學(xué)生微生物生態(tài)

1、1第八章 微生物生態(tài)第一節(jié)第一節(jié) 微生物生態(tài)系統(tǒng)的概念及其特點微生物生態(tài)系統(tǒng)的概念及其特點 第二節(jié)第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布微生物在自然及人為環(huán)境中的分布第三節(jié)第三節(jié) 微生物之間的相互作用微生物之間的相互作用第四節(jié)第四節(jié) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用2第二節(jié)第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布微生物在自然及人為環(huán)境中的分布一、大氣中的微生物一、大氣中的微生物1、微生物的暫時存在場所、微生物的暫時存在場所2. 人類活動對空氣質(zhì)量的影響人類活動對空氣質(zhì)量的影響3. 微生物在空氣中的傳播微生物在空氣中的傳播3. 空氣傳播的疾病空氣傳播的疾病 結(jié)核、流感、結(jié)核

2、、流感、“非典非典”4. 空氣質(zhì)量與人類健康空氣質(zhì)量與人類健康3. 空氣微生物污染的評價標(biāo)準(zhǔn)空氣微生物污染的評價標(biāo)準(zhǔn) 潔凈空氣：潔凈空氣：30個以下個以下/m3 普通空氣：普通空氣：30-150 /m3 污染空氣：污染空氣：500以上以上/m3 空氣中微生物的檢測空氣中微生物的檢測 沉降平板法、液體撞擊法、撞擊平板法、濾膜法沉降平板法、液體撞擊法、撞擊平板法、濾膜法. 空氣消毒方法空氣消毒方法 紫外線、福爾馬林等藥物熏蒸或噴霧紫外線、福爾馬林等藥物熏蒸或噴霧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、來源：、來源：土壤、空氣、污水及有機殘體土壤、空氣、污水及有機殘

3、體2、種類：、種類：自養(yǎng)菌自養(yǎng)菌3、影響微生物在淡水中分布的因子：、影響微生物在淡水中分布的因子：營養(yǎng)物質(zhì)、溫度、溶解氧等。營養(yǎng)物質(zhì)、溫度、溶解氧等。第二節(jié)第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布微生物在自然及人為環(huán)境中的分布5二、水圈中的微生物二、水圈中的微生物藍(lán)細(xì)菌、藻、水生植物陽光陽光表層輸入表層輸入(河流河流)產(chǎn)氧光合產(chǎn)氧光合動物、原生動物、好氧細(xì)菌動物、原生動物、好氧細(xì)菌嗜甲烷菌、無機化能細(xì)菌嗜甲烷菌、無機化能細(xì)菌不產(chǎn)氧光合不產(chǎn)氧光合發(fā)酵發(fā)酵厭氧呼吸菌厭氧呼吸菌產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷菌沉積物沉積物厭厭 氧氧 層層好好 氧氧 層層表層輸出表層輸出層次化湖泊生態(tài)層次化湖泊生態(tài)Ecology of

4、a Stratified lake 水體不同層次微生物分布水體不同層次微生物分布第二節(jié)第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布微生物在自然及人為環(huán)境中的分布6二、水圈中的微生物二、水圈中的微生物（三）水體自凈及污染水體的微生物生態(tài)（三）水體自凈及污染水體的微生物生態(tài)1、水體自凈過程、水體自凈過程 水體接納了一定量的有機污染物后，在物理的、化學(xué)的及生物等因素的綜合作用后得到凈化，水質(zhì)恢復(fù)到污染前的水平和狀態(tài)。衡量指標(biāo)：衡量指標(biāo)：P/H指數(shù)指數(shù)氧濃度晝夜變化幅度和氧垂曲線氧濃度晝夜變化幅度和氧垂曲線7 自然凈化自然凈化：稀釋、沉淀稀釋、沉淀 （強）（強）：日光日光、氧氣氧氣等對污染物的分解等對污染物

5、的分解 （弱）（弱）：生物降解：生物降解（食物鏈?zhǔn)澄镦湥?（強強） 陽陽光光 一一級級生生產(chǎn)產(chǎn)者者 原原生生動動物物 輪輪蟲蟲、浮浮游游甲甲殼殼動動物物 魚魚 其其他他動動物物 異異養(yǎng)養(yǎng)細(xì)細(xì)菌菌 廢廢物物、排排泄泄物物 人人 8 水體自凈過程大致如下 a.物理作用物理作用有機污染物排入水體后被水稀釋，有機和無機固體沉降到河底； 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 有機物降解有機物降解 自然溶氧、藻類產(chǎn)氧自然溶氧、藻類產(chǎn)氧如下圖河流污染和自凈過程如下圖河流污染和自凈過程92衡量水體污染與自凈的指標(biāo)衡量水體污染與自凈的指標(biāo) 提問：提問：用什么指標(biāo)可以衡量河段水

6、體污染與自凈所處用什么指標(biāo)可以衡量河段水體污染與自凈所處的階段的階段? 水體外觀、水體外觀、化學(xué)化學(xué)指標(biāo)、指標(biāo)、生物種類、生物種類、數(shù)量及比例關(guān)系、數(shù)量及比例關(guān)系、溶解氧溶解氧等等等等山東小清河10PHBI代表代表微生物（如藻類）微生物（如藻類）代表代表微生物（如細(xì)菌等），兩者的比即微生物（如細(xì)菌等），兩者的比即PH指數(shù)。指數(shù)。 =（有葉綠素的微生物數(shù)量）有葉綠素的微生物數(shù)量）/（異養(yǎng)微生物數(shù)量）（異養(yǎng)微生物數(shù)量） =（無葉綠素的微生物數(shù)量）無葉綠素的微生物數(shù)量）/（全部微生物數(shù)量）（全部微生物數(shù)量）H/（P+H）100% 污染前污染前 凈化開始凈化開始 持續(xù)持續(xù) 結(jié)束結(jié)束： 高高 下降下降

7、最低點最低點 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指數(shù)指數(shù)。11 氧濃度高低與細(xì)菌含量有關(guān)，晝夜變幅與藻類數(shù)量有關(guān)，氧濃度高低與細(xì)菌含量有關(guān)，晝夜變幅與藻類數(shù)量有關(guān)，因此因此與與P/H或或BIP有關(guān)有關(guān)。12 污染前污染前 凈化開始凈化開始 持續(xù)持續(xù) 結(jié)束結(jié)束 溶氧變化溶氧變化： 幅度幅度 0 0 增大增大 減小減小 這種指標(biāo)與這種指標(biāo)與BIP從根本上是相同的從根本上是相同的 但由于溶解氧可以用溶解氧測定儀隨時測定并迅速地但由于溶解氧可以用溶解氧測定儀隨時測定并迅速地得出結(jié)果，而得出結(jié)果，而BIPBIP指標(biāo)需要細(xì)菌鑒定、培養(yǎng)、顯微鏡觀指標(biāo)

8、需要細(xì)菌鑒定、培養(yǎng)、顯微鏡觀察，周期長操作不便，察，周期長操作不便，因此實際操作中溶解氧變化幅因此實際操作中溶解氧變化幅度比度比BIPBIP指標(biāo)更為實用指標(biāo)更為實用。13 外觀特征：外觀特征：混濁程度、顏色及氣味等混濁程度、顏色及氣味等 原原 因：因：水中細(xì)菌種類數(shù)量、懸浮物種類數(shù)量水中細(xì)菌種類數(shù)量、懸浮物種類數(shù)量 污染前污染前 凈化開始凈化開始 持續(xù)持續(xù) 結(jié)束結(jié)束:無色無色 灰色灰色 繼續(xù)變清繼續(xù)變清 無色無色 澄清透明澄清透明 混濁混濁 濁度下降濁度下降 澄清透明澄清透明 泡沫減少泡沫減少14 例如例如 污染前污染前 污染污染 凈化開始凈化開始 持續(xù)持續(xù) 結(jié)束結(jié)束: 植物植物 藻類、原生藻

9、類、原生 魚蝦魚蝦 植物植物 、魚、魚 動物出現(xiàn)動物出現(xiàn) 出現(xiàn)出現(xiàn) 、魚、魚 可作為指示生物的生物種類很多，可作為指示生物的生物種類很多，包括細(xì)菌、真菌、包括細(xì)菌、真菌、藻類、原生動物、輪蟲、浮游甲殼動物、底棲動物有藻類、原生動物、輪蟲、浮游甲殼動物、底棲動物有寡毛類的顫體蟲、軟體動物和植物和水生昆蟲等。寡毛類的顫體蟲、軟體動物和植物和水生昆蟲等。 15 污化系統(tǒng)污化系統(tǒng)將污染水體劃屬為不同的污染帶類型。分分多多污帶、污帶、中中污帶、污帶、中中污帶、污帶、寡寡污帶污帶類類型型外外觀觀BIP生生物物特特征征多多污污帶帶1 暗暗灰灰色色，很很渾渾濁濁，含含大大量量有有機機物物， BOD高高，溶溶解

10、解氧氧極極低低(或或無無)，為為厭厭氧氧狀狀態(tài)態(tài)。2 在在有有機機物物分分解解過過程程中中，產(chǎn)產(chǎn)生生 H2S、C02和和CH4等等氣氣體體。臭臭味味。3 水水底底沉沉積積許許多多由由有有機機和和無無機機物物形形成成的的淤淤泥泥。水水面面上上有有氣氣泡泡。601001 種種類類很很少少，厭厭氧氧菌菌和和兼兼性性厭厭氧氧菌菌種種類類多多，數(shù)數(shù)量量大大，每每毫毫升升水水含含有有幾幾億億個個細(xì)細(xì)菌菌。有有能能分分解解復(fù)復(fù)雜雜有有機機物物的的菌菌種種，硫硫酸酸還還原原菌菌、產(chǎn)產(chǎn)甲甲烷烷菌菌等等。2 無無顯顯花花植植物物，魚魚類類絕絕跡跡。3 河河底底淤淤泥泥中中有有大大量量寡寡毛毛類類(顫顫蚯蚯蚓蚓)動

11、動物物。*河河流流流流向向16類類型型外外觀觀BIP生生物物特特征征河河流流流流向向-中中污污帶帶1 水水為為灰灰色色，溶溶解解氧氧少少，為為半半?yún)拝捬跹鯛顮顟B(tài)態(tài)，有有機機物物量量減減少少，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 生生物物種種類類比比多多污污帶帶稍稍多多。細(xì)細(xì)菌菌數(shù)數(shù)量量較較多多，每每毫毫升升水水約約有有幾幾千千萬萬個個。2 出出現(xiàn)現(xiàn)有有藍(lán)藍(lán)藻藻、裸裸藻藻、綠綠藻藻，原原生生動動物物有有天天藍(lán)藍(lán)喇喇叭叭蟲蟲、美美觀觀獨獨縮縮蟲蟲、椎椎尾尾水水輪輪蟲蟲、臂臂尾尾水水輪輪蟲蟲及及櫛櫛蝦蝦等等。*3 底

12、底泥泥已已部部分分無無機機化化，滋滋生生了了很很多多顫顫蚯蚯蚓蚓。17類類型型外外觀觀BIP生生物物特特征征河河流流流流向向-中中污污帶帶1 有有機機物物較較少少，BOD 和和懸懸浮浮物物含含量量低低，溶溶解解氧氧濃濃度度升升高高；2 NH3和和H2S分分別別氧氧化化為為N03和和 S042-，兩兩者者含含量量均均減減少少。 8201 細(xì)細(xì)菌菌數(shù)數(shù)量量減減少少，每每毫毫升升水水只只有有幾幾萬萬個個。2 藻藻類類大大量量繁繁殖殖，水水生生植植物物出出現(xiàn)現(xiàn)。*3 原原生生動動物物有有固固著著型型纖纖毛毛蟲蟲如如：獨獨縮縮蟲蟲、聚聚縮縮蟲蟲等等活活躍躍，輪輪蟲蟲、浮浮游游甲甲殼殼動動物物及及昆昆蟲蟲

13、出出現(xiàn)現(xiàn)。18類類型型外外觀觀BIP生生物物特特征征河河流流流流向向 寡寡污污帶帶1 有有機機物物全全部部無無機機化化，BOD 和和懸懸浮浮物物含含量量極極低低，水水的的渾渾濁濁度度低低，溶溶解解氧氧恢恢復(fù)復(fù)到到正正常常含含量量。2 H2S消消失失；3 河河流流自自凈凈過過程程已已完完成成的的標(biāo)標(biāo)志志 081 細(xì)細(xì)菌菌極極少少；2 出出現(xiàn)現(xiàn)魚魚腥腥藻藻、硅硅藻藻、黃黃藻藻、鐘鐘蟲蟲、變變形形蟲蟲、旋旋輪輪蟲蟲、浮浮游游甲甲殼殼動動物物、 水水生生植植物物及及魚魚。 *19 提問：提問：水體能自凈我們?yōu)槭裁催€要進(jìn)行廢水的控制與水體能自凈我們?yōu)槭裁催€要進(jìn)行廢水的控制與處理呢？處理呢？ 自凈自凈速度

14、有限速度有限，我們常常沒有足夠的時間去等待我們常常沒有足夠的時間去等待，各，各行各業(yè)都需要合格的水源，而可供選擇的水源又是十行各業(yè)都需要合格的水源，而可供選擇的水源又是十分有限的分有限的。 預(yù)防為主預(yù)防為主各國制定的污廢水排放標(biāo)準(zhǔn)主要各國制定的污廢水排放標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)就依據(jù)就是自然水體中微生物的凈化能力是自然水體中微生物的凈化能力。 微生物在凈化不同污染物的具體機理是人微生物在凈化不同污染物的具體機理是人工強化的依據(jù)工強化的依據(jù)第七章第七章 需要人工手段控制污染物排量及強化水需要人工手段控制污染物排量及強化水體污染物去除速度。體污染物去除速度。20水體自凈及污染水體的微生物生態(tài)水體自凈及污染水體

15、的微生物生態(tài)污染水體的微生物生態(tài)污染水體的微生物生態(tài)第二節(jié)第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布微生物在自然及人為環(huán)境中的分布特特 征征多污帶多污帶-中污帶中污帶-中污帶中污帶寡污帶寡污帶水色暗灰色，很渾濁灰色，較渾濁渾濁渾濁度低BOD高減少,有懸浮物減少,懸浮物少極少,懸浮極少溶解氧含量極低（或無）少升高恢復(fù)正常氣體H2S、CO2和CH4NH3、H2S氨及H2S減少H2S消失細(xì)菌數(shù)量幾億/毫升幾千萬/毫升幾萬/毫升極少微生物種類特點（兼）厭氣性硫酸還原菌產(chǎn)甲烷菌藻類及原生動物出現(xiàn)藻類大量繁殖纖毛蟲活躍魚腥藻、硅藻、黃藻、鐘蟲、變形蟲動物類型寡毛類（顫蚯蚓） 顫蚯蚓，增多輪蟲、浮游甲殼動物輪蟲

16、、浮游甲殼動物增多顯花植物無無出現(xiàn)增多魚類無無無有底泥大量的有機質(zhì)部分無機化大量無機化213. 飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 大腸菌群：大腸菌群：3個個/L 細(xì)菌總數(shù)：細(xì)菌總數(shù)：100個個/ml4. 水體中微生物的影響因素水體中微生物的影響因素 營養(yǎng)、溫度、溶解氧營養(yǎng)、溫度、溶解氧5. 人類活動對水體的影響人類活動對水體的影響6. 保護水資源保護水資源22 通常不直接檢測通常不直接檢測 水中存在病原菌的可能性很小，其他各種細(xì)菌的種類卻很多，水中存在病原菌的可能性很小，其他各種細(xì)菌的種類卻很多，要排除一切細(xì)菌而單獨直接檢出某種病原菌來，在要排除一切細(xì)菌而單獨直接檢出某種病原菌來，在培養(yǎng)分離培

17、養(yǎng)分離技術(shù)上較為復(fù)雜，需較多的人力和較長的時間。技術(shù)上較為復(fù)雜，需較多的人力和較長的時間。 間接病原菌測定間接病原菌測定是否有腸是否有腸道正常細(xì)菌道正常細(xì)菌若若檢出，則表明水檢出，則表明水被糞便所污染，被糞便所污染，則有則有腸道病原菌的腸道病原菌的大腸菌群大腸菌群（作為腸道正常菌的代表）（作為腸道正常菌的代表）存存在及數(shù)量在及數(shù)量。23大腸菌群做為指示菌大腸菌群做為指示菌? 致病菌數(shù)量少致病菌數(shù)量少,檢測不便檢測不便,所以選和它相所以選和它相似的似的非致病菌非致病菌作間接指標(biāo)作間接指標(biāo) 大腸菌群是人腸道中的正常寄生菌大腸菌群是人腸道中的正常寄生菌,數(shù)數(shù)量最大量最大,對人較安全對人較安全 在環(huán)境

18、中的在環(huán)境中的存活時間存活時間與致病菌相近與致病菌相近 檢測技術(shù)簡便檢測技術(shù)簡便24生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 我國飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)： 3個大腸菌群/1L飲水 100個細(xì)菌總數(shù)/1ml飲水25 提問：你知道的水的消毒方法有哪些？（一）煮沸法原理：直接破壞病原菌的蛋白質(zhì)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 我國水廠經(jīng)常使用的消毒劑是液氯，歐美國家有些用ClO2或用臭氧消毒。常用的含氯消毒劑有哪些？27 （三）臭氧消毒優(yōu)點：速率高，不造成異臭、異味、提高溶解氧量。缺點：無余量，無后續(xù)殺菌能力；須使用臭氧發(fā)生器，費用高 （四）H2O2消毒主要用于

19、凈化程度高的飲用水消毒 （五）紫外輻射消毒適用于小規(guī)模水廠飲用水或游泳池循環(huán)水的消毒 （六）微電解消毒微電解水產(chǎn)生具有強氧化能力的活性氧應(yīng)用于優(yōu)質(zhì)水的消毒28三、土壤中的微生物三、土壤中的微生物（一）土壤與微生物相互作用（一）土壤與微生物相互作用1、微生物對土壤的作用：、微生物對土壤的作用：（1）微生物是土壤形成的先驅(qū)生物）微生物是土壤形成的先驅(qū)生物 （2）為植物生長提供有效氮源。）為植物生長提供有效氮源。 第二節(jié)第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布微生物在自然及人為環(huán)境中的分布2、土壤對微生物的作用、土壤對微生物的作用 土壤是微生物良好的生活場所。土壤是微生物良好的生活場所。29（二）土壤

20、中微生物的分布（二）土壤中微生物的分布1、土壤剖面結(jié)構(gòu)與微生物垂直分布、土壤剖面結(jié)構(gòu)與微生物垂直分布有機質(zhì)層有機質(zhì)層淀積層淀積層碳酸鹽積累碳酸鹽積累疏松母質(zhì)疏松母質(zhì)淋溶層淋溶層土體層土體層第二節(jié)第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布微生物在自然及人為環(huán)境中的分布三三、土壤中的微生物、土壤中的微生物微生物對土壤的作用：微生物對土壤的作用：土壤自凈土壤自凈 和和土壤生物修復(fù)土壤生物修復(fù)30（三）土壤微生物的分離和計數(shù)（三）土壤微生物的分離和計數(shù) 稀釋平板法稀釋平板法 稀釋法稀釋法 （四）土壤的衛(wèi)生微生物學(xué)檢測（四）土壤的衛(wèi)生微生物學(xué)檢測 細(xì)菌總數(shù)細(xì)菌總數(shù) 大腸菌群值大腸菌群值 產(chǎn)氣莢膜桿菌產(chǎn)氣莢膜

21、桿菌 嗜熱菌嗜熱菌 芽胞菌和非芽孢菌的比值測定芽胞菌和非芽孢菌的比值測定31第二節(jié)第二節(jié) 微生物在自然及人為環(huán)境中的分布微生物在自然及人為環(huán)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、活性污泥中的原生動物、活性污泥中的原生動物活性污泥的成熟度與原生動物的種類分布活性污泥的成熟度與原生動物的種類分布活性污泥逐步成熟游動型纖毛蟲肉足類鞭毛類爬行型纖毛蟲附著型纖毛蟲321、偏利共棲：、偏利共棲： 一群微生物得益，而另一群體不受影響。（普遍）一群微生物得益，而另一群體不受影響。（普遍）氨化氨化細(xì)菌細(xì)菌亞硝酸菌亞硝酸菌有機氮有機氮氨態(tài)氮氨態(tài)氮亞硝酸亞硝酸氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用第三節(jié)

22、第三節(jié) 微生物之間的相互作用微生物之間的相互作用332、互利共棲：、互利共棲：兩個群體相互協(xié)作，達(dá)到在某一生境中共同生存的目的。兩個群體相互協(xié)作，達(dá)到在某一生境中共同生存的目的。H2S硫酸鹽硫酸鹽硫酸鹽硫酸鹽還原菌還原菌綠硫綠硫細(xì)菌細(xì)菌第三節(jié)第三節(jié) 微生物之間的相互作用微生物之間的相互作用343、共生：、共生： 兩個群體形成具有特殊結(jié)構(gòu)、功能和絕對互利關(guān)系的高度專一的共生體。兩個群體形成具有特殊結(jié)構(gòu)、功能和絕對互利關(guān)系的高度專一的共生體。 地衣：是由地衣：是由藻類或藍(lán)細(xì)菌藻類或藍(lán)細(xì)菌與與真菌真菌形成的共生體形成的共生體光合作用運輸?shù)V質(zhì)營養(yǎng)第三節(jié)第三節(jié) 微生物之間的相互作用微生物之間的相互作用354、競爭：、競爭：兩個或多個群體共同依賴同一個生長基質(zhì)或環(huán)境因素，結(jié)果一方或兩方的兩個或多個群體共同依賴同一個生長基質(zhì)或環(huán)境因素，結(jié)果一方或兩方的群體大小或生長率受到限制的現(xiàn)象。群體大小或生長率受到限制的現(xiàn)象。根瘤菌接種劑與土壤中的土著性根瘤菌的競爭關(guān)系根瘤菌接種劑