+酶有其最適pH過高過低pH都會降低微生物對高溫的抵抗力3、PH與微生物代謝產(chǎn)物的關(guān)系

酸性發(fā)酵（產(chǎn)生CO2）→堿性發(fā)酵（產(chǎn)生NH3）4、應(yīng)用

過低pH的廢水（會導(dǎo)致污泥上?。篜178預(yù)處理用酵母菌、霉菌來處理三、微生物與氧化還原電位(Eh)不同微生物對Eh的要求好氧菌Eh=+300～400mv兼性厭氧菌Eh=+100mv左右專性厭氧菌Eh=-200～-250mvEh與PH的關(guān)系

Φ=Φ0-0.0592PH/nEh受代謝產(chǎn)物影響很大

四、微生物與DO

1、好氧菌（需充足DO）

供氧不足，絮體內(nèi)部會缺氧DO過高（高于0.2atm），會中毒供氧方式：機械攪拌、鼓風(fēng)曝氣等2、兼性厭氧菌

（既有氧化酶又有脫氫酶）

酵母菌：好氧呼吸產(chǎn)物：CO2+H2O厭氧呼吸產(chǎn)物：乙醇+CO23、厭氧菌

專性厭氧：不能有氧存在（沒有過氧化氫酶）耐氧厭氧：不利用氧也不中毒（具有氧化物歧化酶）4應(yīng)用生物處理系統(tǒng)中,利用混合菌群按一定比例同時存在的好處不同DO條件下,不同菌種發(fā)揮優(yōu)勢各菌種間相互競爭、制約、互惠、協(xié)調(diào)五、紫外線對微生物的影響

UVC(200~280nm)UV(200~400)nmUVB(280~320nm)UVA(320~400nm)紫外線的殺菌作用260nm處殺菌力最強紫外線的穿透力極差六、其它因素化學(xué)物質(zhì)對微生物的影響重金屬強氧化劑有機化合物滲透壓微生物的影響P太高，細(xì)胞失水，質(zhì)壁分離死亡P太低，細(xì)胞吸水，膨脹而破裂§3微生物之間的相互關(guān)系可概括為：一種微生物為另一種微生物創(chuàng)造有利條件或互相創(chuàng)造有利條件。

一種微生物的生命活動抑制或損害、殺害另一種微生物的生命活動。

一、互生關(guān)系（原始共生、原始合作關(guān)系）

——可單獨生活的兩種微生物共同生活在一起，一方為另一方提供有利條件或雙方互為有利。

可分可合，合比分好氧化塘中的細(xì)菌與藻類好氧固氮菌與纖維素分解菌含N有機物→NH3-N→NO2-

→NO3-

氨化細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌硝酸細(xì)菌二、共生關(guān)系

——不能單獨生活的微生物共同生活后，各自執(zhí)行優(yōu)勢的生理功能，在營養(yǎng)上互為有利所組成的共生體。

相依為命分工協(xié)作難分難解地衣(真菌與藻類的共生體)三、寄生關(guān)系

——一種微生物生活在另一種微生物體內(nèi)，從中攝取營養(yǎng)才得以生長繁殖。

住別人的家吃別人的糧食使別人受害四、偏害關(guān)系（拮抗關(guān)系）

——一種微生物的代謝產(chǎn)物對另一種或另一類微生物生長不利，或殺死或抑制對方。特異性拮抗非特異性拮抗

微生物間的化學(xué)戰(zhàn)術(shù)——地盤戰(zhàn)五、競爭關(guān)系——不同的微生物種群在同一環(huán)境中，對食物等營養(yǎng)、溶解氧、空間和其他共同要求的物質(zhì)互相競爭，互受到不利影響。六、捕食關(guān)系本章重點微生物生長曲線的四個時期及特點生長曲線在廢水生物處理中的應(yīng)用溫度、PH、Eh、DO與微生物的關(guān)系微生物之間的相互關(guān)系

小結(jié)生長和繁殖是兩個不同而又有聯(lián)系的概念。個體數(shù)目增加，這是單細(xì)胞微生物的繁殖。而對多細(xì)胞微生物來說，個體生長則反映在個體的細(xì)胞數(shù)目和每個細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)含量的增加，當(dāng)個體生長到一定階段，就會以某種方式增加個體的數(shù)量，就是繁殖。在微生物的分批培養(yǎng)過程中，隨著體系內(nèi)各種條件的變化，微生物的數(shù)量呈現(xiàn)出變化，即所謂的生長曲線。典型的生長曲線可分為四個不同的時期:停滯期、對數(shù)期、靜止期及衰亡期，每個時期都有其環(huán)境條件、微生物生長狀態(tài)、數(shù)量等方面的特征。在廢水生物處理過程中，活性污泥的增長過程，也會出現(xiàn)與純種單細(xì)胞微生物相似的生長過程。不同的水處理方式，往往是利用污泥生長曲線中的某一、兩個階段。處于不同階段時的污泥，其特性有很大的區(qū)別。微生物生長繁殖的測定，需要采取一些方法，或直接或間接地對微生物的數(shù)量進行測定;微生物死亡的測定，則主要是對活菌的測定過程。溫度是微生物重要的生存因子。每一種微生物的生長都要求有一定的溫度范圍。超過最高溫度會導(dǎo)致微生物的死亡;而低于最低溫度，會使微生物的生長受到抑制，但并不死亡。利用高溫進行滅菌和消毒，是實驗室和實際工作中常用的手段。微生物對pH的要求同樣存在最適、最高和最低值;過高或過低的pH對微生物的生長是不利的。氧化還原電位(Eh)是衡量環(huán)境氧化性的指標(biāo)，各種微生物對氧化還原電位的要求不同。好氧微生物、兼性厭氧微生物和厭氧微生物對氧氣的要求不同，水中的溶解氧(D