水处理微生物学生态学基础课件

第七章

微生物的生态第七章

微生物的生态1第一节

生态系统第一节

生态系统2生态系统是在一定的时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量流动和物质循环组成的一个自然体。生态系统是具有一定组成、结构和功能的单位。生态系统是在一定的时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量3生态系统的组成环境：能源、生物代谢物质、媒质、基质、其他因素生物成分：生产者、消费者、分解者（还原者）生态系统的组成4水处理微生物学生态学基础课件5生态系统的功能生物生产（初级、次级生产）能量流动（太阳能的传递）物质循环（各营养级之间循环的物质流）信息传递（物理、生物、行为等信息）生态系统的功能6水处理微生物学生态学基础课件7生态系统的关键词个体：某一具体的生物单个个体，具有生长、发育、繁殖和死亡的全过程，是种群的单位；种群：生活在同一特定空间的同一生物种的所有个体的集合体，是群落的单位；群落：生活在同一特定空间区域的所有生物种群的集合体，是生态系统的单位生态系统的关键词8生物圈在陆地以上和海面以下各约10公里范围内的生存环境总体称为生物圈。包括岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈内的所有生物群落和人及其环境体系生物圈9生态平衡在生态系统的输入和输出处于相等的情况下，生态系统的组成、结构和功能长期处于稳定状态，并具有自我调节能力的状态。生态平衡10第二节

土壤微生物生态第二节

土壤微生物生态111、土壤的生态条件营养：生物残体、无机元素、微量元素pH：3.5~8.5，多在5.5~8.5渗透压：等渗和低渗状态氧气和水：团粒结构、空隙和持水性温度：保温性保护层：表层土防紫外线1、土壤的生态条件122、土壤中微生物的种类和分布细菌＞放线菌＞真菌＞藻类、原生动物

分布：水平分布取决于碳源垂直分布取决于照射、水、温度等2、土壤中微生物的种类和分布133、土壤自净土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解的能力，通过各种物理、化学和生物的作用分解污染物，从而恢复到原有水平的净化过程。污染土壤的“土著微生物”“诱变”土壤污染物的“生物放大”3、土壤自净14土壤污染来源1、含有机毒物和重金属的污水和废水的农田灌溉；2、含有机毒物和重金属的污水的土地处理3、固体废物的堆放和填埋等渗滤液4、地下储油罐的泄露和农药喷洒土壤污染来源15土壤污染的后果1、改变土壤的理化性质，破坏土壤生态平衡2、在土壤、植物、水环境、人体系统中的迁移和转化及富集3、病原微生物的致病性土壤污染的后果16土壤修复概念：利用土壤中天然的微生物资源或人为投加菌株，或者构建特异降解的工程菌加入土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢复其天然功能的过程。土壤修复17土壤修复的关键因素1、微生物的选择2、微生物营养3、溶解氧4、环境因子土壤修复的关键因素18土壤修复的工程方式1、原位修复：原地给微生物、水、营养物质空气，用于河流底泥的修复

2、强化通风：强制送风，用于储油泄露3、挖掘堆置处理（堆肥）和反应器处理（废水处理）土壤修复的工程方式19第三节

空气微生物生态第三节

空气微生物生态20空气的生态条件1、不适合微生物存留（辐射、干燥、温差、缺营养）2、停留时间短3、最终沉降空气的生态条件21空气中微生物的生态1、来源：水和土壤2、种类：具有抗性的微生物类群：芽孢菌等空气中微生物卫生指标：1m3空气中细菌数量浮游细菌数或沉降细菌数空气中微生物的生态22空气生物清洁技术绿化环境室内环境的清洁空气过滤器空气生物清洁技术23空气微生物的检测主要测定细菌总数和绿色链球菌数1、测定方法固体法：平皿菌落法、撞击法（空气采样器）液体法：测定空气中的浮游微生物空气→液体→平板空气微生物的检测242、取样测定点数P2533、空气微生物的培养时间细菌：37℃、48h，真菌：25℃、96h“军团菌”：空调病原菌2、取样测定点数25第四节

水体微生物生态第四节

水体微生物生态26水体微生物的来源1、水体中固有2、来自土壤：地表径流3、来自生产和生活：各种废水、固废4、来自空气：沉降水体微生物的来源27一、水体微生物的群落（一）海洋微生物群落1、水平分布：远海、近海2、垂直分布：受光照、溶解氧影响3、生态特点：底栖、浮游、附着4、多为嗜盐、耐高渗透压类型微生物一、水体微生物的群落28水体微生物的群落（二）淡水微生物群落1、河流：随有机物、生态条件等变化2、湖泊：贫营养、富营养3、地下水：数量少、种类单一水体微生物的群落29二、水体自净水体自净：水体在接纳一定数量的污染物后，通过物理、化学、生物等综合作用后，使水质恢复到受污染前的水平和状态的过程。自净容量：水体在正常的生物循环中能够净化的污染物的最大量。二、水体自净30水体自净过程1、稀释、沉淀2、好氧微生物的分解，厌氧微生物的还原3、大气复氧4、营养贫乏、细菌死亡，水体净化水体自净过程31河流污染和自净过程图

污水河流污染和自净过程图

污水32被污染的水体都是自净水体！但自净恢复的程度不同，或称污染现状不同。被污染的水体都是自净水体！33衡量水体自净的指标1、P（光合自养微生物）/H（异养微生物）指数：污染初期？污染前污染

净化开始

持续结束P/H：高下降最低点上升高BIP：0~8上升60~100下降0~8通常使用的是BIP指数。衡量水体自净的指标污染前污染342、氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线：P/H高，昼夜差幅？提问：为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此与P/H或BIP有关。2、氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线：提问：为什么不同的净化程度35污染水体的微生物生态污化系统：在排污点下游形成的污染带多污带：黑色、厌氧状态，细菌数量种类多α-中污带：灰色、半厌氧状态，细菌数量种类多β-中污带：藻类、原生动物出现寡污带：细菌少、清洁指示生物出现污染水体的微生物生态36多污带多污带37注：*颤蚯蚓属后生动物，与陆地上的蚯蚓从体态和习性上都十分相似，他们也是环节动物，栖息于水底污泥中，与蚯蚓类似吞食污泥故俗称水蚯蚓，与蚯蚓不同的是，他们体表多毛。注：*颤蚯蚓属后生动物，与陆地上的蚯蚓从体态和习性上都十分相38α中污带α中污带39**有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水轮虫、栉虾。天蓝喇叭虫椎尾水轮虫栉虾**有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水轮虫、栉虾。天40β中污带β中污带41***β-中污带的藻类见下图。变异直链硅藻短棘盘星藻水花束丝藻梭裸藻***β-中污带的藻类见下图。变异直链硅藻短棘盘星藻水花束丝42寡污带寡污带43****寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫瑰旋轮虫。蚤状水蚤大型水蚤

鱼腥藻玫瑰旋轮虫前节晶囊轮虫****寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫瑰旋轮虫443.水体自净指标综合应用——污化系统

较洁净水体（可使用）——国家地表水水质标准化分（共Ⅴ类）劣Ⅴ类的水体（无使用价值）——用污化系统划分，依据上述判断指标。3.水体自净指标综合应用——污化系统较洁净水体（可使用）—45水体有机污染指标1、BIP指数：无叶绿素的微生物占所有微生物数的百分比：与P/H相反用指示生物定性地衡量水体有机污染程度BIP越高，水质越？？水体有机污染指标46水体有机污染指标2、细菌菌落总数（CFU）：1ml水样在琼脂营养培养基中37℃、24h能长出的细菌菌落总数。指示水质受有机物污染程度饮用水指标大肠杆菌的饮用水指示作用：方便、有效水体有机污染指标47水体有机污染指标3、总大肠菌数：大肠菌群数，一类兼性厌氧、无芽孢的、G—杆菌，是致病菌水体污染的间接指标。特点：兼性厌氧、无芽孢、G-主要类群为：埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、克雷伯氏菌属发酵乳糖产酸、产气，但程度不同水体有机污染指标48大肠菌群作为致病菌的间接指示生物的原因：人体肠道中最多的寄生细菌存活时间与致病菌相近检验技术方便并不能完全代表致病菌的存在与否大肠菌群作为致病菌的间接指示生物的原因：49三、水体富营养化人为的干扰使水体氮、磷营养过剩，使藻类过量生长，使水体发生“水华”和“赤潮”的现象。总磷（河湖）≥0.02mg/L氮（海洋）≥0.3mg/L

相关的藻类有微囊藻属、腔球藻属、鱼腥藻属三、水体富营养化50评价水体富营养化的方法1、观察蓝藻等指示生物2、测定生物的现存量3、测定原初生产力4、测定透明度5、测定氮磷等物质浓度6、藻类的潜在生产力（AGP）评价水体富营养化的方法51藻类的潜在生产力（AGP）把特定的藻类接种于天然水体中培养，到稳定期后测定生长量。藻类的潜在生产力（AGP）52水体富营养化的控制技术水体富营养化的控制技术53第七章

微生物的生态第七章

微生物的生态54第一节

生态系统第一节

生态系统55生态系统是在一定的时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量流动和物质循环组成的一个自然体。生态系统是具有一定组成、结构和功能的单位。生态系统是在一定的时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量56生态系统的组成环境：能源、生物代谢物质、媒质、基质、其他因素生物成分：生产者、消费者、分解者（还原者）生态系统的组成57水处理微生物学生态学基础课件58生态系统的功能生物生产（初级、次级生产）能量流动（太阳能的传递）物质循环（各营养级之间循环的物质流）信息传递（物理、生物、行为等信息）生态系统的功能59水处理微生物学生态学基础课件60生态系统的关键词个体：某一具体的生物单个个体，具有生长、发育、繁殖和死亡的全过程，是种群的单位；种群：生活在同一特定空间的同一生物种的所有个体的集合体，是群落的单位；群落：生活在同一特定空间区域的所有生物种群的集合体，是生态系统的单位生态系统的关键词61生物圈在陆地以上和海面以下各约10公里范围内的生存环境总体称为生物圈。包括岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈内的所有生物群落和人及其环境体系生物圈62生态平衡在生态系统的输入和输出处于相等的情况下，生态系统的组成、结构和功能长期处于稳定状态，并具有自我调节能力的状态。生态平衡63第二节

土壤微生物生态第二节

土壤微生物生态641、土壤的生态条件营养：生物残体、无机元素、微量元素pH：3.5~8.5，多在5.5~8.5渗透压：等渗和低渗状态氧气和水：团粒结构、空隙和持水性温度：保温性保护层：表层土防紫外线1、土壤的生态条件652、土壤中微生物的种类和分布细菌＞放线菌＞真菌＞藻类、原生动物

分布：水平分布取决于碳源垂直分布取决于照射、水、温度等2、土壤中微生物的种类和分布663、土壤自净土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解的能力，通过各种物理、化学和生物的作用分解污染物，从而恢复到原有水平的净化过程。污染土壤的“土著微生物”“诱变”土壤污染物的“生物放大”3、土壤自净67土壤污染来源1、含有机毒物和重金属的污水和废水的农田灌溉；2、含有机毒物和重金属的污水的土地处理3、固体废物的堆放和填埋等渗滤液4、地下储油罐的泄露和农药喷洒土壤污染来源68土壤污染的后果1、改变土壤的理化性质，破坏土壤生态平衡2、在土壤、植物、水环境、人体系统中的迁移和转化及富集3、病原微生物的致病性土壤污染的后果69土壤修复概念：利用土壤中天然的微生物资源或人为投加菌株，或者构建特异降解的工程菌加入土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢复其天然功能的过程。土壤修复70土壤修复的关键因素1、微生物的选择2、微生物营养3、溶解氧4、环境因子土壤修复的关键因素71土壤修复的工程方式1、原位修复：原地给微生物、水、营养物质空气，用于河流底泥的修复

2、强化通风：强制送风，用于储油泄露3、挖掘堆置处理（堆肥）和反应器处理（废水处理）土壤修复的工程方式72第三节

空气微生物生态第三节

空气微生物生态73空气的生态条件1、不适合微生物存留（辐射、干燥、温差、缺营养）2、停留时间短3、最终沉降空气的生态条件74空气中微生物的生态1、来源：水和土壤2、种类：具有抗性的微生物类群：芽孢菌等空气中微生物卫生指标：1m3空气中细菌数量浮游细菌数或沉降细菌数空气中微生物的生态75空气生物清洁技术绿化环境室内环境的清洁空气过滤器空气生物清洁技术76空气微生物的检测主要测定细菌总数和绿色链球菌数1、测定方法固体法：平皿菌落法、撞击法（空气采样器）液体法：测定空气中的浮游微生物空气→液体→平板空气微生物的检测772、取样测定点数P2533、空气微生物的培养时间细菌：37℃、48h，真菌：25℃、96h“军团菌”：空调病原菌2、取样测定点数78第四节

水体微生物生态第四节

水体微生物生态79水体微生物的来源1、水体中固有2、来自土壤：地表径流3、来自生产和生活：各种废水、固废4、来自空气：沉降水体微生物的来源80一、水体微生物的群落（一）海洋微生物群落1、水平分布：远海、近海2、垂直分布：受光照、溶解氧影响3、生态特点：底栖、浮游、附着4、多为嗜盐、耐高渗透压类型微生物一、水体微生物的群落81水体微生物的群落（二）淡水微生物群落1、河流：随有机物、生态条件等变化2、湖泊：贫营养、富营养3、地下水：数量少、种类单一水体微生物的群落82二、水体自净水体自净：水体在接纳一定数量的污染物后，通过物理、化学、生物等综合作用后，使水质恢复到受污染前的水平和状态的过程。自净容量：水体在正常的生物循环中能够净化的污染物的最大量。二、水体自净83水体自净过程1、稀释、沉淀2、好氧微生物的分解，厌氧微生物的还原3、大气复氧4、营养贫乏、细菌死亡，水体净化水体自净过程84河流污染和自净过程图

污水河流污染和自净过程图

污水85被污染的水体都是自净水体！但自净恢复的程度不同，或称污染现状不同。被污染的水体都是自净水体！86衡量水体自净的指标1、P（光合自养微生物）/H（异养微生物）指数：污染初期？污染前污染

净化开始

持续结束P/H：高下降最低点上升高BIP：0~8上升60~100下降0~8通常使用的是BIP指数。衡量水体自净的指标污染前污染872、氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线：P/H高，昼夜差幅？提问：为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此与P/H或BIP有关。2、氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线：提问：为什么不同的净化程度88污染水体的微生物生态污化系统：在排污点下游形成的污染带多污带：黑色、厌氧状态，细菌数量种类多α-中污带：灰色、半厌氧状态，细菌数量种类多β-中污带：藻类、原生动物出现寡污带：细菌少、清洁指示生物出现污染水体的微生物生态89多污带多污带90注：*颤蚯蚓属后生动物，与陆地上的蚯蚓从体态和习性上都十分相似，他们也是环节动物，栖息于水底污泥中，与蚯蚓类似吞食污泥故俗称水蚯蚓，与蚯蚓不同的是，他们体表多毛。注：*颤蚯蚓属后生动物，与陆地上的蚯蚓从体态和习性上都十分相91α中污带α中污带92**有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水轮虫、栉虾。天蓝喇叭虫椎尾水轮虫栉虾**有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水轮虫、栉虾。天93β中污带β中污带94***β-中污带的藻类见下图。变异直链硅藻短棘盘星藻水花束丝藻梭裸藻***β-中污带的藻类见下图。变异直链硅藻短棘盘星藻水花束丝95寡污带寡污带96****寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫瑰旋轮虫。蚤状水蚤大型水蚤

鱼腥藻玫瑰旋轮虫前节晶囊轮虫****寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫瑰旋轮虫973.水体自净指