第八章微生物生態(tài)食品微生物學江南大學

1、第八章 微生物生態(tài),Microbial ecology,概述 第一節(jié) 自然界中的微生物 第二節(jié) 微生物之間的相互關系 第三節(jié) 微生物與環(huán)境保護,概述,生物圈 地球上有生命活動的范圍統(tǒng)稱為生物圈 生態(tài)學：一門研究生物系統(tǒng)與其環(huán)境條件間相互作用規(guī)律性的科學 微生物生態(tài)學：研究微生物群體微生物區(qū)系或正常菌群對其周圍的生物和非生物環(huán)境條件相互作用關系的科學,生態(tài)學研究范圍：生物圈（biosphere）、生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）、群落（community）、種群（population）。 研究意義 理論：地球進化和生物進化原因 實踐：開發(fā)菌種資源、防治有害微生物、新的微生物農藥、菌肥、醫(yī)藥、混菌發(fā)

2、酵、生態(tài)農業(yè)，促進探礦、冶金、環(huán)保、提高土壤肥力以及開發(fā)生物能等,種群：生活在同一環(huán)境中的同種個體組成的能繁殖集團。與同種別地的種群有隔離、有界限。 群落：同一環(huán)境中兩個以上種群由于生活繁殖上的連鎖而構成相依賴、相制約的生物集團。,生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)系統(tǒng)是指在一定的空間內生物的成分和非生物的成分通過物質循環(huán)和能量流動互相作用、互相依存而構成的一個生態(tài)學功能單位。 生物成分按其在生態(tài)系統(tǒng)中的作用，可劃分為三大類群：生產者、消費者和分解者。 微生物可以在多個方面但主要作為分解者而在生態(tài)系統(tǒng)中起重要作用。,微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用,是有機物的主要分解者 是物質循環(huán)中的重要成員 是生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產者

3、是物質和能量的貯存者 是地球生物演化中的先鋒種類,微生物與生物地球化學循環(huán),碳循環(huán) 氮循環(huán) 硫循環(huán) 磷循環(huán) 鐵循環(huán) 其它元素的循環(huán),生物地球化學循環(huán)(biogeochemical cycles) 是指生物圈中的各種化學元素，經生物化學作用在生物圈中的轉化和運動。這種循環(huán)是地球化學循環(huán)的重要組成部分。,碳在生物圈中的總體循環(huán),氮循環(huán),氮循環(huán)由6種氮化合物的轉化反應所組成，包括： 固氮作用 氨化(脫氨)作用 硝化作用 硝酸鹽還原與反硝化作用,第一節(jié) 微生物在自然界中的分布與菌種資源,本節(jié)內容： 一、微生物在自然界的分布 二、菌種資源的開發(fā),微生物在自然界的分布,生物體內外的正常菌群 人體微生態(tài) 無

4、菌動物與悉生生物 植物微生態(tài) 土壤中的微生物 水中的微生物 空氣中的微生物 腐敗食品中的微生物 極端環(huán)境中的微生物,一、生物體內外的正常菌群,人體的正常微生物區(qū)系 正常菌群：生活在健康動物各部位，數(shù)量大、種類較穩(wěn)定且一般是有益無害的微生物，稱為正常菌群。 正常菌群與人體的關系：一般能維持平衡，菌群內部的各種微生物之間，也是相互制約而維持相對穩(wěn)定 微生態(tài)關系 正常菌群之間、正常菌群與宿主之間，正常菌群與環(huán)境因子之間的關系,人體的正常微生物區(qū)系,有大量微生物的存在部位 皮膚 粘膜 口腔 鼻腔 一切與外界環(huán)境相通的腔道：胃腸道、生殖道1014，人體細胞總數(shù)的10倍,人體上的微生物,其它生物體,無菌動

5、物（germ-free animal）：體內外檢查不到任何正常菌群的動物 悉生生物（gnotobiotics）：已經人為接種某已知純種微生物的無菌動物 根際微生物（rhizosphere microorganism）：植物根系經常向周圍土壤分泌各種外滲物質，故根際有大量微生物活動。種類組成受植物的種類和植物發(fā)育階段影響。 附生微生物（epibiotic microbe）：指生活在植物體表面，主要借其外滲物質或分泌物質為營養(yǎng)的微生物。葉面微生物是主要的附生微生物。,二、土壤中的微生物,土壤是微生物的合適生境 土壤中的環(huán)境條件：營養(yǎng)、水分、空氣、酸堿度、滲透壓和溫度條件都適于微生物的生活，土壤微生

6、物種類齊全、數(shù)量多、代謝潛力巨大，是微生物的大本營、也是人類最豐富的“菌種資源庫” 土壤微生物的數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，集中分布于土壤表層和土壤顆粒表面。,典型花園土壤不同深度每克土壤的 微生物菌落數(shù) /CFu,土壤中的微生物類群,土壤是自然界微生物活動的主要場所，1g表層土壤中含微生物的數(shù)量可達107108個。 水分、營養(yǎng)、pH、滲透壓、氧、溫度 土壤中微生物的分布和數(shù)量 分布和數(shù)量 108109個/克肥沃土，106107個/克貧瘠土 細菌放線菌霉菌 酵母菌藻類原生動物 108 107 106 105 104 103個/g 影響因素 有機物含量、濕度、p

7、H、土壤類型、深度、季節(jié)、施肥,土壤中微生物的主要類群,細菌：主要異養(yǎng)菌, 在潮濕土壤中生長, pH近中性 放線菌：異養(yǎng)型, pH 6.5-8.0種類數(shù)量豐富, 干旱土中較多 真菌：異養(yǎng)型 霉菌：嚴格好氧類群 酵母菌：幾幾千個/克，含糖豐富土壤中較多（105個/g） 藻類：光能自養(yǎng)型,土壤中微生物的含量,土壤中微生物的含量與土壤有機質含量有直接關系。 表層耕作土中含量最高，耕作層厚度2030cm，地表土受陽光直接照射，其中微生物含量較低。 采取土樣時一般要刮開表土23cm后采樣。 土壤微生物的作用 改變土壤的性質；進行物質轉化；提高土壤肥力,菌種篩選和分離的步驟,調查研究及查閱充分的資料 確定

8、采集樣品的生態(tài)環(huán)境 設計實驗方案 確定特定的增殖條件 采樣 確定特殊的選擇培養(yǎng)基及可能的定性或半定量檢測法 增殖培養(yǎng) 平板分離 純化菌種 性能測定,一. 采樣,采樣：采集含菌的樣品。 采集目標： 由于在土壤中幾乎可找到任何微生物，所以土壤一般是首選的采集目標。 除土壤以外，其他各類對象上都有相應的占優(yōu)勢生長的微生物。 采樣中應考慮環(huán)境條件對土樣本中微生物分布的影響。,1. 環(huán)境條件對微生物分布影響,土壤中有機物的含量（營養(yǎng)環(huán)境） 水分 溫度 通風 酸堿度 植被情況,（1）土壤中營養(yǎng)環(huán)境,高糖環(huán)境（加工蜜餞、糖果、蜂蜜的環(huán)境）土壤 耐滲透壓酵母，檸檬酸產生菌，氨基酸產生菌 富含淀粉環(huán)境污泥、水溝

9、旁土壤中 淀粉酶產生菌 森林中腐葉爛草下土壤 纖維素酶產生菌 富含蛋白質（蠶絲、豆餅、生皮曬廠）土壤 蛋白酶產生菌 油田土 石油分解菌,(2)環(huán)境條件對分布的影響,水分 離地表5-15cm土樣 含水過多、過少都不理想 溫度：采樣以秋季為好 通風 酸堿度： 細菌、放線菌：中性或偏堿； 霉菌、酵母：偏酸 植被情況 植被的種類對微生物的分布有密切的關系。,采樣方法,采樣方法 （1）去除表層土 （2）取5-15cm土樣幾十克 （3）裝入無菌牛皮低袋或塑料袋中 注意 （1）記錄：時間，地點，環(huán)境情況等 （2）樣品袋應封好口，防止水分失去 （3）土樣應在分離前破碎 （4）盡快分離,二. 增殖培養(yǎng)（富集培養(yǎng)

10、）,適用對象：樣品中目的菌所占比例較低 目的：增加樣品中目的菌的數(shù)量，增大分離幾率 原理：通過控制營養(yǎng)成分或培養(yǎng)條件，使目的菌得以繁殖，而非目的菌的生長受到抑制。 選擇性培養(yǎng)基，如在土樣中加入纖維素，富集纖維素分解菌,增殖培養(yǎng)的方法,控制培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分 控制培養(yǎng)基的pH 控制培養(yǎng)的溫度 熱處理：增殖芽孢細菌 樣品懸浮液經80、10分鐘處理，殺死營養(yǎng)體，再添加營養(yǎng)培養(yǎng)，可增殖產芽孢細菌 添加抑制劑,三. 純種分離,目的：將目的菌從混雜的群體中分離出來，獲得純培養(yǎng)。 純種分離的一般方法： 稀釋平板法：傾注平板或涂布平板 劃線分離法 組織培養(yǎng)法：適用于分離高等真菌和植物病原菌 稀釋搖管法：適用于分

11、離嚴格厭氧菌,稀釋分離,劃線分離,厭氧菌的培養(yǎng)法,去除培養(yǎng)基中的溶解氧，降低Eh值 煮沸法 培養(yǎng)基預還原法 創(chuàng)造無氧的環(huán)境 物理學方法 化學方法：試管無氧培養(yǎng)法 P392 生物學方法 混合法：厭氧罐法；厭氧手套箱,厭氧菌的斜面培養(yǎng)法,厭氧培養(yǎng)裝置,Hungate滾管技術的厭氧試管,三種厭氧培養(yǎng)皿,厭氧罐及厭氧手套箱,四. 篩選,目的：進行生產性能測定，確定適合要求的菌株。 過程 平皿反應快速檢出法 粗篩和復篩兩步 培養(yǎng)條件優(yōu)化 培養(yǎng)基的組成、通風量、pH值、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時間等 分析：定量分析,平皿反應快速檢出法,1. 紙片培養(yǎng)顯色法 2. 透明圈法 碳酸鈣平板透明圈：產酸量 酪蛋白平板透明圈

12、：蛋白酶 3. 變色圈法 淀粉平板噴稀碘液：透明圈，液化型淀粉酶 支鏈淀粉平板噴稀碘液：藍色圈，異淀粉酶 支鏈淀粉平板噴稀碘液：無色圈，液化型淀粉酶 加葡聚糖的剛果紅平板：葡聚糖酶,平皿反應快速檢出法,4. 生長圈法 適用：氨基酸，核苷酸，維生素產生菌的選育 工具菌： 營養(yǎng)缺陷型，不能合成的物質為目的菌積累的產物 菌落形態(tài)明顯不同于目的菌 5. 抑菌圈法 適用：抗生素產生菌的選育 工具菌：對目的抗生素敏感的微生物,初篩和復篩的比較,好氧培養(yǎng),五. 純種分離及篩選 單細胞（單孢子）分離：獲得細胞純 小滴分離法、顯微操縱器進行分離 六. 生產性能試驗 培養(yǎng)條件優(yōu)化，最終菌株可作為生產菌株或進一步育

13、種出發(fā)菌株 七. 毒性試驗及菌種鑒定,從自然界中分離菌種,舉例 設計一種從自然界分離中溫型（高溫型）淀粉酶高產菌株的方案，并說明主要步驟的基本原理 從糧食加工廠、飯店附近土壤、陰溝（高溫堆肥）采樣用含淀粉的液體培養(yǎng)基于37（5060）增殖淀粉平板劃線或涂布依透明圈大小挑選菌株劃線純化液體搖瓶發(fā)酵篩菌株（初篩、復篩）測酶活鑒定菌株獲高產菌株,水中的微生物類群,水中微生物的來源 土著微生物，來自空氣、土壤、污水、垃圾中的微生物 水包括大氣水（雨雪） 、地面水、聚集水（河流、湖泊、水庫）、地下水、海水 這類微生物類群，會由于陽光的照射、河水的流動以及遇到不利的條件，如水中有機物因消耗而減少，浮游生物

14、及噬菌體的吞噬，迅速死亡。,水生生境的微生物,水生生境主要包括湖泊、池塘、溪流、河流、港灣和海洋。 水體中微生物的數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物水平、溫度、光照、溶解氧、鹽分等因素的影響。,水體微生物的分類,清水型水生微生物 指能生長在含有機物不豐富的清水中的化能自養(yǎng)型或光能自養(yǎng)型的微生物。如硫細菌、鐵細菌、衣細菌，藍細菌、綠硫細菌、紫細菌等。 僅從水域中吸取無機物或少量有機物作營養(yǎng) 發(fā)育量一般不大 腐生型水生微生物 指能利用進入水體的廢物廢水為作為營養(yǎng)的微生物。如變形桿菌、大腸桿菌、產氣桿菌、產堿桿菌以及芽孢桿菌、弧菌和螺菌等。 能利用腐敗的有機殘體、動物和人類排泄物，生活污水和工業(yè)有機廢物廢水

15、發(fā)育量大,不同水體中的微生物種類,水,淡水 海水,地下水：無色桿菌、黃桿菌、革蘭氏陽性桿菌、微球菌、諾卡氏菌 地表水,溪水：營養(yǎng)少、主要是革蘭氏陰性無芽孢桿菌、生絲微菌 河水：出現(xiàn)假單孢菌、芽孢、腸桿菌、弧菌、螺菌、硫細菌、微球菌、八疊球菌、諾卡氏菌、鏈球菌、螺旋體等 污水,生活污水：熒光、綠膿、變形、枯草、陰溝、大腸、糞鏈球菌、病毒和噬菌體 生產污水：與所含污物有關,：密度大、滲透壓高、冰點低。多數(shù)為革蘭氏陰性菌、多嗜鹽、河口處有耐鹽菌，常見菌種：假單孢菌、弧菌、螺菌、無色桿菌、黃桿菌,水體的自凈作用（Self Cleaning）,水體的自凈作用 通過稀釋、沉降、吸附等物理作用，以及生物學和

16、生物化學的作用，包括好氧菌對有機物的降解、原生動物對細菌的吞噬、噬菌體對宿主的裂解、藻類對無機元素的吸收利用、浮游動物和后生動物通過食物鏈對有機物的攝取和濃縮作用，水體對有機或無機污染物的自凈作用 水體自凈作用的實質 除去水中天然微生物類群，其余微生物一般只生存一段時間，很快便死亡,飲用水的微生物指標 細菌總數(shù)(CFU)100個/ml 大腸菌群 3 個/L 由水傳播的疾病及其檢驗依據(jù) 痢疾、霍亂、傷寒、腸道傳染病 檢驗：直接檢驗法、大腸菌群法,大腸菌群,腸道正常細菌有三類： 大腸菌群、腸桿菌和產氣莢膜桿菌 大腸菌群：一群以大腸桿菌為主的需氧及兼性厭氧的G-無芽孢桿菌，能在48h內發(fā)酵乳糖產酸產

17、氣。 （大腸埃希氏菌、檸檬酸細菌、產氣氣桿菌、腸桿菌、克雷伯氏菌等）,腸道致病菌,上：痢疾桿菌 右：霍亂弧菌 右上：傷寒沙門氏菌,四、空氣中的微生物類群,空氣不是微生物產生和生長的良好環(huán)境， 大氣中沒有固定的微生物種類。 因為空氣中不含有細菌及其他微生物生長所必須的水分和各種養(yǎng)料；但在空氣仍然能找到微生物，它們的存在，在經濟上及環(huán)境衛(wèi)生方面有著極大的重要性。 空氣中微生物含量的多少與氣候條件、人口密度及室內外的清潔衛(wèi)生狀態(tài)等許多因素有關. 大氣中的微生物來源于土壤、水體和其他微生物源。 空氣中檢出率較高的微生物類群是抵抗力較強、特別是耐干燥和耐紫外線力強的。 如G+球菌、含芽孢的G+桿菌以及霉

18、菌和酵母菌的孢子。,不同地點大氣中的微生物數(shù)量,工農業(yè)產品上的微生物,工業(yè)品： 食品： 農產品：,工業(yè)產品的霉腐,造成工業(yè)產品霉腐的微生物 用動植物原料、人工合成的有機物、無機物制成的工業(yè)品都可被相應微生物分解破壞，常見的為由微生物引起的霉變與腐爛 霉腐微生物（Biodeteriorative Microbiology） 材料劣化 霉變（mildew，mouldness）：由霉菌引起的劣化 腐朽（decay） ：木質素和纖維素 腐爛（Putrefaction） ：變軟發(fā)臭 腐蝕（corrosion） ：金屬材料 變質（deterioration）：工農業(yè)產品質量下降,防止工業(yè)產品霉腐的方法,控

19、制微生物生存的環(huán)境條件 控制其溫度、濕度、氧氣和養(yǎng)料 采用有效的化學抑菌劑、殺菌劑、物理殺菌劑 在工業(yè)產品加工、包裝過程中，盡量保持環(huán)境衛(wèi)生并嚴防雜菌污染,食品上的微生物,影響食品上的微生物的因素 食品本身的性質 環(huán)境因素條件 防腐劑：苯甲酸、山梨酸、脫氫醋酸、維生素K3、丙酸、二甲基延胡索酸、Nisin 食品上微生物的來源：食品原料的采收、運輸、加工和包裝過程中被微生物污染，食品原料在土壤中生長所正常帶有的微生物,食品上的微生物,微生物污染的危害：除引起食品變質外，還可能含有各種致病菌和毒素等有害代謝產物，會引起人類的各種嚴重疾病,食品上的微生物,腐敗食品中的微生物 食品分類（按pH分） 酸

20、性食品 pH在4.5以下的食品，包括水果、酸菜、飲料、果醬、部分蔬菜 非酸性食品 pH在4.5以上的食品，包括糧谷類、豆類、乳類、肉、禽、蛋、蔬菜、部分瓜類,pH與微生物的生長 pH4.5以下能生長的微生物 乳酸菌類、酵母、霉菌 pH4.5以上能生長的微生物 所有微生物,防止霉腐的方法： 在加工、制造、包裝過程中必須特別注意清潔衛(wèi)生 控制保藏條件采用低溫、干燥、密封等措施 添加少量無毒的化學防腐劑如苯甲酸、山梨酸、脫氫醋酸、維生素K、丙酸、二甲基延胡索酸等,罐頭制品,罐頭食品生產的工藝流程 動植物組織預處理調配裝罐真空封藏殺菌成品 罐頭的種類 酸性食品罐頭： 屬于一般酸性食品（pH3.74.5

21、）者，如番茄、梨、無花果、菠蘿和其它水果罐頭； 屬于高酸食品（pH5的食品稱低酸食品，如多數(shù)肉類、海產品、牛奶、玉米和豌豆等； pH為4.55的食品則稱中酸食品，如肉菜混合物、湯料和沙司等 需用100的高壓蒸汽滅菌法滅菌，以殺死其中最耐熱的致病菌,農產品上的微生物 糧食和飼料上的微生物,導致糧食飼料發(fā)生霉變的微生物：以青霉屬、曲霉屬、鐮孢霉屬（Fusarium）等的一些種為主 真菌與真菌毒素：凡是被霉菌嚴重污染的糧食一般都含有多種真菌毒素， 主要真菌毒素：黃曲霉毒素、赭曲霉素、雜色曲霉素、島青霉素、黃天精、環(huán)氯素、展青霉素、桔青霉素、皺褶青霉素、黃綠青霉素、青霉酸、圓弧青霉素、偶氮酸、單端孢烯

22、族毒素、二氫雪腐鐮刀菌烯酮和T2毒素等。,極端環(huán)境下的微生物,嗜極菌/極端微生物Extremophiles 依賴于極端環(huán)境才能生長的微生物 極端環(huán)境下微生物的研究意義 獨特的細胞構造 生理、生化和遺傳 種系進化,類群 嗜熱微生物 嗜冷微生物 嗜酸微生物 嗜堿微生物 嗜鹽微生物 嗜壓微生物,第二節(jié) 微生物與生物環(huán)境 之間的相互關系,微生物與任何一種生物之間的關系： 雙方獲益：共生、互利共棲、協(xié)同共棲、互養(yǎng)共棲（+） 單方獲益，對方受害：寄生、捕食、拮抗（+ ），（ +） 單方獲益，對方無害：偏利共棲、衛(wèi)星狀共棲、互生（代謝共棲）（+0） 互不相擾：無關共棲（00） 一方受害，對方無益無損：偏害共

23、棲（0 ） 雙方受損：競爭共棲（ ）,1. 互生 是指兩種可以單獨生活的生物，當它們在一起時，通過各自的代謝活動有利于對方，或偏利于一方的一種生活方式?；セ莼ダ?A + B A B 或A 或B 互生的類型：可分可合、合比分好 微生物之間的互生 腸道正常菌群與人的互生 互生與發(fā)酵混菌培養(yǎng) 二元培養(yǎng)技術,微生物之間的互生,土壤微生物的互生關系 好氧性自生固氮菌與纖維素分解菌 纖維素分解菌：有機酸 好氧性自生固氮菌：氮素 拉曼毛霉與一種紅酵母，都是VB1需求者，都是只能合成硫胺素分子的一半結構；二者共棲時，互相吸收對方分泌物而可以不需要VB1，此為代謝共棲。 混菌培養(yǎng)與生產實踐酸奶的制作,人體腸道與

24、腸道正常菌群的互生關系,人體的腸道正常菌群 排阻、抑制外來致病菌 提供若干種維生素：如VB1、B2、B6、B12、VK、煙酸、泛酸、生物素、葉酸等 產生若干種酶類 一定程度的固氮作用 產氣體和糞臭素,2. 共生 有些具有互利關系的兩個微生物群體相互更為密切，甚至形成結構特殊的共生物體，兩者絕對互利，分開后有的甚至難以單獨生活，而且互相之間具有高度專一性，一般不能由其他種群取代共生體中的組成成員。 A + B A B ,微生物間的共生關系： 地衣 產氫產乙酸菌株（S菌株）與產甲烷細菌（MOH菌株） 微生物與植物間的共生關系： 根瘤菌與豆科植物 放線菌、藻狀菌、藍細菌、分枝桿菌和克雷伯氏菌與一些非

25、豆科植物之間的根瘤 菌根，特別多見于蘭科、杜鵑科及其它森林樹種 微生物與動物之間的共生關系： 白蟻、蟑螂與其消化道中的原生動物及其它微生物（外共生生物） 反芻動物與其瘤胃微生物,3. 寄生 一種生物生活在另一種生物體內，從中攝取營養(yǎng)而進行生長和繁殖，并在一定的條件下使后者受到損害，或被殺死，這種關系稱作寄生。前者叫寄生物，后者叫寄主或宿主。 A + B A B 各種寄生物對寄主的寄生程度不一樣，一般分三類 1.專性寄生 寄主必須是活的寄生物才能生存，如病毒 2. 兼性寄生 以腐生為主，兼營寄生。 3. 兼性腐生 以寄主為主，兼營腐生。,微生物間的寄生,噬菌體與其宿主之間的關系 真菌對真菌的寄生

26、 細菌或真菌寄生于原生動物 細菌寄生于細菌：蛭弧菌寄生于Pseudomonas phaseolicola（棲菜豆假單胞菌）,微生物與植物之間的寄生關系： 植物病原體 專性寄生物和兼性寄生物 微生物與動物之間的寄生關系： 各種病原微生物 昆蟲病原菌生物農藥 冬蟲夏草,4.拮抗 一種微生物在其生命活動過程中，產生某種代謝產物或改變其它條件，從而抑制它種微生物的繁殖，甚至毒害或殺死其它生物的現(xiàn)象。 A +B A B 1.非特異性拮抗 對其它生物沒有選擇性。 2. 特異性拮抗 如放線菌產生抗生素。 拮抗關系的利用： 篩選抗生素 食品保藏 醫(yī)療保健 動植物病害防治,5.捕食 定義：一種較大型的生物直接捕

27、捉、吞食另一種小型生物以滿足其營養(yǎng)需要的相互關系。 微生物間的捕食關系 原生動物吞食細菌和藻類的現(xiàn)象。 真菌捕食線蟲和其它原生動物的現(xiàn)象 捕食現(xiàn)象的利用生物防治,第三節(jié) 微生物及環(huán)境保護,環(huán)境污染 指土壤或水體等生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能受到外來有害因素的影響或破壞失去了平衡，導致物質流、能量流無法正常運轉的現(xiàn)象 微生物對污染物的降解與轉化 生物降解(biodegradation) 是微生物(也包括其他生物)對物質(特別是環(huán)境污染物)的分解作用。 降解性質粒 降解難降解化合物的酶類是由質?？刂频?，這類質粒被稱為降解性質粒(catabolic plasmids) 。,環(huán)境中的主要污染物 無毒無機物：酸

28、、堿、無機鹽、氮、磷 有毒無機物：重金屬、氰化物、氟化物 無毒有機物：多糖、脂肪、蛋白質 有毒有機物：苯酚、多環(huán)芳烴、人工合成的有機物,污水 當進入水體的外來污染物質數(shù)量，超過了水體的自凈能力，并達到破壞水體原有用途的程度，即為水污染。,水體污染的表現(xiàn)：無法進行水的自凈作用 水的污染源（水污染的原因） 工業(yè)廢水：金屬、酚、甲醛等 農業(yè)廢水：農藥、化肥、糞便 生活廢水：代謝廢物、食物殘渣 有害固形物溶于水、廢氣溶于水,二、微生物治理污染,污水的微生物處理 微生物治理污水的原理 污水處理的微生物 污水處理的方法和裝置,自然界中微生物的分解能力： 分解氰 諾卡氏菌屬等14屬49種 分解多氯聯(lián)苯 少數(shù)

29、紅酵母、假單胞菌 無色桿菌屬等 分解多環(huán)芳烴 產堿桿菌、假單胞菌、 棒桿菌、諾卡氏菌 分解硝基炸藥 檸檬酸桿菌屬、腸桿菌屬 克雷伯氏菌屬、埃希氏菌屬 假單胞菌屬等若干菌種 降解高分子物質 惡臭假單胞菌、芽孢桿菌,污水處理的有關名詞,COD：化學需氧量 使用強氧化劑使1 升污水中的有機物質迅速進行化學氧化時所消耗的氧的毫克數(shù)，即有機物所消耗的氧氣的量，mg/L。 強氧化劑:KMnO4和K2Cr2O7。 實際上許多無機物也能被氧化而影響COD值。COD能在短時間內測得，有利于指導現(xiàn)場操作。,BOD5（5日生物需氧量）：使用微生物使1升污水中的有機物在20下進行化學氧化，5日內所消耗的氧的毫克數(shù)。

30、即20時，每升廢水在5日內能被微生物降解的有機物徹底氧化所消耗的氧的量，mg/L。 水中有機物含量的一個間接指標 一級水： BOD5值小于1mg/L 二級水： BOD5值小于3mg/L 三級水： BOD5值小于4mg/L 嚴重污染： BOD5值大于10mg/L,污水處理,微生物處理污水過程的本質是微生物代謝污水中的有機物，作為營養(yǎng)物取得能量生長繁殖的過程 污水處理中的特殊微生物 針對性強 種類多 篩選難 體內有能水解污染物的酶,染色法觀察到活性污泥中的各種菌落, 每一種顏色代表一種細菌,TOD：污水中能被氧化的物質在高溫下燃燒變成穩(wěn)定氧化物時所需要的氧量,三、微生物處理污水的原理,高BOD5的

31、污水進入污水處理裝置后，其中的自然微生物區(qū)系在好氧條件下，根據(jù)其中營養(yǎng)物質或有毒物質的情況，在客觀上造成一個選擇性的培養(yǎng)條件，隨時間推移，發(fā)生微生物區(qū)系的群落演替，使水中有機物或毒物不斷被降解、氧化、分解、轉化或吸附沉降，進而達到凈化的目的。,三、微生物處理污水的原理 廢氣（CO2、NH3、H2S、CH4、等） 高BOD5污水 清水（含SO42-、NO3-、PO43-等） 廢渣（活性污泥、生物膜等） 厭氧處理 沼氣 廢渣（有機肥料）,污水處理裝置是一個小型生態(tài)系統(tǒng)，在其中利用各種生理生化性能的微生物類群間的互相配合而進行的一種物質循環(huán)過程。,污水處理的方法和裝置,（一） 厭氧處理法,沼氣（marsh gas或swamp gas）：又稱生物氣（biogas），是一種混合可燃氣體，其中主要成分為甲烷、還含有少量H2、N2、CO2等。 沼氣發(fā)酵法 即采用厭氧消化器把微生物可降解的有機物轉換成甲烷、C