微生物在水体自净中的作用课件

第七章微生物在环境物质循环中的作用第七章微生物在环境物质循环中的作用微生物生态学在一定意义上也可称作环境微生物学，是生态学的分支学科，研究和揭示微生物系统与环境系统（包括动植物）间的相互作用及其功能表达规律，探索其控制和应用途径。主要研究微生物在自然界中的分布、种群组成、数量和生理生化特性；微生物之间及其与环境之间的关系和功能，以及微生物与动植物之间的相互关系和功能等。微生物生态学在一定意义上也可称作环境微生物学，是生态学的分支微生物生态学的目的是通过研究，充分了解和掌握微生物生态系统的结构和功能，更好地发挥微生物的作用，更充分地利用微生物资源，为解决人口膨胀、资源匮乏、能源短缺和环境污染问题，特别是为解决环境污染问题提供生态学理论基础和方法、技术手段等，为我国经济可持续发展提供决策依据。微生物生态学的目的是通过研究，充分了解和掌握微生物生态系统的

第一节土壤微生物生态土壤是微生物的天然培养基一.土壤的生态条件（一）营养（有机物、无机元素、微量元素）（二）pH（适合大多数微生物生长需要）（三）渗透压（对微生物是等渗溶液或低渗溶液，有利于微生物摄取营养）（四）氧气和水（团粒结构，有小孔隙为土壤创造通气条件；具有良好的持水性）（五）温度（保温性好）（六）免遭太阳光中紫外辐射第一节土壤微生物生态二、微生物在土壤中的种类、数量与分布（一）土壤中微生物的种类和数量肥土中微生物数量大于贫瘠土中微生物数量细菌放线菌真菌藻类原生动物二、微生物在土壤中的种类、数量与分布Microbialnumberandbiomassincultivatedfieldsoil（15cm）MicrobesNumbers/gBiomass(g/m3）Bacteria108160Fungi105200Actinomycetes105-106160Algae104-10532Protozoa10438Microbialnumberandbiomassi（二）微生物在土壤中的分布土壤中微生物水平分布取决于碳源土壤中微生物垂直分布与紫外辐射、营养、水、温度等因素有关。5-20cm数量最多逐渐减少，2m深处几个/克（二）微生物在土壤中的分布MaintypesofsoilmicroorganismsAgrobacteriumAlcaligenesArthrobacter节细菌属

BacillusCaulobacter柄杆菌属Cellulomonas纤维单胞菌属

Clostridium梭菌属

Corynebacterium棒状杆菌属Flavobacterium黄杆菌属MicrococcusMycobacteriumPseudomonasStaphylcoccusMaintypesofsoilmicroorgani三、土壤自净和污染土壤的微生物生态土壤自净土壤对施入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、化学和生物过程分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程。土壤自净能力取决于微生物的种类、数量和活性，也取决于土壤的结构、通气状况等理化性质。三、土壤自净和污染土壤的微生物生态土壤自净四、土壤污染与土壤生物修复（一）土壤的污染与不良后果1.土壤的污染土壤污染主要来自含有毒物和重金属的污水农田灌溉和土地处理，固体废物堆放和填埋等的渗滤液，底下储油罐泄露以及喷洒农药等。四、土壤污染与土壤生物修复（一）土壤的污染与不良后果土壤污染的类型土壤污染的类型目前并无严格的划分，如从污染物的属性来考虑，一般可分为有机物污染、无机物污染、生物污染和放射性物质的污染。（1）有机物污染:石油、有机农药等；（2）无机物污染：重金属污染等；（3）生物污染：细菌、真菌等；（4）放射性污染：放射性核素等。土壤污染的类型土壤污染的类型目前并无严格的划分，如从污染物的2.土壤污染的危害（1）影响人体和生物健康:土壤可以通过食物链影响人体健康；（2）影响农产品的产量和质量：植物可从污染土壤中吸收污染物，从而引起代谢失调，生长发育受阻或导致遗传变异。（3）影响生态系统安去：通过生态系统的能量流动和物质循环影响整个生态系统。2.土壤污染的危害（1）影响人体和生物健康:土壤可以通过食土壤污染物的来源土壤污染物的来源例如1966年冬至1977年春，沈阳—抚顺污水灌区发生的石油、酚类以及后来张土灌区的镉污染，造成大面积的土壤毒化、水稻矮化、稻米异味、含镉量超过食品卫生标准。经过十余年的艰苦努力，包括施用改良剂、深翻、清灌、客土、选择品种等各种措施，才逐步恢复其部分生产力，付出了大量的劳力和代价。例如1966年冬至1977年春，沈阳—抚顺污水灌区发生的石油（二）土壤修复土壤修复的研究始于20世纪70年代，80年代欧美耗资十几亿美元至上千亿美元投入土壤修复工作，取得较好的成果。土壤的生物修复是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异性功能菌投加到土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，恢复土壤的天然功能。（二）土壤修复1.土壤生物修复的工作步骤调查污染地的本底资料制订治理方案，进行可行性实验技术实施2.土壤生物修复技术的关键微生物(土著微生物、菌种选育、质粒育种或基因工程菌)微生物营养（C：N：P）溶解氧（鼓风、过氧化氢）微生物的环境因子（水、pH、温度）污染土壤修复工作流程可处理计划系统分析应急对策长期对策净化处理稳定处理原位修复异位修复原位分解原位提取分离分解净化原位稳定异位稳定1.土壤生物修复的工作步骤污染土壤修复工作流程可处理计划系统3.土壤生物修复工程微生物修复法原位生物修复：将污染土壤在原地处理。异位生物修复：包括现场处理法、预制床法、堆制处理法、生物反应器和厌氧生物修复法。植物修复技术3.土壤生物修复工程微生物在水体自净中的作用课件淋洗机械分离装置◆30m3/h处理能力淋洗修复工程淋洗机械分离装置土地耕作Composting生物通风强化堆置一般混合处理土地耕作Composting生物通风强化堆置一般混合处理油污染土壤高浓度污染土壤低浓度污染土壤无污染土壤回填清洁土壤土壤淋洗表面活性剂污染土壤洗净土壤洗净水油水分离油层吸附处理或回收材料废弃材料水层排水处理排水处理处理水达标排放原位或异位生物修复营养盐加热系统污染土壤Air石油污染修复一般流程石油污染土壤修复油污染土壤高浓度低浓度无污染土壤回填清洁土壤土壤淋洗表面活性微生物在水体自净中的作用课件一、空气的生态条件干燥、紫外线微生物的暂时存在场所二、空气微生物的种类、数量和分布空气微生物的来源很多尘土、水滴、人和动物脱落物、污水处理系统、与环境状况有关与人类活动有关空气微生物没有固定类群存活时间长的有芽孢杆菌、霉菌和放线菌的孢子、原生动物胞囊第三节空气微生物生态一、空气的生态条件第三节空气微生物生态三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术空气是传播疾病的媒介。需要控制空气中微生物数量细菌总数为指标三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术室内空气中细菌总数卫生标准（GB/T17093-1997）室内空气中细菌总数卫生标准（GB/T17093-1997）四、空气微生物检测固体法平皿沉降法：琼脂平板暴露空气5~10min，37℃48hr培养撞击法：液体法四、空气微生物检测五、军团菌病1976年美国宾夕法尼亚州费城全美退伍军人大会召开期间，4000多名与会者中的221人患了不明原因的肺炎，其中34人死亡。由于患者主要是退伍军人，故称此病为军团菌病。病原菌为嗜肺军团菌。广泛分布于自然界，特别是水中。目前得知军团菌科军团菌属共有47个种，70多个血清型，其中与人类关系最为密切的是嗜肺军团菌，由它引起的肺炎，一旦发病或流行而未经妥善处理与及时治疗，病死率很高。国际上该病又有现代文明病之称。目前世界上已有30多个国家均报道有军团菌病的暴发流行。WHO已把军团病列入常规疾病监测范围。五、军团菌病军团菌属是一类需氧的G–杆菌，专性需氧，无芽孢，无荚膜，长1-2um，有一至数根极或次极鞭毛，与其它G–杆菌不同的是，该菌细胞壁均具有独特的脂肪酸谱和泛醌结构。该菌在普通培养基及血平板上不生长。本菌的生长需要半胱氨酸和铁，利用氨基酸作为能量和碳的来源，既不发酵也不氧化糖类，不还原硝酸盐，氧化酶试验阴性或弱阳性，触酶试验阳性或弱阳性，尿素酶阴性，最适生长pH值为6.9。在含2%-5%CO2的培养箱环境中能促进部分菌株的生长。军团菌属是一类需氧的G–杆菌，专性需氧，无芽孢，无荚膜，长1第四节水体微生物生态一、水体微生物来源水体中固有微生物来自土壤来自生产和生活的微生物来自空气的微生物第四节水体微生物生态一、水体微生物来源二、水体的微生物群落海洋中的微生物群落嗜冷、嗜盐或耐盐、耐压二、水体的微生物群落（二）淡水微生物群落1.来源:土壤、雨水2.数量和种类：

贫营养细菌（oligotrophicbacteria）

兼性贫营养细菌富营养细菌硫细菌、铁细菌、色杆菌属微球菌属（二）淡水微生物群落三、水体自净和污染水体的微生物生态（一）水体自净天然淡水水体是人类生活和工业生产用水的水源，也是动植物生长繁殖的场所。在正常情况下，在其中存在着正常的生物循环即食物链。以河流为例，水中的各种生物构成的食物链一般是这样一种模式：三、水体自净和污染水体的微生物生态（一）水体自净污染物进入水体后是否发生污染几乎完全取决于食物链中各种生物对于污染物的净化能力。污染物量在一定范围内时，可以被食物链生物净化掉，这一过程就是水体的自净。污染物进入水体后是否发生污染几乎完全取决于食物链中各种生物对水体自净定义：把天然水体接纳了一定量的污染物后，在物理、化学和水生生物等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前状态的现象，叫做水体的自净。物理作用：稀释、沉淀（弱）化学作用：日光、氧气等对污染物的分解（弱）生物作用：生物降解（强）水体自净水体自净速度有哪些限制因素？物理？流量、流速、污染物物理性质化学？地域、季节、天气生物？代谢的极限速度、生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）因此水体的自净能力是有限的。在正常情况下，水体单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为同化容量或自净容量。水体自净速度有哪些限制因素？物理？A．自净的过程水体自净过程大致如下a.物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底；b.生物作用

溶氧↓溶解氧↑好氧菌↑好氧菌↓有机物降解

厌氧菌↑自然溶氧、藻类产氧河流污染和自净过程A．自净的过程水体自净过程大致如下河流污染和自净过程河流污染和自净过程图河流污染和自净过程图B．指示生物例如污染前污染

净化开始持续结束生物:植物消失

藻类、原生鱼虾植物鱼动物出现出现鱼

可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。

B．指示生物例如2.污化系统污化系统是水体污染程度的划分系统。通常将水体污染水体划属为不同的污染带类型。

污化系统表（1）2.污化系统污化系统是水体污染程度的划分系统。通常将水体颤蚯蚓是后生动物蠕虫中的一种，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。颤蚯蚓是后生动物蠕虫中的一种，与陆地上的蚯蚓从体态和习性上都污化系统表（2）污化系统表（2）

天蓝喇叭虫椎尾水轮虫栉虾天蓝喇叭虫椎尾水轮虫污化系统表（3）污化系统表（3）变异直链硅藻水花束丝藻梭裸藻短棘盘星藻变异直链硅藻水花束丝藻梭裸藻污化系统表（4）污化系统表（4）

前节晶囊轮虫蚤状水蚤大型水蚤

鱼腥蚤玫瑰旋轮虫前节晶囊轮虫蚤状水蚤水体有机污染指标BIP指数无叶绿素微生物占所有微生物的百分比。细菌总数总大肠菌群粪大肠菌群水体有机污染指标四、水体富营养化四、水体富营养化第五节碳循环碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻类利用进行光合作用，合成植物性碳；动物以以植物性碳为食，将其转变为动物性碳；动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物被厌氧和好氧微生物分解所产生的二氧化碳均回到大气。而后，二氧化碳再一次被植物利用进入循环。第五节碳循环碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻CarboncycleCarboncycle微生物在水体自净中的作用课件一．纤维素的转化什么是纤维素？纤维素是葡萄糖的高分子聚合物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4糖苷键）。来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。．1.纤维素的分解途径纤维素在微生物酶的催化下沿下列途径分解：含碳化合物的转化一．纤维素的转化含碳化合物的转化微生物在水体自净中的作用课件2．分解纤维素的微生物好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。放线菌——链霉菌属。真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。2．分解纤维素的微生物好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧二．半纤维素的转化存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。1．半纤维素的分解过程好氧分解聚糖酶CO2+H2O半纤维素单糖+糖醛酸

H2O各种发酵产物厌氧分解2．分解半纤维素的微生物分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。二．半纤维素的转化存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤三．淀粉的转化什么是淀粉？葡糖糖高聚物（α1-4糖苷键直链；α1-6糖苷键支链；）水中来源：以粮食作原料的工厂废水例如淀粉厂废水、酒厂废水，印染废水、抗生素发酵废水及生活污水等均含有淀粉。淀粉如何被微生物降解？首先在微生物分泌的淀粉酶作用下水解为葡萄糖，然后被吸收作为微生物的能源物质氧化产能。具有淀粉酶的微生物主要有：枯草芽孢杆菌和根霉、曲霉。其他微生物则主要进行淀粉水解产物葡萄糖的进一步分解。三．淀粉的转化什么是淀粉？四．木质素的转化什么是木质素？木质素是植物木质化组织中的带有氧基丙烷支链的一种或多种芳香族聚合物。极难降解，有毒污染水环境。水中来源：造纸和人造纤维废水降解微生物：

真菌（主要）——干朽菌、蘑菇细菌（少）——假单胞菌的个别种相比而言真菌分解木质素比细菌快，但与糖类分解的速度相比则慢得多。四．木质素的转化什么是木质素？五.脂肪的转化脂肪是甘油与脂肪酸所形成的酯，存在于动、植物体中，是人和动物的能量来源，可作为微生物的碳源和能源。水中来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、肉联厂废水、制革厂废水含有大量油脂降解油脂较快的微生物：细菌——荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌

丝状菌——放线菌、分支杆菌

真菌——青霉、乳霉、曲霉途径：水解+β氧化五.脂肪的转化脂肪是甘油与脂肪酸所形成的酯，存在于动、植物体它是F.Knoop在1904年实验证明的。它经历脂肪酸活化，脱氢，水化，再脱氢和硫解等几个步骤。其氧化产物乙酰CoA经三羧酸循环，氧化磷酸化最后代谢完全。脂肪酸β-氧化它是F.Knoop在1904年实验证明的。它经历脂肪酸活化，在有ATP，Mg2+和HSCoA存在下，脂肪酸经脂酰CoA合成酶催化、活化成脂酰CoA。在有ATP，Mg2+和HSCoA存在下，脂肪酸经脂酰CoA合脂酰CoA在其脱氢酶催化下，在其α，β-位上脱氢，形成△2,3-反式烯脂酰CoA。FADH2进入氧化呼吸链，产生2ATP。脂酰CoA在其脱氢酶催化下，在其α，β-位上脱氢，形成△2,△2,3-反式烯脂酰CoA在烯脂酰CoA水化酶催化下，水化生成L（+）-β-羟脂酰CoA。△2,3-反式烯脂酰CoA在烯脂酰CoA水化酶催化下，水化生L（+）-β-羟脂酰CoA在其脱氢酶催化下，脱氢生成β-酮脂酰CoA，辅酶为NAD+。NADH（H+）进入氧化呼吸链，产生3ATP。L（+）-β-羟脂酰CoA在其脱氢酶催化下，脱氢生成β-酮脂在HSCoA存在下，β-酮脂酰CoA经硫解酶催化，形成乙酰CoA和比原脂酰CoA少两个C原子的脂酰CoA。在HSCoA存在下，β-酮脂酰CoA经硫解酶催化，形成乙酰C习题计算1mol软脂酸（16C）经β-氧化，三羧酸循环和呼吸链完全氧化成CO2和水时，所得ATP的摩尔数。习题计算1mol软脂酸（16C）经β-氧化，三羧酸循环和答案答案六.烃类化合物的转化什么是石油？石油是含有烷烃（30%）、环烷烃（46%）、芳香烃（28%）及少量非烃化合物的复杂混合物。石油污染主要出现在采油区和石油运输事故现场以及石化行业的工业废水中。1．石油成分的生物降解性石油中的各种成分由于分子结构不同，降解速度也不一样，降解速度大小上有以下规律。六.烃类化合物的转化什么是石油？A．链长度

链中等长度（C10~C24）＞链很长的（C24以上）＞短链

（因有生物毒性）B．链结构直链＞支链（支链多的＞支链少的）

不饱和＞饱和烷烃＞芳烃

链末端有季碳原子的烃以及多环芳烃极难降解或不降解A．链长度2．降解石油的微生物降解石油的微生物很多，据报道有200多种细菌——假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌——诺卡氏菌酵母菌——假丝酵母霉菌——青霉属、曲霉属藻类——蓝藻和绿藻2．降解石油的微生物降解石油的微生物很多，据报道有200多种3．石油烃的降解机理A．链烷烃的降解

+O2R-CH2-CH2-CH3R-CH2-CH2-COOHβ-氧化

CO2+H2OCH2-COOH+R-COOH3．石油烃的降解机理A．链烷烃的降解B．无支链环烷烃的降解

以环己烷为例通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，两种微生物的协同作用下将环己烷才能被彻底降解。B．无支链环烷烃的降解C．芳香烃种类：酚、间甲酚、邻苯二酚、苯、二甲苯、异丙苯、异丙甲苯、萘、菲、蒽等水中来源：炼油厂、煤气厂、焦化厂、化肥厂等的废水芳香烃普遍具有生物毒性，但在一定浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分解。以下是目前已知降解不同芳香烃的细菌类别C．芳香烃种类：酚、间甲酚、邻苯二酚、苯、二甲苯、异丙苯、异a.苯和酚的代谢苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示

苯的代谢a.苯和酚的代谢苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示萘的代谢萘的代谢菲的代谢菲的代谢蒽的代谢蒽的代谢酚也是先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示如下:酚也是先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同七.人工合成的难降解有机化合物的生物降解种类：稳定剂、表面活性剂、人工合成的聚合物、杀虫剂、除草剂以及各种工艺流程中的废品等。为什么这些有机物难于生物降解？由于微生物已有的降解酶不认识其结构和化学键序列，不能有效的催化反应将其降解。七.人工合成的难降解有机化合物的生物降解种类：稳定剂、表1.多氯联苯多氯联苯是人工合成的有机氯化物用途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热载体、油墨等都含有）危害：有毒，是一种致癌因子长期的自然诱变作用下，一些微生物的突变菌种已经可以降解多氯联苯，目前从自然界以及实验室诱变出的此类突变菌既有好氧菌也有厌氧菌。降解菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌以及沙雷氏菌的突变体！通常好几种微生物协同作用，通过共同代谢（又称共代谢）完成多氯联苯的完全降解。1.多氯联苯多氯联苯是人工合成的有机氯化物2．洗涤剂根据表面活性剂在水中的电离特征，洗涤剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四大类。我国目前生产的洗涤剂属于阴离子型烷基苯磺酸钠。较早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（ABS）：ABS甲基分支干扰生物降解，链末端与4个碳原子相连的季碳原子抗攻击的能力更强。2．洗涤剂根据表面活性剂在水中的电离特征，洗涤剂可分为阴离子危害：ABS可以在天然水体中存留800h以上，使得接纳他的水体长时间保持表面活性，产生大量泡沫，引起一系列的问题。为使洗涤剂易于生物降解，人们将ABS的结构改变为线性的直链烷基苯磺酸盐（LAS）：由于减少了分支，它的生物分解速度大为提高。危害：ABS可以在天然水体中存留800h以上，使得接纳他的水A．降解洗涤剂的微生物细菌——假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱单胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌放线菌——诺卡氏菌由于这些微生物的作用，虽然每年排放入环境中的洗涤剂数量逐年递增，但环境中并没有发生洗涤剂的明显增加。因而洗涤剂一般不会引起环境的污染。洗涤剂目前存在的问题主要是洗涤剂中的添加剂聚磷酸盐造成的水体富营养化问题，目前已经开发出无磷洗涤剂系列，有望解决这一问题。A．降解洗涤剂的微生物细菌——假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞B．洗涤剂的降解机理B．洗涤剂的降解机理3.塑料提问：塑料在环境中积累有哪些危害？危害：（1）土地板结（2）被海鸟及海洋哺乳动物误食，致使这些动物消化系统停滞，引起死亡。具报道每年海洋中死于废弃塑料的海鸟和海洋哺乳动物，数目之多令人触目惊心。（3）影响景观目前发现能降解塑料的微生物，种类很少，而且降解速度缓慢。他们主要是细菌、放线菌、曲霉中的某些成员。3.塑料提问：塑料在环境中积累有哪些危害？提问：对于难降解的有机合成物应该如何生物处理？（1）用聚合酯等可生物降解基团添加于塑料分子中或通过减少塑料分子甲基分支、卤代基团的数量，增强其生物降解性；（2）用微生物直接生产可生物降解的塑料英国、美国和日本都已开发出用产碱菌制造出的多羟基聚脂塑料。美国甚至将产碱菌DNA中控制多羟基聚脂生成的基因传移到了植物上，据预测到了21世纪末，可以实现从田地中生长塑料取代用石油制造的塑料。这种方法将有望完全解决塑料污染问题。提问：对于难降解的有机合成物应该如何生物处理？4.农药如杀虫剂、除草剂等化学成分：有卤素、磷酸基、氨基、硝基、羟基及其它取代物的简单烃骨架。相比较其它取代基团而言，微生物对卤素取代基往往不适应，因而随着卤素取代基数量的增多，农药的生物可降解性大幅度下降。水中来源：农田土壤的灌溉水或雨水4.农药如杀虫剂、除草剂等危害：生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸变）最典型的一个例子就是杀虫剂DDT（二氯二苯三氯乙烷），由于氯代基数量大，在自然界的半衰期长达半年以上，由于DDT不溶于水而易溶于脂肪，因而可在动物脂肪组织中堆积，并沿着食物链在逐级向上不断积累，引起生物各种急慢性中毒。降解农药的微生物：细菌——假单胞菌、芽孢杆菌、产碱杆菌、黄杆菌放线菌——诺卡氏菌真菌——曲霉这些微生物往往需共代谢将农药逐级降解。危害：生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸变）第六节氮循环自然界中氮素蕴藏量丰富，以三种形态存在：分子氮N2，占大气的78%；有机氮化合物；无机氮化合物（氨氮和硝氮）。尽管分子氮和有机氮含量多，但植物不能直接利用，只能利用无机氮。微生物、植物和动物三者的协同作用下将三种形态的氮相互转化，构成氮循环，其中微生物起着重要作用。第六节氮循环自然界中氮素蕴藏量丰富，以三种形态存在：分子氮自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，这是由于氮元素在整个生物界中所处的重要地位所决定的。微生物又是整个氮素循环的中心，尤其是一些固氮微生物更可称作开辟整个生物圈氮素营养源的“先锋队”。自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，这是由于氮元素在整个生氮元素在自然界中的存在形式主要有以下五种：铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、有机含氮物和氮气。在以上五种形式的氮素进行循环转化过程中，微生物起着关键的作用。氮元素在自然界中的存在形式主要有以下五种：铵盐、亚硝酸盐、硝NitrogencycleNitrogencycle1.蛋白质水解与氨基酸转化1.1降解蛋白质的微生物种类很多好氧细菌——链球菌和葡萄球菌好氧芽孢细菌——枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌及马铃薯芽孢杆菌兼性厌氧菌——变形杆菌、假单胞菌厌氧菌——腐败梭状芽孢杆菌、生孢梭状芽孢杆菌此外，还有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及链霉菌(放线菌)。1.蛋白质水解与氨基酸转化1.2降解机理在这一系列作用下蛋白质大部分被无机化，还有一部分组成了微生物的躯体。1.2降解机理在这一系列作用下蛋白质大部分被无机化，还有1.3尿素的氨化A．降解尿素的微生物细菌——尿八叠球菌、尿小球菌、尿素芽孢杆菌等。B．降解机理

尿素降解机理很简单，只有一种酶参与反应的催化。

NH2

尿素酶

O=C+2H2O（NH4）2CO32NH3+CO2+H2ONH21.3尿素的氨化A．降解尿素的微生物2．硝化作用氨基酸脱下的氨在有氧条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸，称为硝化作用。3．反硝化作用厌氧硝酸盐呼吸（反硝化细菌）+2H+2H+HHNO3HNO2HNO1/2N2↑H2OH2OH2O2．硝化作用4.固氮作用在固氮微生物的固氮酶催化作用下，把分子氮转化为氨，进而合成为有机氮化合物。4.固氮作用固氮N2NH3工厂N2NH3闪电N2NH3固氮微生物工业固氮:高能固氮:生物固氮:固氮N2NH3工厂N25.硝酸盐同化作用绿色植物和多种微生物利用硝酸盐作氮素营养源，在利用过程中，硝酸盐被重新还原成NH4+后再被利用于合成各种含氮有机物，这就是硝酸盐的同化作用。5.硝酸盐同化作用6.铵盐同化作用所有绿色植物和许多微生物进行的以铵盐作为营养，合成氨基酸、蛋白质、核酸和其他含氮有机物的作用，称为铵盐同化作用。6.铵盐同化作用7.亚硝酸氨化作用亚硝酸通过异化性还原可以经羟氨而转变成氨，这就叫亚硝酸氨化作用。具有这种作用的微生物主要是一些细菌，例如Aeromonas（气单胞菌属）、Bacillus（芽孢杆菌属）、Enterobacter（肠杆菌属）、Flavobacterium（黄杆菌属）、Nocardia（诺卡氏菌属）、Staphylococcus（葡萄球菌属）和Vibrio（弧菌属）等。7.亚硝酸氨化作用第七节硫循环硫是生命物质所必需的元素，其需要量大约是氮素的十分之一（在生物体内C∶N∶S=100∶10∶1）。硫元素在自然界中的贮量十分丰富。硫素循环类似于氮素循环，其各个环节都有相应的微生物参与。第七节硫循环硫是生命物质所必需的元素，其需要量大约是氮素的SulfurcycleSulfurcycle微生物在水体自净中的作用课件（1）同化性硫酸盐还原作用由植物和微生物引起。可把硫酸盐转变成还原态的硫化物，然后再固定到蛋白质等的成分中（主要以巯基形式存在）。（2）脱硫作用（desulfuration）在厌氧条件下，通过一些腐败微生物的作用，把生物体蛋白质或其他含硫有机物中的硫矿化成H2S的作用。（1）同化性硫酸盐还原作用（3）硫化作用：在好氧条件下，H2S可由Beggiatoa、Thiothrix（发硫菌属）等细菌氧化成硫或硫酸，游离的硫还可被硫化细菌Thiobacillus（硫杆菌属）的一些种氧化成硫酸。而在厌氧条件下，H2S可被光合细菌Chlorobium（绿菌属）的一些种氧化成硫，或被Chromatium（着色菌属）的一些种氧化成硫酸。（4）异化性硫酸盐还原作用：在厌氧条件下，硫酸可通过Desulfovibrio（脱硫弧菌属）、Desul-fotomaculum（脱硫肠状菌属）等细菌还原成H2S。（5）异化性硫还原作用：硫通过Desulfuromonas（脱硫单胞菌属）等的一些菌种还原成H2S的过程，称异化性硫还原作用。（3）硫化作用：在好氧条件下，H2S可由Beggiatoa、第八节无机污染物的转化种类：主要有磷酸盐、硝酸盐、金属。水中来源及危害：磷酸盐——洗涤剂中作为软水剂使用的磷酸盐、土壤

富营养化硝酸盐——工业废水和使用硝酸盐化肥的农田冲蚀水富营养化金属——采矿、冶金、化工等行业的废水

生物中毒第八节无机污染物的转化种类：主要有磷酸盐、硝酸盐、金属。一、磷酸盐的转化洗涤剂中的磷酸盐为可溶性的磷酸钠土壤中的磷酸盐则主要是难溶的磷酸钙微生物产酸土壤中的难溶磷酸盐可溶性磷酸盐洗涤剂中的可溶性磷酸盐卵磷脂、核酸、ATP厌氧条件下，磷酸盐还可以被梭状芽孢杆菌、大肠杆菌等还原为PH3。（自燃—鬼火）+8HH3PO4PH3↑4H2O一、磷酸盐的转化洗涤剂中的磷酸盐为可溶性的磷酸钠二、金属（一）金属的毒性影响因素：浓度、金属的存在状态例如，六价铬比三价铬毒得多；甲基汞的毒性比其他的汞化合物毒性大得多；有机锡比无机锡毒，有机锡中的烷基锡比芳香基锡毒，烷基锡中三烷基又比其他烷基锡毒。（二）微生物转化微生物对金属的毒性转化，主要是氧化还原和甲基化作用。二、金属（一）金属的毒性1.汞的转化1．汞的存在形式无机汞：

Hg2+2Hg0+Hg2+注：Hg2+2=Hg+

—Hg+零价的金属汞与一价汞盐几乎不溶二价汞盐除了硫化汞、碘化汞外几乎均可溶解有机汞：汞具有一种能与有机基团形成化合物的异常能力，通常是以共价键连接在碳原子上形成有机汞。通式——RHgX和R2Hg其中R为有机原子基团，X为无机离子如卤素原子、硫酸根、硝酸根、磷酸根、氰化物、羟基等。1.