第7章 微生物生態(tài)課件

第七章微生物的生態(tài)

地球上有生命活動(dòng)的范圍，統(tǒng)稱為生物圈（biosphere），它是地球上全部生活有機(jī)體與其環(huán)境相互作用的統(tǒng)一整體。一切生物，包括微生物，在生物圈內(nèi)的分布情況都有一定的規(guī)律，它們的分布除直接受環(huán)境因子的影響外，還由生物本身所具有的適應(yīng)性決定。

微生物生態(tài)就是研究處于環(huán)境之中的微生物，和與微生物相聯(lián)系的物理、化學(xué)和生物等環(huán)境條件，以及它們之間的相互關(guān)系。第7章微生物生態(tài)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)

第二節(jié)

土壤微生物生態(tài)

第三節(jié)空氣微生物生態(tài)

第四節(jié)水體微生物生態(tài)

第7章微生物生態(tài)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)基本知識(shí)概念

生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）－在一定時(shí)間和空間范圍內(nèi)存在的各種生物體和非生物環(huán)境相互依存相互制約，通過能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)所組成的自然體。簡稱生態(tài)系統(tǒng)?？捎霉奖硎荆?/p>

生態(tài)系統(tǒng)＝生物群落＋環(huán)境條件第7章微生物生態(tài)

個(gè)體（individual）－指某一具體的生物單個(gè)個(gè)體，具有生長、發(fā)育、繁殖和死亡的過程，如一匹馬、一個(gè)細(xì)菌，是組成種群的單位。

種群（population)－是生活在同一特定空間或區(qū)域的同一生物種的所有個(gè)體的集合體，是生物群落的組成單位。

群落（Community）－生活在同一特定空間或區(qū)域的所有生物種群的集合體，是生態(tài)系統(tǒng)的組成部分。

食物鏈（Foodchain）－生產(chǎn)者（植物）所固定的能量和物質(zhì)，通過一系列取食和被食的關(guān)系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，各種生物按其食物關(guān)系排列的鏈狀順序稱為食物鏈。

有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)中的幾個(gè)名詞：第7章微生物生態(tài)2.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

2.1結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境條件能源：太陽輻射生物代謝產(chǎn)物：CO2、O2、H2O、無機(jī)鹽媒質(zhì)：水、大氣、土壤基質(zhì)：砂、巖石、泥土其他環(huán)境條件：溫度、pH……生物群落生產(chǎn)者：植物群落、藻類、光合細(xì)菌及化能自養(yǎng)菌消費(fèi)者：動(dòng)物群落分解者或轉(zhuǎn)化者：異養(yǎng)微生物、原生動(dòng)物及微型后生動(dòng)物第7章微生物生態(tài)

2.2生態(tài)系統(tǒng)的功能（１）物質(zhì)生產(chǎn)：6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O（２）能量流動(dòng)：太陽能→有機(jī)物（化學(xué)能）

〔植物→食草動(dòng)物→食肉動(dòng)物〕

（３）物質(zhì)循環(huán)：無機(jī)物→光合產(chǎn)物→食草動(dòng)物→食肉動(dòng)物→微生物轉(zhuǎn)化→無機(jī)物（４）信息傳遞：物理信息：聲、光、色等?；瘜W(xué)信息：酶、維生素、生長素、抗生素等。第7章微生物生態(tài)分解者第7章微生物生態(tài)

3、食物鏈和食物網(wǎng)

（1）食物鏈（Foodchain）

生產(chǎn)者（植物）所固定的能量和物質(zhì)，通過一系列取食和被食的關(guān)系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，各種生物按其食物關(guān)系排列的鏈狀順序稱為食物鏈。

水體生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈如：

浮游植物一浮游動(dòng)物一食草性魚類一食肉性魚類。第7章微生物生態(tài)牧食鏈：光能→生產(chǎn)者→初級(jí)消費(fèi)者→次級(jí)消費(fèi)者→頂級(jí)消費(fèi)者

（綠色植物）（食草動(dòng)物）（食肉動(dòng)物）（大型動(dòng)物）腐屑鏈：動(dòng)植物殘?bào)w、排泄物→小型初級(jí)分解者→食微生物者→小型動(dòng)物

（M）污水處理中的食物鏈：有機(jī)物→微生物→原生動(dòng)物→微型后生動(dòng)物

（細(xì)菌、藻類）（鐘蟲）（輪蟲）第7章微生物生態(tài)（2）食物網(wǎng)（Foodweb）

食物鏈被此交錯(cuò)連結(jié)，形成一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這就是食物網(wǎng)。

一般地說，具有復(fù)雜食物網(wǎng)的生態(tài)系統(tǒng)，一種生物的消失不致引起整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的失調(diào)，但食物網(wǎng)簡單的系統(tǒng)，尤其是在生態(tài)系統(tǒng)功能上起關(guān)鍵作用的種，一旦消失或受嚴(yán)重破壞，就可能引起這個(gè)系統(tǒng)的劇烈波動(dòng)。第7章微生物生態(tài)第7章微生物生態(tài)4.生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律

林德曼效率（十分之一轉(zhuǎn)化規(guī)律）：這是R.L.Lindeman在經(jīng)典能流研究中提出的，它相當(dāng)于同化效率、生長效率和消費(fèi)效率的乘積。但也有學(xué)者把營養(yǎng)級(jí)間的同化能量之比值視為林德曼效率。水生植物所含能量

1864千克浮游動(dòng)物191.8千卡底棲動(dòng)物21.1千卡

魚2.5克干重湖水生態(tài)錐體

根據(jù)林德曼測量結(jié)果，這個(gè)比值大約為1/10，曾被認(rèn)為是一項(xiàng)重要的生態(tài)學(xué)定律。但這僅是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)近似值，在其他不同的生態(tài)系統(tǒng)中，高則可達(dá)3()％，低則可能只有1％或更低。

第7章微生物生態(tài)

生物富集或生物放大－難降解物積累水體DDT0.00005PPm浮游生物0.04PPm螺0.76魚1.24PPm河鷗5.56PPm銀鷗75PPm第7章微生物生態(tài)

４、

生物圈（地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)）

小生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成大生態(tài)系統(tǒng)，簡單的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，形形色色、豐富多彩的生態(tài)系統(tǒng)組成生物圈。生存在地球陸地以上和海面以下各約10km之間的范圍，包括巖石圈、土壤圈、水圈和大氣圈內(nèi)所有各種生物群落和人及它們生存環(huán)境的總體，叫生物圈，是地球上所有生態(tài)系統(tǒng)的總和。第7章微生物生態(tài)5.生態(tài)平衡5.1概念

生態(tài)平衡－生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到成熟階段，它的結(jié)構(gòu)與功能，包括生物種類與組成，各種群數(shù)量比例以及能量與物質(zhì)的輸入輸出等，都處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，這種狀態(tài)就叫生態(tài)平衡。第7章微生物生態(tài)5.2生態(tài)平衡特點(diǎn)動(dòng)態(tài)平衡總生物量最大有一定調(diào)節(jié)和修復(fù)的能力生態(tài)閾限

生態(tài)閾限－生態(tài)系統(tǒng)對(duì)來自自然界或人類施加干擾的最大限度的調(diào)節(jié)能力稱生態(tài)閾限。第7章微生物生態(tài)

生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)

生態(tài)系統(tǒng)的自行調(diào)節(jié)能力是有限度的，超越了生態(tài)閾限，自行調(diào)節(jié)能力的降低或喪失就會(huì)導(dǎo)致一系列連鎖反應(yīng)：各生物群落的種類和數(shù)量減少，各生物群落間的數(shù)量比例失調(diào)，能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)發(fā)生障礙，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)平衡失調(diào)。破壞生態(tài)平衡的因素有：自然因素人為因素

第7章微生物生態(tài)6.生態(tài)系統(tǒng)的分類

在自然界中，小至一滴水、一截朽木、一堆畜糞、一塊花壇，大至湖泊、海洋、草原、森林、農(nóng)田、工礦、城市，甚至整個(gè)生物圈，均可視為大小不等的生態(tài)系統(tǒng)。6.1從物理角度分封閉系統(tǒng)隔離系統(tǒng)開放系統(tǒng)第7章微生物生態(tài)

自然生態(tài)系統(tǒng)

6.2從人對(duì)系統(tǒng)的影響

人工生態(tài)系統(tǒng)

河水生態(tài)系統(tǒng)

淡水生態(tài)系統(tǒng)水體生態(tài)系統(tǒng)湖泊生態(tài)系統(tǒng)6.3據(jù)生存環(huán)境海水生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)第7章微生物生態(tài)

動(dòng)物生態(tài)系統(tǒng)6.4據(jù)生物群落植物生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)微生物生態(tài)系統(tǒng)空氣微生物生態(tài)系統(tǒng)水體微生物生態(tài)系統(tǒng)第7章微生物生態(tài)海洋生態(tài)系統(tǒng)外海帶淺海帶陸地生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)湖泊生態(tài)系統(tǒng)第7章微生物生態(tài)第7章微生物生態(tài)6.5地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)－生物圈生物圈：指地球上有生命的那一部分，即生物及其生命活動(dòng)所集中的范圍，它包括各種生物有機(jī)體的總和，也包括生物賴以生存的環(huán)境在內(nèi)。生物圈：生存在地球陸地以上和海面以下各約10km之間的范圍，包括巖石圈、土壤圈、水圈和大氣圈內(nèi)所有生物群落和人以及它們生存環(huán)境的總體，叫生物圈。它本身是一個(gè)巨大的精密的生態(tài)系統(tǒng)，是地球上所有生態(tài)系統(tǒng)的總和。生態(tài)系統(tǒng)是生物圈的組成部分與基本單元。第7章微生物生態(tài)第二節(jié)土壤微生物生態(tài)一、土壤的生態(tài)條件

營養(yǎng)：有機(jī)營養(yǎng)、無機(jī)營養(yǎng)

pH：3.5~8.5適合大多數(shù)微生物生長

滲透壓：0.3~o.6MPa有利于微生物攝取營養(yǎng)

氧氣和水：在孔隙率為30%~50%、排水通暢的土壤中，各組分的體積分別是：土粒50%；空氣10%（O2占空氣體積的7%~8%）；水40%。

溫度：保溫強(qiáng)，四季變化不大，微生物可生長。

保護(hù)層：幾毫米厚的表土層是保護(hù)層，使土壤中的微生物免遭太陽光中紫外輻射的直接照射致死。第7章微生物生態(tài)

二、微生物在土壤中的種類、數(shù)量與分布

(一)土壤中微生物的種類和數(shù)量

土壤肥力影響：土壤中有機(jī)物含量是衡量土壤肥力的指標(biāo)之一。土壤分為肥土和貧瘠土。肥土中每克土含幾億至幾十億個(gè)微生物，貧瘠土每克土含幾百萬至幾千萬個(gè)微生物。土壤微生物以細(xì)菌量最大，占70%～90％。

細(xì)菌25×108個(gè)/g(土)，

放線菌70×104個(gè)／g(土)，

真菌40×104個(gè)／g(土)，

藻類5.0×104個(gè)／g(土)，

原生動(dòng)物3.0×104個(gè)／g(土)。

第7章微生物生態(tài)

土壤酸堿度影響：根據(jù)土壤pH的高、低，有中性土、堿性土和酸性土之分。pH的變化引起微生物的種類和數(shù)量的變化，中性土和偏堿性土適合細(xì)菌和放線菌生長，酸性土適合霉菌和酵母菌生長。

西北黑壚土：細(xì)菌2000×104個(gè)／g(土)，壚放線菌710×104個(gè)／g(土)，真菌7.5×103個(gè)／g(土)。

粵南紅壤：細(xì)菌62×104個(gè)／g(土)，

(酸性)放線菌60×104個(gè)／g(土)，真菌6.0×104個(gè)／g(土)?？梢姡谌魏瓮临|(zhì)中都以細(xì)菌量最多，放線菌次之，真菌再次之，藻類、原生動(dòng)物和微型動(dòng)物等依次排列。

(一)土壤中微生物的種類和數(shù)量第7章微生物生態(tài)（二）微生物在土壤中的分布特點(diǎn)（１）土壤是微生物最適生存環(huán)境(肥土：幾億～幾十億個(gè)微生物/克土；貧瘠土：幾百萬～幾千萬個(gè)微生物/克土）（２）微生物在土壤中分布呈季節(jié)變化，春秋季高峰（種類、數(shù)量）。（３）細(xì)菌數(shù)>放線菌>真菌>藻類>原生動(dòng)物>后生動(dòng)物（４）土壤中微生物的水平分布取決于碳源，垂直分布與紫外輻射、營養(yǎng)、水、溫度、O2有關(guān)。第7章微生物生態(tài)

土壤中微生物的種類：

按對(duì)氧的需求分：中溫好氧和兼性厭氧菌。以生化功能分：氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、固氮細(xì)菌(根瘤菌和褐球固氮菌)、纖維素分解菌、硫細(xì)菌、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌及鐵細(xì)菌等。其中以芽孢桿菌為最多，如需氧芽孢桿菌、厭氧芽孢桿菌、產(chǎn)色芽孢桿菌和不產(chǎn)色芽孢桿菌、腐生性球狀菌群。放線菌有諾卡氏菌屬、鏈霉菌屬和小單胞菌屬。霉菌有分解纖維素、木質(zhì)素、果膠及蛋白質(zhì)的屬和種。霉菌的菌絲體積累在土壤中起改良土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的作用。酵母菌多在果園、養(yǎng)蜂場、葡萄園等土壤中分解糖類物質(zhì)。藻類有硅藻、綠藻和固氮藍(lán)藻。節(jié)桿菌屬和諾卡氏菌屬不受土壤中動(dòng)、植物殘?bào)w數(shù)量的影響，相對(duì)穩(wěn)定地存在于土壤中而被稱為“土著”菌群，有一部分假單胞菌屬、芽孢桿菌屬和一些放線菌隨土壤動(dòng)、植物殘?bào)w數(shù)量變化而變化。

第7章微生物生態(tài)土壤中微生物的種類：

按對(duì)氧的需求分：中溫好氧和兼性厭氧菌。以生化功能分：氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、固氮細(xì)菌(根瘤菌和褐球固氮菌)、纖維素分解菌、硫細(xì)菌、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌及鐵細(xì)菌等。其中以芽孢桿菌為最多，如需氧芽孢桿菌、厭氧芽孢桿菌、產(chǎn)色芽孢桿菌和不產(chǎn)色芽孢桿菌、腐生性球狀菌群。放線菌有諾卡氏菌屬、鏈霉菌屬和小單胞菌屬。霉菌有分解纖維素、木質(zhì)素、果膠及蛋白質(zhì)的屬和種。霉菌的菌絲體積累在土壤中起改良土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的作用。酵母菌多在果園、養(yǎng)蜂場、葡萄園等土壤中分解糖類物質(zhì)。藻類有硅藻、綠藻和固氮藍(lán)藻。節(jié)桿菌屬和諾卡氏菌屬不受土壤中動(dòng)、植物殘?bào)w數(shù)量的影響，相對(duì)穩(wěn)定地存在于土壤中而被稱為“土著”菌群，有一部分假單胞菌屬、芽孢桿菌屬和一些放線菌隨土壤動(dòng)、植物殘?bào)w數(shù)量變化而變化。

第7章微生物生態(tài)細(xì)菌種類Hiltner的測定結(jié)果Lohnis的測定結(jié)果分解蛋白質(zhì)的異養(yǎng)細(xì)菌（氨化細(xì)菌）尿素分解細(xì)菌硝化細(xì)菌脫氮細(xì)菌固氮細(xì)菌37550.750.0025437.550.550.0388

表7-11g土壤中各種生化功能細(xì)菌的數(shù)量單位：104個(gè)/g（土）

用生活污水灌溉的農(nóng)田或土地處理場，1g土壤中不同生化功能的細(xì)菌數(shù)如表7-1所示。第7章微生物生態(tài)三、土壤自凈和污染土壤微生物生態(tài)（一）土壤自凈

土壤自凈：土壤對(duì)施入其中一定負(fù)荷的有機(jī)物或有機(jī)污染物具有吸附和自然降解能力，通過各種物理、生化過程，自動(dòng)分解污染物，使土壤恢復(fù)到原有水平的凈化過程，稱土壤自凈。

機(jī)理：當(dāng)污水、有機(jī)固體廢物施入土壤后，各種物質(zhì)（有毒和無毒）先被土壤吸附，隨后被微生物和小動(dòng)物部分或全部降解為穩(wěn)定的無毒的無機(jī)物。

環(huán)保利用：污水生物處理中的生物膜法就是土壤自凈的人工強(qiáng)化。第7章微生物生態(tài)（二）污染土壤的微生物生態(tài)

誘發(fā)產(chǎn)生微生物新品種：污（廢）水長期灌溉土地會(huì)引起土著微生物區(qū)系和數(shù)量的改變，并誘導(dǎo)產(chǎn)生分解各種污染物的微生物新品種。污水灌溉不能超過土壤的自凈能力，否則會(huì)造成土壤污染。有毒廢水不可農(nóng)田灌溉和土地處理。為了避免毒物進(jìn)入食物鏈，工業(yè)廢水以灌溉非食用的經(jīng)濟(jì)作物為好。第7章微生物生態(tài)四、土壤污染和土壤生物修復(fù)4.1土壤污染來源（1）有毒廢水的農(nóng)田灌溉（2）有毒廢水的土地處理（3）固體廢棄物的堆放和填埋等的滲濾液（4）地下儲(chǔ)油罐泄漏以及噴灑農(nóng)藥。主要污染物質(zhì)有：農(nóng)藥、石油烴類（苯、二甲苯、甲苯、酚類）、NH3、重金屬等。4.2不良后果（1）改變土地理化性狀，使土壤鹽堿化、板結(jié)。（2）毒害植物、微生物，破壞土壤生態(tài)平衡。（3）有毒物質(zhì)被植物富集→食物鏈→人體，或通過各種渠道隨水源進(jìn)入人體。（4）各種病原微生物、寄生蟲卵，通過各種途徑→水體→人體。第7章微生物生態(tài)4.3土壤生物修復(fù)4.3.1概念

利用土壤中天然的微生物資源或人為投加目的菌株，甚至用構(gòu)建的特異降解功能菌投加到各污染土壤中，將滯留的污染物快速降解和轉(zhuǎn)化，使土壤恢復(fù)其天然功能。4.3.2土壤生物修復(fù)技術(shù)土壤修復(fù)的工作步驟：

（１）調(diào)查污染地的本底資料（２）制訂治理方案，進(jìn)行適當(dāng)?shù)目尚行栽囼?yàn)（３）技術(shù)實(shí)施第7章微生物生態(tài)土壤修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵（１）微生物種

“土著”微生物從污染土壤中選育優(yōu)勢(shì)菌種質(zhì)粒育種或基因工程構(gòu)建菌種（２）微生物營養(yǎng)：參照：

一般土壤微生物碳氮比：25:1、污水好氧生物處理碳氮比：BOD5:N:P=100:5:1第7章微生物生態(tài)（３）溶解氧

土壤的結(jié)構(gòu)、土質(zhì)不同，污染物數(shù)量不等，其中的溶解氧量隨之不同。通氣良好的土壤溶解氧5mg/L左右，黏土和積水土溶解氧極低，加上有污染物，溶解氧更低。為保證好氧微生物和兼性厭氧微生物旺盛生長，有效分解污染物，用鼓風(fēng)機(jī)向地下鼓風(fēng)，使微生物對(duì)污染物的好氧分解有足夠的氧量。鼓風(fēng)可使土壤溶解氧達(dá)8～12mg/L。通純氧可達(dá)50mg/L。若含有較多的苯和低碳烷基苯，則需更多溶解氧如20～200mg/L，才能滿足微生物需要，苯等污染物才能被氧化徹底。第7章微生物生態(tài)采取措施促進(jìn)土壤微生物降解污染物：

①投加適量表面活性劑：多數(shù)污染物為非水溶性，不容易與微生物混合、接觸，影響微生物吸附、吸收污染物。投加適量的表面活性劑，幫助微生物吸收污染物。

②投加高效降解菌為土著微生物解毒：為避免污染物抑制“土著”微生物，先投加高效降解菌分解污染物，為土著微生物解除毒性。通過一段適應(yīng)期，“土著”微生物才能發(fā)揮降解作用。

③還需加刺激微生物生長的藥物：如適量（100～200mg/L）的H2O2有增氧作用，釋放O2，為好氧微生物和兼性厭氧微生物提供更多的最終電子受體，促進(jìn)微生物快速生長。加速污染物分解。

第7章微生物生態(tài)（４）微生物的環(huán)境因子

適量的水、pH和溫度對(duì)于土壤的微生物修復(fù)也有很大的影響。第7章微生物生態(tài)4.3.3土壤生物修復(fù)工程

（１）微生物修復(fù)法①原位生物修復(fù)

原位生物修復(fù)是將受污染土壤在原地處理。適于：

污染面積大、污染不嚴(yán)重的土壤修復(fù)。特點(diǎn)：原位生物修復(fù)工藝簡單，費(fèi)用低，但處理速度慢。第7章微生物生態(tài)

方法：土壤基本不被攪動(dòng)，對(duì)土壤的水飽和區(qū)加入營養(yǎng)鹽、氧源（多為H2O2）；注入微生物以提高生物降解的能力。在污染區(qū)原地鉆一組注水井，用泵注入微生物、水和營養(yǎng)物，通入空氣。另外鉆一組抽水井，用抽水泵抽取地下水，使地下水呈流動(dòng)狀態(tài)，促使微生物和營養(yǎng)物均勻分布。地下水經(jīng)過4～6月處理后，恢復(fù)到原來水平，加入土壤改良劑，地下水就可循環(huán)使用。第7章微生物生態(tài)生物通風(fēng)

生物通風(fēng)是改進(jìn)和強(qiáng)化原位修復(fù)的一種方法，用于處理因儲(chǔ)油罐泄漏而污染的土壤。與原位處理不同的是氣體流動(dòng)，氣體發(fā)生變化。如圖：第7章微生物生態(tài)②異位生物修復(fù)a.現(xiàn)場處理法：以土壤耕作方式處理

方法：將含污染廢物的土壤施在土壤上，通過施肥、灌溉和加石灰等措施，進(jìn)行耕作翻土以改善土壤的通氣狀況，保持最合適氧量、水分和pH，依賴土著微生物的作用，降解施在土層中的污染物。為提高處理效果可投加馴化的微生物增強(qiáng)降解作用。

第7章微生物生態(tài)b.預(yù)制床（挖掘堆置）法

方法：事先挖掘一定形狀和規(guī)模的預(yù)制床（類似固體廢物的填埋），鋪設(shè)濾液收集管道、水循環(huán)管道系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。在預(yù)制床的底部鋪上滲透性低的物質(zhì)，如高密度的聚乙烯或黏土。再將污染土壤轉(zhuǎn)移到預(yù)制床上，通過施肥、灌溉、調(diào)節(jié)pH，適當(dāng)添加表面活性劑，再加入微生物降解其中的污染物。第7章微生物生態(tài)c.堆置處理法：類似有機(jī)固體廢物的堆肥d.生物反應(yīng)器法：生物泥漿反應(yīng)器處理

生物反應(yīng)器的處理過程：先將污染土壤挖出，以土水比1∶2的比例與水混合為泥漿，然后轉(zhuǎn)送入反應(yīng)器內(nèi)。加入經(jīng)馴化的微生物、營養(yǎng)鹽及表面活性劑以提高降解速率，溫度控制在20～25℃。并通空氣。其內(nèi)有攪拌裝置，可使土壤、微生物等充分混合，因而處理速度較快，效果好。第7章微生物生態(tài)e.厭氧生物修復(fù)法：如在土壤泥漿反應(yīng)器中，投加厭氧顆粒污泥修復(fù)芳香烴污染的土壤。第7章微生物生態(tài)（2）植物修復(fù)技術(shù)

利用植物對(duì)某些污染物的超強(qiáng)吸附、積累，對(duì)某些污染物的植物代謝、轉(zhuǎn)化與礦化，植物根吸收、根分泌物與根際、根系微生物對(duì)污染物代謝、轉(zhuǎn)化與礦化，兩者的共代謝增強(qiáng)降解污染物的活性，加速土壤污染物的降解過程。

例：苜蓿草、蒲公英、龍葵、小白酒花等具有超富集能力，對(duì)鎘、鎘－鉛－銅－鋅復(fù)合污染物耐性均較強(qiáng)，對(duì)鎘有較高的吸附能力。第7章微生物生態(tài)污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)的作用：

植物提?。菏抢弥参镂辗e累污染物，待收獲后再進(jìn)行處理。其處理方法有：熱處理、微生物處理和化學(xué)處理。

植物降解：植物降解是利用植物根系吸收、根際和根系微生物將污染物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。

植物穩(wěn)定化：是植物的根系和土壤的共同作用下，將污染物固定，以減少其對(duì)生物與環(huán)境的危害。

第7章微生物生態(tài)植物生物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)：利用太陽能作動(dòng)力，處理費(fèi)用低，減少場地破壞等。據(jù)美國實(shí)踐，每年每立方米的處理費(fèi)為0.02～1.00美元，比物理化學(xué)處理的費(fèi)用低許多。第7章微生物生態(tài)第三節(jié)空氣微生物生態(tài)一、空氣的生態(tài)條件空氣的特點(diǎn)：較強(qiáng)的紫外輻射；空氣干燥；溫度變化大；缺乏營養(yǎng)。不宜微生物生長繁殖，是微生物暫時(shí)停留和傳播的場所。第7章微生物生態(tài)

二、空氣微生物的種類、數(shù)量和分布

1、空氣微生物的種類

空氣微生物沒有固定的類群，在空氣中存活時(shí)間較長的主要有芽孢桿菌、霉菌和放線菌的孢子、野生酵母菌、原生動(dòng)物及微型后生動(dòng)物的胞囊。

從高空分離到的細(xì)菌有：產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、八疊球菌屬、冠氏桿菌屬、小球菌屬。霉菌有曲霉屬、鏈格孢菌屬、枝孢屬、單孢枝霉屬及青霉屬。

室內(nèi)空氣中存在多種致病微生物。此外，還有白色葡萄球菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌(即銅綠假單胞菌)、沙門氏菌、大腸桿菌、白喉?xiàng)U菌、肺炎球菌及結(jié)核桿菌、軍團(tuán)菌、病毒粒子、阿米巴(變形蟲)胞囊、立克次氏體等。第7章微生物生態(tài)2.微生物來源：塵土飛揚(yáng)、小水滴飛濺、人及動(dòng)物的干燥脫落物、咳嗽、打噴嚏等3.微生物分布室外：環(huán)境衛(wèi)生、綠化程度室內(nèi)：人員密度、空氣流通狀況、室內(nèi)衛(wèi)生等。第7章微生物生態(tài)表7－2不同場所上空微生物的數(shù)量單位：CFU/m3(空氣）場所畜舍宿舍城市街道市區(qū)公園海洋上空北緯80?微生物（1～2）×1062×1045×1032001～20第7章微生物生態(tài)三、空氣微生物的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及生物潔凈技術(shù)1.標(biāo)準(zhǔn)

《室內(nèi)空氣細(xì)菌衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T17093-1997）

撞擊法：細(xì)菌總數(shù)≤4000CFU/m3空氣，

沉降法：細(xì)菌總數(shù)≤45CFU/皿（表7-3）?？諝馕⑸镄l(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)：

a.浮游細(xì)菌（附著在塵粒上，漂浮在空氣中的細(xì)菌）數(shù)

b.降落細(xì)菌數(shù)

空氣污染的指示菌：綠色鏈球菌第7章微生物生態(tài)表7-3我國室內(nèi)空氣細(xì)菌衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)表7-4日本建議以細(xì)菌總數(shù)為評(píng)價(jià)空氣的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)單位：CFU/m3測定方法和標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目細(xì)菌總數(shù)備注撞擊法[CFU/m3(空氣)]沉降法(CFU/皿)一般的室內(nèi)空氣10萬級(jí)空氣凈化車間的空氣10萬級(jí)空氣凈化車間內(nèi)的物體表面≤4000≤500≤45

≤10CFU/cm2GB/T17093-1997清潔程度細(xì)菌總數(shù)最清潔的空氣（有空調(diào)）清潔空氣普通空氣臨界環(huán)境輕度污染嚴(yán)重污染1～2<3031～125≈150<300>301第7章微生物生態(tài)2.生物潔凈技術(shù)（無菌空氣）

綠化環(huán)境凈化空氣措施搞好室內(nèi)外環(huán)境衛(wèi)生生物潔凈技術(shù)第7章微生物生態(tài)四、空氣微生物檢測

5.2測定方法5.2.1固體法

a.平皿落菌法

b.撞擊法5.2.2液體法5.1測定的細(xì)菌指標(biāo)細(xì)菌總數(shù)綠色鏈球菌病源微生物第7章微生物生態(tài)

四、空氣微生物檢測

我國檢測空氣微生物所用的培養(yǎng)皿有直徑90mm和100mm的規(guī)格。評(píng)價(jià)空氣的清潔程度，需要測定空氣中的微生物數(shù)量和空氣污染微生物。測定的細(xì)菌指標(biāo)有細(xì)菌總數(shù)和綠色鏈球菌，必要時(shí)則測病原微生物。

(一)空氣微生物的測定方法

1.固體法

平皿落菌法（沉降－平板法）

撞擊法(有縫隙采樣器、篩板采樣器、針孔采樣器)

過濾法

(1)

平皿落菌法：將營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基融化后倒入直徑90mm無菌平皿中制成平板。將它放在待測點(diǎn)（通常設(shè)五個(gè)測點(diǎn)），打開皿蓋暴露于空氣5～10min，以待空氣微生物降落在平板表面上，蓋好皿蓋，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h后取出計(jì)菌落數(shù)。即為落菌數(shù)。

第7章微生物生態(tài)

奧梅梁斯基認(rèn)為：5min內(nèi)落在面積100cm2營養(yǎng)瓊脂平板上的細(xì)菌數(shù)和10L空氣中所含的細(xì)菌數(shù)相同?？赏ㄟ^奧梅梁斯基公式換算出浮游細(xì)菌數(shù)。奧氏公式如下：

C＝1000÷(A/100×t×10/5)N

式中：C－空氣細(xì)菌數(shù)；

A－捕集面積,cm2；

t－暴露時(shí)間，min；

N－菌落數(shù)，個(gè)。

簡化后的奧氏公式：

1000×50N

C＝──────

A×t

經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)，用奧氏公式計(jì)算的浮游細(xì)菌濃度比實(shí)測的浮游細(xì)菌少。原因是此公式?jīng)]有考慮塵埃粒子大小、數(shù)量、氣流情況、人員密度和活動(dòng)情況。第7章微生物生態(tài)

(2)撞擊法：以縫隙采樣器(圖7－3)為例，用吸風(fēng)機(jī)或真空泵將含菌空氣以一定流速穿過狹縫(狹縫寬有0.15mm、0.33mm和1mm三種)而被抽吸到營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基平板上。狹縫長度為平皿的半徑，平板與縫的間隙有2mm，平板以一定的轉(zhuǎn)速(1r/min、5～60r/min、60r/min)旋轉(zhuǎn)。通常平板轉(zhuǎn)動(dòng)1周，取出置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)48h，計(jì)菌落數(shù)。圖7-3空氣縫隙采樣接種器

根據(jù)空氣中微生物的密度可調(diào)節(jié)平板轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。采集含菌量高的空氣樣品時(shí)，平板轉(zhuǎn)動(dòng)的速度要比含菌量低的空氣樣品的轉(zhuǎn)速快。根據(jù)取樣時(shí)間和空氣流量算出單位空氣中的含菌量。采樣器的規(guī)格各國不一，按說明書操作。

第7章微生物生態(tài)

2.液體法

液體法是測定空氣中的浮游微生物。

方法：將一定體積的含菌空氣通入無菌蒸餾水或無菌液體培養(yǎng)基中，依靠氣流的洗滌和沖擊使微生物均勻分布在介質(zhì)中，然后取一定量的菌液涂布于營養(yǎng)瓊脂平板上，或取一定量的菌液于無菌培養(yǎng)皿中，倒入10mL融化（45℃）的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，混勻，待冷凝制成平板，置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)48h，取出計(jì)菌落數(shù)。再以菌液體積和通入的空氣量計(jì)算出單位體積空氣中的細(xì)菌數(shù)。

例如：將10m3含菌空氣通入100mL的無菌水中，使10m3空氣中的微生物全部截留在100mL水中。然后取1mL菌液涂布于平板上，若長出100個(gè)菌落，100mL水中共含菌10000個(gè)，即10m3空氣含有10000個(gè)。則1m3空氣含有1000個(gè)。

第7章微生物生態(tài)（二）空氣微生物的檢測點(diǎn)數(shù)、培養(yǎng)溫度和時(shí)間1.檢測點(diǎn)數(shù)

測點(diǎn)越多越準(zhǔn)確，以20~30個(gè)測點(diǎn)為宜，最少5~6個(gè)。第7章微生物生態(tài)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)名稱最少測點(diǎn)數(shù)建議測點(diǎn)數(shù)點(diǎn)距每點(diǎn)測定次數(shù)1987

1987JISB9920

空氣清凈協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)潔凈室中浮游粒子測定方法和潔凈室的評(píng)價(jià)方法

潔凈室性能評(píng)價(jià)指南6

520～30

20～30原則上≤3m,空間太大可放寬原則上≤3m≥3

－表7－6日本有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測點(diǎn)數(shù)的規(guī)定第7章微生物生態(tài)進(jìn)風(fēng)面積（單向流）或室面積（亂流）/m2潔凈度100級(jí)及高于100級(jí)1000級(jí)10000級(jí)100000級(jí)

10102040801002004002～348163240801602361325326312622248102040222223613表7－7按美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E方法計(jì)算的必要測點(diǎn)數(shù)第7章微生物生態(tài)2.培養(yǎng)溫度和時(shí)間

細(xì)菌：31℃~32℃，24h或48h

真菌：29℃，96h第7章微生物生態(tài)

（四）浮游菌最小采樣量和最小沉降面積

為了避免出現(xiàn)“0”粒的概率，確保測定結(jié)果的可靠性，要考慮最小采樣量。同樣，在測降落菌時(shí)，要考慮最小沉降面積?？蓞⒖急?-8和表7-9。

表7-8浮游菌最小采樣量浮游菌上限濃度/（個(gè)·m-2·min-1）計(jì)算最小采樣量/m310510.50.10.050.30.6363060第7章微生物生態(tài)含塵濃度最大值/粒需要直徑90mm培養(yǎng)皿數(shù)0.353.5353503500～350004013421

表7-9落菌法測細(xì)菌所需要的最少培養(yǎng)皿數(shù)（沉降0.5h）

第7章微生物生態(tài)第四節(jié)水體微生物生態(tài)水體分類：

天然水體：海洋、江河、湖泊等

人工水體：水庫、運(yùn)河、下水道、各種污水處理系統(tǒng)微生物種類、分布特點(diǎn)：

a、除土壤外，淡水是第二適合微生物生長的環(huán)境，如細(xì)菌、放線菌等。

b、水體溫度、光照、靜水壓、鹽分、營養(yǎng)物濃度影響水體微生物種類、數(shù)量。

c、地面水微生物種類、數(shù)量最多。地下水因經(jīng)土層過濾，微生物較少，主要有黃桿菌屬、無色桿菌屬。

d、海水中藻類多，微生物種類較淡水少，但總量超過陸地微生物總和，耐鹽、耐高滲透壓、高靜水壓。第7章微生物生態(tài)

一、水體中微生物的來源

（一）水體中固有的微生物（二）來自土壤的微生物（三）來自生產(chǎn)和生活的微生物（四）來自空氣的微生物第7章微生物生態(tài)

一、水體中微生物的來源

（一）水體中固有的微生物

熒光桿菌產(chǎn)紅色和產(chǎn)紫色的靈桿菌不產(chǎn)色的好氧芽孢桿菌產(chǎn)色和不產(chǎn)色的球菌絲狀硫細(xì)菌浮游球衣菌鐵細(xì)菌等水體中固有的微生物第7章微生物生態(tài)

一、水體中微生物的來源

（二）來自土壤的微生物由于雨水沖刷地面，將土壤中的微生物帶到水體中。枯草芽孢桿菌巨大芽孢桿菌氨化細(xì)菌硝化細(xì)菌硫酸鹽還原菌蕈狀芽孢桿菌霉菌等來自土壤的微生物第7章微生物生態(tài)

（三）來自生產(chǎn)和生活的微生物

各種工業(yè)廢水、生活污水和禽畜的排泄物夾帶各種微生物進(jìn)入水體。

大腸桿菌群腸球菌產(chǎn)氣莢膜桿菌各種腐生性細(xì)菌厭氧梭狀芽孢桿菌來自生產(chǎn)和生活的微生物

致病微生物如：霍亂弧菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌、立克次氏體、病毒、赤痢阿米巴等。第7章微生物生態(tài)

（四）來自空氣的微生物

雨雪降落時(shí)，將空氣中的微生物夾帶入水體中。初雨塵埃多，微生物也多，雨后空氣微生物少。雪的表面積大，與塵埃接觸面大，故含的微生物比雨水多。微生物在水體中的分布與數(shù)量受水體的類型、有機(jī)物的含量、微生物的拮抗作用、雨水沖刷、河水泛濫、工業(yè)廢水、生活污水的排放量等因素影響。第7章微生物生態(tài)

二、水體的微生物群落

(一)海洋中微生物群落

海水是混合液體，鹽分高，滲透壓大，溫度低，海面陽光照射強(qiáng)烈，深海處光線極暗，靜水壓力大。微生物群落分布和數(shù)量受海洋環(huán)境變化、人類活動(dòng)等因素的影響。海洋中的微生物有固有棲息者，也有許多是隨河水、雨水及污水排入的。第7章微生物生態(tài)l.海洋微生物群落分布

（1）水平分布

海洋分沿（近）海帶和外（遠(yuǎn)）海帶。在沿海帶，由于沿海城市人口密集、工廠多，污水和工業(yè)廢水隨河水流入。海港停泊的船只也排出許多污水和廢物，

沿海海水中含有大量的有機(jī)物，海面陽光充足，溫度適宜，港口海水每毫升含菌1×105個(gè)。

在外海，人類活動(dòng)少，每毫升含菌10～250個(gè)。海洋微生物的水平分布除受內(nèi)陸氣候、雨量等影響外，還受潮汐的影響。當(dāng)漲潮時(shí)，因海水受到稀釋，含菌量明顯減少，退潮含菌量增加。第7章微生物生態(tài)

（2）垂直分布

a.距海面0～10m處因受陽光照射含菌量較少，浮游藻類較多。例如綠藻、硅藻和甲藻等，成為海洋生產(chǎn)者，為浮游動(dòng)物和魚、蝦提供餌料。

b.在5～10m以下至25～50m處微生物數(shù)量較多，而且隨海水深度增加而增加。

c.50m以下微生物的數(shù)量隨海水深度增加而減少。在海底因沉積有很豐富有機(jī)物，微生物數(shù)量增多，但溶解氧缺乏。因此，就某一區(qū)域微生物群落的垂直分布如下：海面有陽光照射，藻類生長，溶解氧量高，有好氧的異養(yǎng)菌。往下為兼性厭氧微生物。海底有兼性厭氧菌、厭氧菌及硫酸鹽還原菌等。

第7章微生物生態(tài)

2．海洋微生物群落的生態(tài)特征

100m以上水域：細(xì)菌多

100m以下水域：古菌多泉古生菌（crenarchaeans）占皮浮游生物（picoplankton）的1/3。用熒光標(biāo)記探針原位雜交技術(shù)以不同激發(fā)波長檢測在同一樣品中的不同微生物。海水的鹽質(zhì)量濃度高約30g/L。第7章微生物生態(tài)

嗜鹽菌在含鹽25～40g/L的海水中生長最適宜，超過100g/L微生物生長才受抑制。

耐高滲透壓的嗜鹽菌可在含鹽120g/L的海水中生長良好。

極端嗜鹽菌生長的鹽濃度范圍為162～360g/L（實(shí)為飽和鹽濃度）。高濃度的Na+對(duì)鹽桿菌的質(zhì)膜和細(xì)胞壁起穩(wěn)定作用。Na+濃度過低（鹽濃度40g/L的海水中）其質(zhì)膜和細(xì)胞壁完全破裂。鹽桿菌在體內(nèi)還積累大量K+（4～7mol/L）以維持體內(nèi)高于周圍環(huán)境的滲透壓，以便細(xì)胞吸收環(huán)境中的營養(yǎng)；高濃度的K+能維持其酶、核糖體和運(yùn)輸?shù)鞍椎姆€(wěn)定性和活性。

嗜鹽菌第7章微生物生態(tài)

嗜壓菌：

海洋中嗜壓菌種類有：

耐壓菌在（0～4)×104kPa下生存；

嗜壓菌在4×104kPa下生長最好，在101kPa也能生長。如Pseudomonas在40℃時(shí)，要在（4.0～5.0）×104kPa壓力下才能生長繁殖，如在菲律賓10500m的馬尼拉海溝淤泥中分離到一種在此壓力下生長的嗜壓細(xì)菌。在102kPa和3.0×104kPa壓力下不生長。嗜壓細(xì)菌有光桿菌屬、希瓦氏菌屬、科爾韋爾氏菌屬；還有古生菌中的熱球菌屬和詹氏甲烷球菌。

極端嗜壓菌在6.0×104kPa或更高壓力下才生長。第7章微生物生態(tài)

嗜冷菌：

它們?cè)诒秃Ｋg的分界面上生長繁殖。在海水和冰分界面冰片下層的冰核心塊中找到的嗜冷菌有：極胞菌屬、(Polaromonas)

海桿菌屬(Marinobacter)

嗜冷彎曲菌屬(Psychroflexus)

冰桿菌屬(Iceobacter)

極桿菌屬(Polaribacter)

南極冷單胞菌屬(Psychromonasantarcticus)

第7章微生物生態(tài)其他的海洋微生物有假單胞菌屬、弧菌屬、黃色桿菌屬、無色桿菌屬及芽孢桿菌屬等。按棲息地可分為：

(1)底棲性細(xì)菌：因海底各處地質(zhì)結(jié)構(gòu)和有機(jī)物含量不同，底棲性細(xì)菌的水平分布也不同。巖礁海岸底部為產(chǎn)芽孢桿菌和溶膠桿菌；沙礫海岸底部有腐敗芽孢桿菌和固氮菌；沉積土有機(jī)物豐富，以腐敗細(xì)菌為主，還有硫細(xì)菌、硝化細(xì)菌；淺海海底沉積大量有機(jī)物和動(dòng)、植物殘?bào)w，缺乏溶解氧，故多為厭氧的腐敗梭菌，產(chǎn)物有H2S和NH3，還有產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌；在深海海底有厭氧異養(yǎng)菌；在河口和入海處多數(shù)來自土壤的細(xì)菌。

(2)浮游性細(xì)菌：這類細(xì)菌有鞭毛，自由生活。有熒光假單胞菌、變形桿菌、纖維弧菌、螺旋菌及人和動(dòng)物的腸道細(xì)菌。

(3)附著性細(xì)菌：這類細(xì)菌附著在動(dòng)、植物體上，是異養(yǎng)菌，例如發(fā)光細(xì)菌和有色桿菌附著在魚體上，纖維素分解菌和固氮菌附著在浮游植物和藻體上。

其它海洋微生物第7章微生物生態(tài)(二)淡水微生物群落

河流、湖泊、小溪和池塘等水體中微生物種類和土壤中的差不多，分布規(guī)律卻和海洋的相似。湖泊和池塘水的流速慢，屬靜水系統(tǒng)。河、溪為流水系統(tǒng)，兩者的微生物群落分布不同。

影響微生物群落的分布、種類和數(shù)量的因素有：水體類型、受污(廢)水污染程度、有機(jī)物的含量、溶解氧量、水溫、pH值及水的深度等。

盡管水體類型不同，但水平分布的共同特點(diǎn)是：沿岸水域有機(jī)物較多，微生物種類和數(shù)量也多。淡水因土壤腐殖質(zhì)和有機(jī)酸等流入或酸雨影響，水體酸堿度大多呈弱酸性。淡水微生物要求pH＝6.5～7.5，所以，淡水水體適合它們生長。pH小于4，大于9，微生物生長都受抑制。淡水微生物是中溫性的。

第7章微生物生態(tài)

湖泊有貧營養(yǎng)湖和富營養(yǎng)湖之分。

貧養(yǎng)湖：湖泊形成初期，生物生產(chǎn)力低，水中有機(jī)物少，湖底沉積物少，細(xì)菌數(shù)量少，有機(jī)物分解微弱，耗氧量低，含大量溶解氧，這叫貧養(yǎng)湖。

富養(yǎng)湖：隨著河流和土壤不斷向湖泊輸送養(yǎng)料和泥沙，生物種類和數(shù)量增多。湖底沉積的有機(jī)物豐富，細(xì)菌數(shù)量增加，分解有機(jī)物速率提高，無機(jī)物增加，表水層陽光充足，使浮游藻類大量繁殖，生物生產(chǎn)力提高，這叫富養(yǎng)湖。

湖泊常見細(xì)菌：革蘭氏陰性桿菌、柄細(xì)菌屬、絲聯(lián)菌屬、嘉氏鐵柄細(xì)菌、赫色纖發(fā)菌、浮游球衣菌、貝日阿托氏菌屬、發(fā)硫菌屬、假單胞菌屬、藍(lán)細(xì)菌及藻類。原生動(dòng)物有鐘蟲及其他固著型纖毛蟲，還有微型后生動(dòng)物。

第7章微生物生態(tài)

地下水等處的微生物

地下水、自流井、山泉及溫泉等經(jīng)過厚土層過濾，有機(jī)物和微生物都少。石油巖石地下水含分解烴的細(xì)菌。含鐵泉水有鐵細(xì)菌。含硫溫泉有硫黃（舊稱硫磺）細(xì)菌，它們是耐熱和嗜熱的種，能在70～80℃的水中生長，有的甚至可在90℃的水中生長。

第7章微生物生態(tài)三.水體自凈和污染水體的微生物生態(tài)（一）水體自凈1.水體自凈的含義

污染物隨污水排入水體后，經(jīng)過物理的、化學(xué)的與生物化學(xué)的作用，使水體得到凈化，水質(zhì)恢復(fù)到污染前的水平或狀態(tài)，叫作水體自凈。

自凈容量－指在水體正常生物循環(huán)中能夠凈化有機(jī)物的最大數(shù)量第7章微生物生態(tài)2.水體自凈的機(jī)理

對(duì)流稀釋分子擴(kuò)散擴(kuò)散紊流擴(kuò)散彌散（１）物理凈化作用混合沉淀揮發(fā)第7章微生物生態(tài)氧化還原（２）化學(xué)凈化酸堿反應(yīng)分解合成吸附凝聚第7章微生物生態(tài)生物沉淀（３）生物化學(xué)凈化生化作用第7章微生物生態(tài)

食物鏈中各種生物與它們的生存環(huán)境之間通過能量轉(zhuǎn)移和物質(zhì)循環(huán)，保持著相互依存的關(guān)系，這種關(guān)系在一定的空間范圍和一定時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，即保持生態(tài)平衡。

河流中的生物循環(huán)構(gòu)成食物鏈如下：

陽光一級(jí)生產(chǎn)者原生動(dòng)物輪蟲、浮游甲殼動(dòng)物魚其他動(dòng)物藻類、光合細(xì)菌水生植物異養(yǎng)細(xì)菌廢物、排泄物人

第7章微生物生態(tài)湖泊正常水體自凈過程O2

O2

O2

光合作用：CO2+H2OO2

+藻類細(xì)胞

好氧分解：有機(jī)物+O2CO2+新細(xì)菌O2

CO2、CH4、NH3第7章微生物生態(tài)河流污染和自凈過程：溶解氧藻類原生動(dòng)物有機(jī)碳第7章微生物生態(tài)

水體自凈過程

（1）有機(jī)污染物排入水體：有機(jī)污染物排入水體后被水體稀釋，有機(jī)和無機(jī)固體物沉降至河底。

（2）溶解氧的消耗：水體中好氧細(xì)菌利用溶解氧把有機(jī)物分解為簡單有機(jī)物和無機(jī)物，并用以組成自身有機(jī)體，水中溶解氧急速下降至零，此時(shí)魚類絕跡，原生動(dòng)物、輪蟲、浮游甲殼動(dòng)物死亡(圖7-5)，厭氧細(xì)菌大量繁殖，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行厭氧分解。有機(jī)物經(jīng)細(xì)菌完全無機(jī)化后，產(chǎn)物為CO2、H2O、PO43-、NH3和H2S。NH3和H2S繼續(xù)在硝化細(xì)菌和硫化細(xì)菌作用下生成NO3-和SO42-。

河流污染對(duì)水生生物的影響第7章微生物生態(tài)

（3）氧垂曲線下降與上升：

水體中溶解氧在異養(yǎng)菌分解有機(jī)物時(shí)被消耗，大氣中的氧剛?cè)苡谒脱杆俦挥玫簦M管水中藻類在白天進(jìn)行光合作用放出氧氣，但復(fù)氧速率仍小于耗氧速率，氧垂曲線下降。在最缺氧點(diǎn)，有機(jī)物的耗氧速率等于河流的復(fù)氧速率。再往下游的有機(jī)物漸少，復(fù)氧速率大于耗氧速率，氧垂曲線上升。如果河流不再被有機(jī)物污染，河水中溶解氧恢復(fù)到原來水平，甚至達(dá)到飽和。

（4）細(xì)菌死亡：隨著水體的自凈，有機(jī)物缺乏和其他原因(例如陽光照射、溫度、pH變化、毒物及生物的拮抗作用等)使細(xì)菌死亡。據(jù)測定，細(xì)菌死亡數(shù)大約80％～90％。

第7章微生物生態(tài)3.1.3衡量水體自凈的指標(biāo)（1）P/H指數(shù)

光合自養(yǎng)型微生物數(shù)量含義：P/H＝

異養(yǎng)型微生物數(shù)量作用：反映水體污染和自凈程度

P/H↑→水體污染↓、自凈速率↓、自凈程度↑

P/H↓→水體污染↑、自凈速率↑、自凈程度↓第7章微生物生態(tài)

（2）氧濃度晝夜變化幅度和氧垂曲線：氧垂曲線含義：當(dāng)有機(jī)物排入河流后，經(jīng)微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水虧氧，溶解氧曲線呈懸索狀下垂，故稱為氧垂曲線。作用：反映水體污染、自凈程度和微生物群落。氧垂曲線圖第7章微生物生態(tài)氧垂曲線圖第7章微生物生態(tài)圖7-6污染河流中氧濃度晝夜變化示意圖第7章微生物生態(tài)（二）

污染水體的微生物生態(tài)１、污化系統(tǒng)概念：當(dāng)污染物排入河流后，沿著水流方向形成一系列連續(xù)的污化帶：

多污帶、α-中污帶、β-中污帶、寡污帶。劃分依據(jù)：根據(jù)指示生物的種群、數(shù)量及水質(zhì)劃分。污化指示生物：指示污染程度的生物種類。包括細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、輪蟲、浮游甲殼動(dòng)物、底棲動(dòng)物有寡毛類的顫蚯蚓、軟體動(dòng)物和水生昆蟲。第7章微生物生態(tài)各污染帶的特點(diǎn)項(xiàng)目多污帶α-中污帶β-中污帶寡污帶物化大量有機(jī)物（多為蛋白質(zhì)、碳水化合物）、BOD5高、DO低，厭氧狀態(tài)。水呈暗灰色，很渾濁。氨基酸及NH4+，開始發(fā)生氧化作用，BOD5高，DO低，半?yún)捬?。水為灰色。有機(jī)物量低，氧化作用超過還原作用，NO2-、NO3-增加，BOD5低，DO升高→飽和。自凈作用完成，有機(jī)物全部無機(jī)化，污泥分解，BOD5極低，DO較高。水的渾濁度低。生物學(xué)種類單一，幾億個(gè)細(xì)菌/ml，以厭氧菌和兼性厭氧菌為主。有大量鞭毛蟲、顫蚓。魚類絕跡。

生物種類比多污帶稍多。幾千萬個(gè)細(xì)菌/ml，真菌、纖毛蟲、輪蟲、綠藻、吸管蟲、顫蚓、節(jié)蝦等。幾萬個(gè)細(xì)菌/ml，生物種類多，硅藻、綠藻、太陽蟲、軟體動(dòng)物、浮游甲殼動(dòng)物、顫蚓、節(jié)蝦等。水生植物出現(xiàn)。

細(xì)菌極少，幾百個(gè)細(xì)菌/ml，生物種類更多，甲藻、金藻、輪蟲、鐘蟲、水生植物、魚類。第7章微生物生態(tài)3.2.3水體有機(jī)污染指標(biāo)（１）BIP指數(shù)含義：無葉綠素的微生物占所有微生物（有、無葉綠素微生物）數(shù)的百分比。計(jì)算公式：

B

BIP=×100%A+B試中：A－有葉綠素的微生物數(shù)；B－無葉綠素的微生物數(shù)用途：利用BIP值可判斷水體的污染程度第7章微生物生態(tài)用途：利用BIP值可判斷水體的污染程度污染程度清潔水輕度污染水中等污染水嚴(yán)重污染水BIP值0~88~2020~6060~100第7章微生物生態(tài)（２）細(xì)菌菌落總數(shù)(CFU)含義：指１ml水樣在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基中，于37℃培養(yǎng)24h后所生長出來的細(xì)菌菌落總數(shù)。用途：用于指示被檢的水源受有機(jī)物污染的程度，為生活飲用水作衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。我國飲用水規(guī)定：細(xì)菌總數(shù)100個(gè)以下/1ml生活飲用水第7章微生物生態(tài)表7-11各種水質(zhì)細(xì)菌衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)水樣來源細(xì)菌菌落數(shù)/(CFU·mL-1）總大腸菌群數(shù)/個(gè)·L-1（MPN法）霉菌及酵母菌致病菌標(biāo)準(zhǔn)來源生活飲用水優(yōu)質(zhì)飲用水①礦泉水礦泉水人工游泳池水人工游泳池水地表水Ⅲ類農(nóng)田灌溉用水中水回用水（生活雜用水）≤100≤20≤5(水源水)≤50(罐裝水)

≤100≤10000/(100mL)≤30/(100mL)0/(100mL)0/(100mL)≤18≤10000≤10000≤3不得檢出不得檢出GB5749－2006GB17324－2003GB8537-1995GB8537-1995國際競賽標(biāo)準(zhǔn)GB9667-88GB8978－88GB5084－85GB/T18920-2002第7章微生物生態(tài)幾種致病菌

圖7-7幾種致病菌A.傷寒桿菌B.痢疾桿菌C.霍亂弧菌第7章微生物生態(tài)（３）總大腸菌群（大腸桿菌群）

埃希氏菌屬檸檬桿菌屬種類腸桿菌屬克雷伯氏菌

……等幾十種腸道桿菌特點(diǎn)：兼性厭氧無芽孢

G-桿菌作用：1、是指示水體被糞便污染的一個(gè)指標(biāo)。

2、是致病菌污染水體的間接指標(biāo)。

理由：人體腸道正常菌群，數(shù)量大，對(duì)人較安全，在環(huán)境中存活時(shí)間與致病菌相近，且檢驗(yàn)技術(shù)相對(duì)簡便。第7章微生物生態(tài)

四、水體富營養(yǎng)化

（一）水體富營養(yǎng)化的概念與發(fā)生湖泊從貧養(yǎng)湖向富養(yǎng)湖發(fā)展，主要是自然、緩慢的發(fā)展過程。但由于某些自然因素，尤其是人類將富含氮、磷的城市生活污水和工業(yè)廢水排放入湖泊、河流和海洋，使上述水體的氮、磷營養(yǎng)過剩，促使水體中藻類過量生長，使淡水水體發(fā)生“水華”，或稱“水花”，使海洋發(fā)生“赤潮”，造成水體富營養(yǎng)化。第7章微生物生態(tài)

水體富營養(yǎng)化的指標(biāo)：

水體中無機(jī)氮含量＞

0.2～0.3mg/L；

BOD5

＞

10mg/L；

總磷含量＞

0.01～0.02mg/L；藻類葉綠素a含量＞

10μg/L。因?yàn)闊o機(jī)氮達(dá)到0.3mg/L以上和總磷達(dá)到0.02mg/L以上時(shí)，最適合藻類生長繁殖。所以，一般認(rèn)為:水體中無機(jī)氮為300mg/m3

，總磷為20mg/m3以上時(shí)，水體會(huì)發(fā)生富營養(yǎng)化。第7章微生物生態(tài)

營養(yǎng)狀態(tài)總磷/（mg·L-1）無機(jī)氮/（mg·L-1）

極貧營養(yǎng)<0.005<0.2

貧－中營養(yǎng)0.005～0.010.20～0.40

中營養(yǎng)0.01～0.030.3～0.65

中－富營養(yǎng)0.03～0.10.5～1.5

富營養(yǎng)>0.1>1.5

表7-12營養(yǎng)狀態(tài)的分類(V