《微生物的生态》课件.ppt

第七章微生物生态,目录,第一节土壤微生物生态第二节空气微生物生态第三节水体微生物生态,生态系统：是在一定时间和空间内由生物和它们地生境通过能量流动和物质循环组成的一个自然体。,第一节土壤微生物生态,土壤的生态条件微生物在土壤中的种类、数量和分布土壤自净和污染土壤微生物生态土壤污染和土壤修复,土壤的生态条件,营养：动植物的残体、分泌物、排泄物等提供丰富的无机营养及有机质以满足微生物生长发育的需要。pH3.58.5（大多数为5.58.5）适合大多数微生物生长需要。渗透压0.30.6Mpa其中G为0.50.6Mpa，而G则为2.02.5Mpa，因此土壤的渗透压利于微生物摄取营养,氧气和水：团粒结构可以提供通气条件同时可以保持水分温度：土层保温性较强保护层避免紫外的照射,微生物在土壤中的种类、数量和分布,土壤中微生物的种类和数量微生物总数为108109个/g土（肥土）106107个/g土（贫瘠土）微生物的种类分布规律为：细菌放线菌真菌藻类原生动物,微生物在土壤中的分布横向：肥沃土壤中含有的微生物量高于贫瘠土壤，可以利用微生物含量表征土壤的肥沃度同时具体微生物种类分布与土壤中物质含量有关，如森林中分解纤维素的微生物多，如霉菌、芽孢杆菌等；生产果胶酶的菌株多分布在蔬菜地或是果园土壤中。纵向：最表层微生物含量低，但随着深度的增加，微生物含量增加，60cm以下微生物量有所降低。,我国各主要土壤的含菌量(万/克干土),土类地点细菌放线菌真菌暗棕壤黑龙江呼玛2,32761213棕壤辽宁沈阳1,2843936黄棕壤江苏南京1,4062716红壤浙江杭州1,1031234砖红壤广东徐闻5073911磷质石灰土西沙群岛2,2291,10515黑土黑龙江哈尔滨2,1111,02419黑钙土黑龙江安达1,0743192棕钙土宁夏宁武140114草甸土黑龙江亚沟7,8632923嵝土陕西武功9511,0324白浆土吉林皎河1,598553滨海盐土江苏连云港466410.4,土壤自净和污染土壤微生物生态,土壤自净：土壤对施入其中一定负荷的有机物或是有机污染物具有吸附和生物降解能力，通过物理、生化过程自动降解污染物使土壤恢复原有水平的净化过程。自净能力的大小取决于：微生物的种类、数量及其活性；土壤结构、通气状况等理化性质。,污染土壤的微生物生态：土壤中的“土著”微生物,会因土壤受到污染而发生改变，出现大量耐受甚至利用污染物的微生物群体。同时，可以利用土壤法对废水和生活污水进行生物处理。,土壤污染和土壤修复,土壤污染：土壤中的污染物含量超过土壤自净能力而影响土壤的生态条件。污染物主要有农药、石油烃类、重金属等。,土壤污染的后果,改造土壤理化性质、使土壤盐碱化、板结，从而破坏土壤生态平衡；植物吸收、富集污染物质，随食物链迁移进入人体；或是被雨水冲刷进入水体，也会进入人体；进入河流等水源破坏水体质量，含有各种病原微生物进入水体，从而进入人体,土壤修复：利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的具特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢复其天然功能。,土壤修复的工作步骤：调查污染地的本底资料，包括土壤的理化性质、土壤结构如孔隙率、含氧量和温度，“土著”微生物种群和数量等；制定治理方案，进行适当的可行性试验；技术实施,影响土壤修复的因素：微生物种：土著微生物；选育出的优势菌株；利用质粒育种或基因工程构建工程菌等；微生物营养：C/N/P，C/N25：1溶解氧：5mg/L;鼓风时，812mg/L；含苯及低烷基苯时需要溶解氧为20200mg/L微生物的环境因子：适量的水、pH和温度,土壤修复工程原位处理：两组泵完成，一组向土壤中注入微生物、水、营养及空气；另外一组则从土壤中向外抽取水，使微生物及营养在土壤中流动达到降解有机物的目的。生物通风：针对污染较为严重的土壤，特别是原油泄漏的区域，需要溶解氧量大。与原位处理不同的是空气流动来完成。挖掘堆置处理和反应器处理：类似于固体废弃物的堆肥化。,第二节空气微生物生态,空气的生态条件：较强的紫外、比较干燥、温度变化大、缺乏营养等。因此，空气只是微生物的暂留场所空气微生物的种类、数量和分布：微生物来自于土壤、水体、动物排泄物等；室外空气中微生物数量与环境卫生状况、绿化程度等因素有关。,种类比较繁多，类群不固定，主要是芽孢杆菌、霉菌和放线菌的孢子等。而室内空气中存在大量的致病微生物，如金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、沙门氏菌等。,空气微生物的排放标准及生物净化技术5001000个/m3以上为污染空气。空气微生物卫生标准可以浮游细菌数为指标或以降落细菌数为指标。空气污染的指示菌以绿色链球菌为最合适。,空气微生物检测,空气微生物的测定方法固体法：1）平皿菌落法：将营养琼脂培养基铺入到90mm的无菌培养皿中，凝固后打开皿盖置于待测点（通常设5个待测点），510min后盖好皿盖，于培养箱中培养48h后计菌落数。奥梅梁斯基公式（个/m2)C=N/(At）510000用奥氏公式计算的浮游菌数比实际细菌数少,撞击法：利用真空泵等将含菌空气以一定流速穿过狭缝，微生物的惯性较大，因此在改变方向时会“吸”到营养琼脂平板上。M/v*(1/)=含菌量液体法：空气通入无菌水/无菌液体培养基从而均匀地分布在介质中，涂于固体培养基上培养，计菌落数。由液体菌浓可计算空气的含菌量。,空气微生物的检测点数2030个测点数为宜空气微生物的培养温度和时间3748h（B）2590h（真菌）浮游菌最小采样量和最小沉降面积确保测定结果的可靠性，要考虑最小采样量,第三节水体微生物生态,水体微生物来源：固有微生物；来源于土壤的微生物；来自生产和生活的微生物；来自空气微生物,水体中的微生物群落海洋中微生物群落：海洋微生物群落分布：沿海带含量较高，外海则含量较低；一般都为耐盐/嗜盐菌海洋微生物群落的生态特征：底栖性微生物：不同地质结构，有机质含量不同,微生物分布不同。岩礁海岸底部：芽孢杆菌、溶胶杆菌等沉积土有机物丰富：以腐败细菌为主浮游性细菌：具鞭毛附着性细菌：异养菌,淡水微生物群落：影响微生物的因素有水体类型(是否流动）、受污染程度、溶解氧、温度、pH等,水体自净和污染水体的微生物生态,水体自净：水体中的微生物分解其中的有机质净化水体的过程,自净过程：污染物质进入水体后会沉淀至河底好氧微生物把有机物分解为简单有机物和无机物，溶解氧下降，导致鱼类、原生动物等死亡；厌氧微生物大量繁殖，进一步分解有机物，产生CO2、H2O、PO4-3、NH3、H2S等无机物。藻类利用无机物进行生长，释放氧气。有机物进一步缺乏及其他条件影响致使细菌死亡,污水,水体自净过程,衡量水体自净的指标,P/H：P代表光合自养型微生物；H代表异养型微生物P/H指数反映水体污染和自净程度。受污染时，异养型微生物大量繁殖，则P/H低；自净过程中，有机物减少，自养型微生物数量增加，则P/H升高，最终维持一定水平。,氧浓度昼夜变化幅度和氧垂直曲线氧浓度昼夜的差异取决于微生物的种群、数量或水的深度等光能自养微生物多，P/H则高时，溶解氧昼夜差异大；因此，水体刚污染时，溶解氧昼夜差异小，随着净化的进行，溶解氧昼夜差异增大,B氧浓度昼夜变化幅度,河流污染中氧浓度昼夜变化示意图,污染水体的微生物生态,污化系统：受污染的水体在水流方向上可以分为以下几个污化带多污带：位于排污口的区段。水呈暗灰色，含大量有机物，BOD高，溶解氧极低，产生H2S、CO2及CH4等气体；水体上面有气泡；厌氧微生物和兼性异氧微生物为主。-中污带：多污带的下游。水呈灰色，溶解氧少，有机物量减少，BOD下降，上面有泡沫和浮泥。产生NH3、氨基酸及H2S。生物种类较多，有蓝藻、裸藻等,-中污带：-中污带之后。有机物较少，BOD低，溶解氧上升。NH3NO3-H2SSO42-藻类大量繁殖，水生植物出现寡污带：水体自净完成。有机物全部无机化，BOD极低，H2S消失，浓度低，溶解氧正常。出现鱼腥藻、硅藻、变形虫等,水体有机污染指标BIP指数：污化系统用指示生物定性地衡量水体有机污染程度。BIP=B/(A+B)100其中A有叶绿素的微生物数B无叶绿素的微生物数,细菌菌落总数（CFU）：指1ml水样在营养琼脂培养基中于37下培养24h所生长出来的细菌菌落数。其中，生活饮用水的CFU在100个以下。总大肠菌群：包括埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、克雷伯氏菌属等,在饮用水的微生物安全检测中，普遍采用正常的肠道细菌作为粪便污染指标，而不是直接测定肠道致病菌。总大肠菌群是指一群需氧及兼性厌氧的，在37生长时能使乳糖发酵，在24小时内产酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌。总大肠菌群含量是指每升水样所含有的总大肠菌群的数目。水样中总大肠菌群的含量，表明水被粪便污染的程度，而且间接表明有肠道致病菌存在的可能性。国标值3个/L。,主要利用EC培养基培养24h,根据MPN表计算水样中大肠菌群的含量。,水体富营养化,水体富营养化的概念与发生定义：水体中氮、磷营养过剩，藻类过度生长，造成“水华”和“赤潮”等现象。P：=20mg/m3N：=20mg/m3与富营养化密切相关的藻类主要是蓝藻中的微囊藻属及腔球藻属和鱼腥藻属等,湖泊的富营养化与水中的营养盐浓度有关外，还与水温和营养盐负荷有关。LP=(25-50)Z0.6其中，LP磷的表面负荷，g/m2.a系数25为容许负荷系数50为危险负荷Z为平均深度，m,评价水体富营养化的方法和AGP评价水体富营养化的方法：观察蓝藻等指示生物；测定生物的现存量；测定原初生产力；测定透明度；测定含N、P的无机