第四章 其它微生物.ppt

1、,第四章 其它微生物,第一节 放线菌和丝状细菌,在自然界中，还有一些单细胞而有细长分枝的放线菌。此外，铁细菌、硫细菌和球衣细菌又常称为丝状细菌。这类细菌的菌丝体外面有的包着一个圆筒状的粘性皮鞘（细胞外有皮鞘包围的细菌，又称衣细菌，“伯杰细菌鉴定手册”称鞘细菌），组成鞘的物质相当于普通细菌的英膜，由多糖类物质组成。工程上常把菌体细胞能相连而形成丝状的微生物统称丝状菌，如丝状细菌、放线菌、丝状真菌和丝状藻类(如蓝细菌)等(P27)。,放线菌的概念： 放线菌(Actinomycetes)是一类具有丝状分枝细胞和无性孢子的G+原核微生物,由于菌落呈放射状而得名。,一、放线菌(P21),放线菌是一类介于

2、细菌和真菌之间的单细胞生物。一方面,放线菌的细胞构造和细胞壁的化学组成与细菌相似,与细菌同属原核生物;另一方面,放线菌菌体呈纤细的菌丝状,而且分枝,又以外生孢子的形式繁殖,这些特征又与霉菌相似。放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状生长,因此叫放线菌。,放线菌分布： 主要存在于含有机质丰富的中性或偏碱性的土壤中，在空气、淡水和海水等处也有一定的分布。 放线菌的生活类型：腐生（多数） 寄生（少数）,放线菌的应用： 1、能产生大量的、种类繁多的抗生素，到目前为止，已分离得到的放线菌产生的抗生素达4000种以上。 2、生产维生素和酶 3、进行甾体转化、烃类发酵和污水处理(近年来发现某些放线菌又氧

3、化分解无机氰化物(CN-)的能力),放线菌的危害： 1、有的放线菌能引起人和动植物病害，如人类的皮肤病等。 2、有的放线菌能使水和食品变味，或破坏棉毛织品和纸张等。,1、放线菌的形态构造,大部分放线菌由分枝状的菌丝组成，菌丝大多无隔膜，属单细胞。菌丝的粗细与细菌中的杆菌宽度相近（1m左右）。细胞壁含胞壁酸、二氨基庚二酸，不含几丁质、纤维素；革兰氏阳性。,菌丝：,根据形态和功能不同可分为： 基内菌丝（营养菌丝） 气生菌丝 孢子丝,营养菌丝 培养基内匍匐生长的菌丝，无隔， 约 0.2-0.8m。 通常会产生水溶性或脂溶性色素. 功能：吸收营养，所以又称营养菌丝。,气生菌丝 由营养菌丝长出培养基外，

4、伸向空间的菌丝。略粗于基丝0.5-1.2m，也有色素产生。 功能：气生菌丝生长到一定阶段可分化出繁殖结构，即孢子丝。,孢子丝 概念：可以形成孢子的菌丝（具分类价值）， 功能:繁殖。 形态：直、波曲、螺旋 着生方式：丛生、轮生,放线菌孢子丝类型,垂直,单轮(无螺旋),弯曲,丛生,松环、初级螺旋 钩状,松螺旋,紧螺旋,单轮(有螺旋),双轮(无螺旋),双轮(有螺旋),单轮生,螺旋状,放线菌孢子丝的光学显微镜图片,孢子,形态： 有圆、卵圆、柱状等。 表面：或光滑或粗糙；有的还带有毛刺、鞭毛。 色素： 因种而异。,放线菌主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖，也可借菌丝断片（液体培养时）进行繁殖。,无性孢子

5、主要有以下三种： 分生孢子、孢囊孢子和横隔孢子。,2、放线菌的繁殖,分生孢子(conidiospores),在气生菌丝顶端形成成串或单个孢子，菌丝分裂形成。,分生孢子,在气生菌丝顶端或基内菌丝顶端膨大或盘卷缠绕形成孢子囊，在孢子囊内形成孢囊孢子。,孢囊：菌丝细胞在不同平面反复分裂，形成孢囊孢子.有的孢囊孢子可以丛毛运动。,孢囊孢子,横隔孢子,基内菌丝或气生菌丝横隔分裂形成，孢子常为球杆状，体积大小相似，又称节孢子或粉孢子。,放线菌的生活史,3、放线菌的菌落特征,1.液体静止培养 表面常形成一层膜,2、固体培养基培养菌落特征：质地致密、干燥、多皱、小而不 蔓延、不易挑起，表面有放射状沟纹。,菌落

6、,菌落形状：随菌种不同可有两类： （1）产生大量分枝状菌丝的菌种： 如链霉菌属（Strptomyces)，菌丝发达、细、分枝多而且相互缠绕，和培养基结合紧密牢固，形成的菌落质地致密，表面呈绒状，坚实、干燥、多皱，菌落小而不蔓延，不易挑起或整个挑起。但当气生菌丝形成孢子丝、产生孢子后，菌落表面会发生变化 ，菌落呈絮状、粉状或颗粒状。 （2）不产生大量菌丝的菌种： 如诺卡氏菌属（Nocardia)形成的菌落，菌丝不发达，形成的菌落不致密，粘着力差，干燥，一般呈粉质，不易挑起，挑之易碎。,4、放线菌的主要属,A 链霉菌属(Streptomyces) 产生许多著名的抗生素，如链霉素、红霉素、四环素等。

7、 B 诺卡氏菌属（ Nocardia ） 烃类发酵，污水处理 ，产生抗生素（如万古霉素、头孢菌等） C 小单孢菌属（Micromonospora) 可产生多种抗生素，如庆大霉素、利福霉素等。 D 放线菌属（Actinomyces) 多为致病菌。,二、铁细菌(P28),定义：能氧化Fe2成为Fe3并产能的细菌被称为铁细菌(iron bacteria)或铁氧化细菌(iron oxidizing bacteria)。,水中常见的铁细菌有多孢泉发菌(Crenothrix polyspora)、赭色纤发菌(L. ochracea)和含铁嘉利翁氏菌(Gallionella ferruginea)等。铁细菌

8、一般都是自养的丝状细菌。 多孢泉发菌的丝状体不分枝。附着在坚固的基质上，基部和顶端有差别。鞘清楚可见，顶端薄而无色，基部厚并被铁所包围。细胞有圆筒形的和球形的，可产生球形的分生孢子。 赭色纤发菌的丝状体有鞘，呈黄色或褐色。被氢氧化铁所包围。在地面水中广泛分布。 含铁嘉利翁氏菌是有柄的细菌，绞绳状对生分枝，没有证明有鞘存在。因为还没有发现其它细菌有这种形状，所以这种扭曲的丝状体很容易鉴定。当卷曲的环被附着的铁所包围时，其丝状体就好象一串念珠。这种细菌也广泛地分布于自然界中。,铁细菌一般能生活在含氧少但溶有较多铁质和二氧化碳的水中。它们能将其细胞内所吸收的亚铁氧化为高铁，从而获得能量，其反应如下：

9、 4FeCO3十O2十6H2O 4 Fe(OH)3十4CO2十167.5J 式中以碳酸盐为碳素来源，亚铁的氧化为能量来源，但反应产生的能量很小。它们为了满足对能量的需要，必须要有大量的高铁，如Fe(OH)3的形成。这种不溶性的铁化合物排出菌体后就沉淀下来。这说明了为什么在含有自养铁细菌的水中会发现大量Fe(OH)3的沉淀。当水管中有大量氢氧化铁沉淀时，就会降低水管的输水能力，例如，某地水厂有一使用30a的铸铁管，由于铁细菌的作用，沉积物占了管子容积的37.33%，通过的流量降低到新管流量的44.70。水管中的氢氧化铁沉积物还能使水发生浑浊并呈现颜色。此外，铁细菌吸收水中的亚铁盐后，促使组成水管

10、的铁质更多地溶入水中，因而加速了钢管和铸铁管的腐蚀。,贝日阿托氏菌,发硫细菌,三、硫磺细菌(P28),硫磺细菌一般也都是自养的丝状细菌。它们能氧化硫化氢、硫磺和其它硫化物为硫酸，从而得到能量。在给水排水工作中比较常见的硫磺细菌有贝日阿托氏菌(又称白硫磺菌Beggiatoa)和发硫细菌(Thiothrix)等。,贝日阿托氏菌,贝日阿托氏菌是一类漂浮在池沼上的硫磺细菌，其丝状体是由一串细胞相联接并为共同的衣鞘所包围，细菌的细胞内一般含有很多硫磺颗粒(图4-3)。它们的丝状体不分枝，单个分散，不固着于其它物体上生长，能进行葡匐运动，或呈直线或呈曲线，并经常改变行动方向。有些贝日阿托氏菌的个体很大，如

11、奇异贝日阿托氏菌(Beggiatoa mirabilis)的丝状体的宽度可达1645m；有些种，如最小贝日阿托氏菌(Beggiatoa minima)的丝状体则只有lm宽。 发硫细菌也是一种不分枝的丝状细菌，可固着在其它物体上生长。,硫磺细菌氧化硫化氢或硫磺为硫酸，同时同化CO2，合成有机成分。,如果环境中硫化氢充足，则形成硫磺的作用大于硫磺被氧化的作用，其结果是在菌体内累积了很多硫粒。当硫化氢缺少时，硫磺被氧化的作用就大于硫磺形成的作用，这时体内硫粒逐渐消失。完全消失后，硫磺细菌死亡或进入体眠状态，停止生长。 根据上海某污水处理厂的观察，污水中溶解氧超过1mg/L时，硫化氢大大减少，几乎就不

12、能在贝日阿托氏菌体内找到硫粒。 硫磺细菌在水管中大量繁殖时，因有强酸产生，对于管道有腐蚀作用。 此外，还有一类所谓硫化细菌。它们能氧化硫化氢、硫或硫代硫酸盐为硫酸，但不积存硫粒于细胞中。,四、球衣菌(P30),高倍镜放大,球衣细菌大多具有假分枝。当皮鞘内的一个细菌细胞从皮鞘的一端游出，吸附在另一个球衣细菌的菌丝体上，并发育成菌丝体，即形成假分枝。假分枝看起来好像是分枝，实际上与旁边的菌丝体并无关系。,形态,生理特征与活性污泥的膨胀,环境影响因素： 最适溶解氧0.1mg/L 适宜的pH范围68 适宜的温度在30左右 环保应用： 污废水中有机物的降解 但数量过大污泥膨胀,污泥膨胀：丝状细菌，特别是

13、球衣细菌，在废水处理的活性污泥中大量繁殖后，会使污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。,丝状污泥膨胀,*如何鉴别上述丝状菌的种类?,铁细菌、硫细菌也会引起类似污泥膨胀！ 近年来还发现枯草杆菌和大肠杆菌也能引起丝状污泥膨胀。,提问：为什么杆菌也能引起丝状污泥膨胀? 答案： 呈链条状形态大量存在时,第二节 真菌(P45),一、酵母菌(P49),形态,酵母菌是单细胞的真菌(也有多个细胞相互连接成菌丝体的，我们称之为假菌丝。见下图)。其细胞形态为圆形、卵圆形或圆柱形，内含有细胞核，核呈圆形或卵形，直径约1m，外围有明显的细胞壁。其菌体比细菌大几倍至几十倍，一般长810m，宽

14、约1一5m。,酵母菌的细胞结构： 酵母菌具有典型的真核细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等。,酵母菌的细胞结构(酵母菌细胞结构的显微照片),酵母菌菌落,培养,将酵母菌接种在固体培养基上，在适宜的温度下培养一定时间，可形成圆形菌落，通常呈白色或红色，大小约与细菌菌落相同。其表面湿润有光泽，带粘性，培养时间较长的菌落呈皱缩状，较干燥。酵母菌在中性偏酸(pH4.56.5)的条件下生长情况较好。,出芽生殖,繁殖,大多数酵母菌都是以出芽的方式进行无性繁殖，先在细胞一端长出突起，接着细胞核分裂出一部分并进入突起部分。突起部分逐渐长大成芽体。由于细胞壁的收缩，使芽体与母细胞相隔离。成长

15、的芽体可能暂时与母细胞联合在一起，也可能立即与母细胞分离。有些酵母菌具有有性生殖，它们以子囊孢子进行繁殖。,假菌丝,酵母菌繁殖,酵母菌在废水处理中的应用,酵母菌处理有机废水的一般工艺流程： 利用 酵 母 菌处理有机废水首先要筛选出适合于有机废水的优良酵母菌种，然后按下述一般过程进行。,酵母菌处理有机废水实际运用 1、 处理高浓度的氨氮和硫酸盐废水 由于厌氧条件下处理高浓度氨氮和硫酸盐废水时，高浓度的氨氮和硫酸根对甲烷菌具有很强的毒害和抑止作用，需采用预先脱硫和脱氨、稀释进水等措施，从而增加了过程的复杂性和处理成本。而高浓度的氨氮和硫酸盐废水对酵母菌的影响不显著，可以用酵母菌直接处理这一类废水。

16、,2 、处理有机含油废水和解决剩余污泥的问题,工业生产植物油、食用油会产生大量废水，这类废水的特点为COD、B OD浓度高，含油量大(Poil可达3000mg/L以上)，用常规的生物法处理，在进入生物反应池之前，需预处理除油，将含油量降至50-100mg/L，不仅导致工艺复杂，成本高，而且容易发生故障，给后续生物处理带来毁灭性的打击，同时污泥也是常规处理的一大难题。利用酵母菌法直接处理这一类有机废水，不仅工艺简单，而且利用滤渣生产单细胞蛋白SCP ( single-cell-protein)，实现废水污泥的资源化和污水的零排放。,3、 处理毒性高的废水,TNT 是 广泛应用的炸药，具有高毒性和

17、致变性，对水体和土壤环境的污染早已受到人们的重视，国内外有关细菌降解TNT的报道，处理效果都一般。尹萍等人从受TNT严重污染的土壤和废水分离筛选到17株可降解TNT的酵母菌和白地酶，发现酵母菌降解TNT的适宜pH值为7，温度为37-400C，在含75 80mg/L的TNT的培养基中，40h内能降解TNT 56-74mg/L，去除率达71%-93。,4、 处理其它难降解有机废水,山东烟台孔府宴酒集团采用酵母菌处理酿酒车间的生产废水（COD60 00-80 00mg/L）, COD去除率5060% 。,二、霉菌（ P53 ）,霉菌是多细胞的腐生或寄生的丝状菌，具有一种由分枝的、丝状的菌丝所组成的叶

18、状体。这种菌丝比放线菌的菌丝粗几倍到几十倍，与放线菌相象，也分为两部分：一部分是营养菌丝，伸入营养物质内摄取营养，另部分是气生菌丝，伸入空气中形成孢子和释放孢子。大多数霉菌菌丝的内部有隔膜，把菌丝分成若干小段，每个小段就是一个细胞，菌丝中的隔膜是细胞的细胞壁，如青霉、曲霉等都属于这种多细胞的类型。由一个细胞组成的没有隔膜的菌丝，称为单细胞菌丝体，如毛霉、根霉等。霉菌的细胞壁与细菌不同，它主要由几丁质或纤维素组成。除少数水生低等真菌含纤维素外，大部分霉菌细胞壁由几丁质组成。,形态,二、霉菌,霉菌的繁殖能力很强，而且方式多样，分无性繁殖和有性繁殖二大类。无性繁殖是许多霉菌的主要繁殖方式，产生孢囊孢

19、子、分生孢子、节孢子和厚垣孢子等无性孢子。有些霉菌在菌丝生长后期以有性繁殖方式形成有性孢子进行繁殖。有性繁殖方式是真菌系统分类的依据。由于霉菌产生的无性孢子数量多，体积小而轻，因此可随气流或水流到处散布。当温度、水分、养分等条件适宜时，便萌发成菌丝。,菌丝片段繁殖,霉菌,霉菌,无性孢子繁殖,曲霉,分生孢子,霉菌,无性孢子繁殖,霉菌,无性孢子繁殖,粉孢子（节孢子）,厚垣孢子,无性孢子繁殖,霉菌,有性孢子繁殖,霉菌,曲霉菌落,霉菌菌落,青霉素菌落,将霉菌接种到固体培养基上，在一定温度条件下，经过一定时间的培养，可在培养基上长出绒毛状或絮状的圆形菌落，其菌落比其它微生物的大，有的可无限制地扩展。霉菌

20、都是依靠有机物生活的微生物，能分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其它含氨有机化合物。大多数霉菌生活时需要氧气。适宜的生活温度在2030之间，适宜的pH范围为4.56.5。因为它们既能产生有机酸，也能产生氨去调整酸碱度，所以某些种类可以生存于pH值110之间的环境中。这对工业废水的生物处理有着重要的意义。,霉菌与水处理,1、在活性污泥法的废水处理构筑物内，真菌的种类和数目一般没有细菌和原生动物多，其菌丝常能用肉眼看到，形如灰白色的棉花丝，粘着在沟渠或水池的内壁(粘着的丝状物中，除真菌外，还可能有一些丝状细菌)。在生物池的生物膜内，真菌形成广大的网状物，可能起着结合生物膜的作用。在活性污泥中，若繁殖了

21、大量的霉菌，也会引起污泥膨胀。 2、近年来也发现某些霉菌如镰刀霉等能有效地氧化分解无机氰化物(CN)，去除率可达90以上，对有机氰化物的处理效果则差些。因此，国内外都在进行利用霉菌处理含氰等废水的研究。另外，由于某些霉菌的蛋白质含量较高，可利用这些霉菌进行废水的单细胞蛋白处理。,3、张书军.应用青霉菌BX1活体吸附水中活性艳蓝KN-RJ. 环境科学,2004,25(1):87-90 研究了染料高效吸附菌(青霉菌BX1)的生长条件及其对活性艳蓝KN-R的吸附特性。为避免染料对其生长的毒害，本研究将菌体培养及其对染料的吸附分离。结果表明，青霉菌BX1生长分3个阶段:孢子活化、线性生长和菌体自解。菌

22、体生长的最佳温度为300C，最优碳源依次为淀粉木糖蔗糖麦芽糖葡萄糖乳糖，最佳pH值为4.0，用培养48h的活菌体吸附水中的100mg/L的活性艳蓝KN-R,12 0min脱色率达93.7%,20时菌体(以干菌重计)对染料的最大饱和吸附量为159mg/g。,第三节 藻类(P57),一、藻类的形态及生理特性,藻类是一种低等植物，它们的种类很多，有单细胞的，也有多细胞的，按照其形态构造、色素组成等特点，藻类可分为十纲，主要的有蓝藻、绿藻、硅藻、褐藻和金藻等。近年来发现蓝藻是原核生物，故又称蓝细菌。 藻类一般是无机营养的，其细胞内含有叶绿素及其它辅助色素，能进行光台作用。在有光照时，能利用光能，吸收二

23、氧化碳合成细胞物质，同时放出氧气。在夜间无阳光时，则通过呼吸作用取得能量，吸收氧气同时放出二氧化碳。在藻类很多的池塘中，昼间水中的溶解氧往往很高，甚至过饱和；夜间溶解氧会急骤下降。 藻类在pH值4一10之间可以生长，适宜的pH值则为68。,1、蓝藻,蓝藻是单细胞或丝状的群体(由许多个体聚集而成)，其细胞中除含有叶绿素等色素外，还含有多量的藻蓝素，因此藻体呈蓝绿色，有时带黄褐色甚至红色。在水池、湖泊中生长茂盛时，能使水色变蓝或其它颜色，有的蓝藻并能发出草腥气味或霉味。蓝藻能适应的温度范围很广，在温度高达85的温泉中能大量繁殖，在多年不融化的冰上也能生长，但一船喜欢生长于较温暖的地区或一年中温暖的

24、季节。,微囊藻,颤藻,蓝细菌形态,营养细胞,静息孢子,异形孢,鱼腥藻,湖泊中常见的蓝藻有铜色微囊藻(Microcystis aeruginosa)、曲鱼腥藻(Anabaena contorta)等。在污水中或潮湿土地上常见的有灰颤藻(Oscillatoria limosa)和大颤藻(O. princeps)。,华水塘池,海洋赤潮现象其实就是海洋的海面突然发疯般地生长出许多有害的浮游生物，赤潮的颜色主要由引起赤潮的海洋浮游生物的种类来决定的。,引起赤潮的浮游生物约有一百多种，主要有夜光虫、裸甲藻、铠角虫、鼎型虫、角毛硅藻、根管藻、盒型藻、小定鞭金藻、束毛藻等。,蓝藻生态分布和意义,蓝藻在自然界在

25、分布很广，凡是潮湿、有光照的地方都能生长，蓝藻多喜生于有机质丰富的碱性水体中，湖泊中以表层水及近岸部分较多，小型湖泊较大型湖泊多，在我国南方水体常年可见。 在温暖、阳光充足的季节，富含营养的水体常见蓝藻过盛繁殖形成水华（赤潮） 。 形成水华的蓝藻主要有：微囊藻、鱼腥藻、色球藻、螺旋藻、拟项圈藻、腔球藻、尖头藻、颤藻、裂面藻、胶鞘藻、节球藻、束毛藻等十多个属。微囊藻水华极为常见，它是水体富营养化的标志。,蓝藻类有些种类具有固氮能力，特别是具有异形胞的种类。国内外正在从事利用蓝藻固定游离氮的研究，为农作物的肥源寻找新的途径。如稻田中接种培养固氮蓝藻满江红鱼腥藻A. azollae (与满江红共生)

26、可增加水稻产量。 有的蓝藻可作为水质的指示生物: 褐色管孢藻 Chamaesiphon fuscus 清水 泥生颤藻 Oscillatoria limosa水体污染 食用：发菜、螺旋藻等,2、绿藻,绿藻是一种单细胞或多细胞的绿色植物。有些绿藻的个体较大，如水绵、水网藻等，有些则很小，必须用显微镜才能看到，如小球藻等。其细胞中的色素以叶绿素为主，并含有叶黄素和胡萝卜素。有的绿藻有鱼腥或青草的气味。绿藻的大部分种类适宜在微碱性环境中生长。常见的绿藻有小球藻(Chlorella)、栅藻(Scenedesmus)、衣藻(Chiamydomonas)、空球藻(Eudorina)和团藻(Volvox)等(

27、图411)。大部分绿藻在春夏之交和秋季生长得最旺盛。绿藻也是引起水体富营养化的主要藻类之一。,绿藻形态,栅列藻,盘星藻,小球藻,衣藻,几种绿藻,空球藻,团藻,绿藻生态分布及意义,90生于淡水，仅10生于海水。管藻目多生于海水，而接合藻纲则只生活于淡水中。 石莼、浒苔具有较大的经济价值，可以食用也可提取胶质、糊精作为粘着浆料。浮游藻类如小球藻属、扁藻属等为海产经济动物幼体的饵料。 分布相当广，凡是阳光照射的潮湿环境，都能见到不同种类的绿藻。绿藻是藻类植物的重要组成部分，是鱼池浮游植物的主要成分。不仅作为滤食性鱼类的饵料，也是鱼池生物环境的重要组成部分。 绿藻在净化水体、保护水域环境方面也具一定意

28、义。绿藻也是引起水体富营养化的主要藻类之一。,3、硅藻,硅藻为单细胞或单细胞的群体，细胞内含有黄色素、胡萝卜素和叶绿素等。它的主要特点是细胞壁中含有大量的硅质，形成一个由两片合成的硅藻壳体。硅藻适宜在较低温度中生长，在春秋两季和冬初生长最好。一般硅藻产生香气，也有发出鱼腥气的。水中常见的硅藻有纺棰硅藻(Navicuia)、丝状硅藻(Melosira)、旋星硅藻(Asterionella)和隔板硅藻(Tabellaria)等。,鼓藻,隔板硅藻,旋星硅藻,几种硅藻,纺棰硅藻,硅藻的生态分布和意义,1. 硅藻的饵料意义 海洋初级生产力 海洋动物及其幼体直接或间接的饵料 人工大量培养硅藻，如中肋骨条藻

29、、三角褐指藻、牟氏角毛藻、新月菱形藻等 2. 常见赤潮硅藻简介: 骨条藻、菱形藻、盒形藻、角毛藻、根管藻、海链藻等 3. 硅藻的工业价值: 硅藻土、化石硅藻,海带属 Laminaria,植物体明显地分为固着器、柄部和叶片三部分，固着器 假根状或盘状。叶片单条或深裂为掌状，生活史有明显地异型世代交替。无性繁殖产生单孢子囊，孢子囊位于叶片下部或整个叶片。海带L. japonica是重要的经济藻类，是一种深入民间的食品，又是医药和工业的重要原料，也是褐藻工业提取藻胶和制碘的重要原料。,4、褐藻,海带养殖场,褐藻生态分布和意义,多生于海水，淡水种类极少，尚未发现陆生或气生的种类。冷水性，寒带和南北极海

30、。阴生植物，弱光低温下进行光合作用。垂直分布，低潮线附近。 重要的经济海藻 农田肥料或猪饲料：马尾藻等。 食用：海带、裙带菜、昆布、羊栖菜和鹿角藻等。 医药方面：作抗凝剂、止血剂和代用血浆等； 褐藻酸 钠 阻吸放射性同位素；本草纲目，海带、昆布和羊 栖菜，瘿瘤结气瘘症、利尿和水肿，甲状腺肿等 。,5、金藻,金藻中有一种称为黄群藻(Synura)的，能发出强烈的臭味，并使水味变苦。水中含量即使极少(1250万)，人们也能觉察出来。,黄群藻,黄群藻淡水中常见，可在池塘等小水体中形成优势种，使水体呈黑褐色，在冰下亦常大量发生。,三毛金藻,小三毛金藻为一种害藻，能产生鱼毒素，引起鱼类大量死亡，在我国分

31、布广泛，大连、银川、乌梁素海、山西南部的咸水湖中，天津的塘沽及陕西皆有报道。此外，在海洋中也可形成赤潮，给渔业造成危害。,金藻生态分布及意义,分布：多分布于淡水中，透明度大，温度低，有机质含量低的水体中。多在较寒冷的季节生长旺盛，早春、晚秋。在水体中多分布于中、下层。 饵料价值：浮游金藻没有细胞壁，个体微小，营养丰富，是水生动物很好的天然饵料。有的海产种类已人工培养，是水产经济动物人工育苗期间的重要饵料。 颗石虫软泥和化石：钙板金藻、硅鞭金藻死亡后，遗骸沉于海底，形成颗石虫软泥，有的形成化石，可为地质年代的鉴别提供重要依据。 赤潮、水华：如小三毛金藻。,二、藻类在给水排水工程中的作用,1、藻类

32、对给水工程有一定的危害性 当藻类在水库、湖泊中大量繁殖时，会使水带有臭味，有些种类还会产生颜色。水中有大量藻类时还可能影响水厂的过滤工作。,由于细菌以外的各种微生物的大小有时相差较大，如果像细菌那样计算单位体积水内的菌数，意义不大，所以一般以其所占面积来衡量水受污染的程度，单位常用“标准面积单位”mL，1个“标准面积单位”等于400m2。水源水中藻类每毫升达到5001000标准面积单位时，自来水用户中个别人就会有意见；达到10002000标准面积单位时，一般都会有一些意见；超过2000标准面积单位时，就有较明显的臭味了。而如水中含有黄群藻，则即使数量极少，也能产生强烈的气味而使水不适于饮用。,

33、几种致臭藻类,2、藻类在排水工程中的作用 在排水工程中可利用污水养殖藻类。藻类光合作用放出的氧气则可被好氧微生物利用，去氧化分解水中的有机污染物。这样一方面可收获大量有营养价值的藻类，另一方面也净化了污水。废水处理中使用的氧化塘主要就是利用藻类来供应氧气的。藻类在氧化塘中的作用如下图所示。天然水体自净过程中，藻类也起着一定的作用。,氧化塘,污水,菌体,细菌 氧化作用,溶解氧,藻类 光合作用,藻类群体,光,CO2+H2O+NH3,关于氧化塘,氧化塘定义： 氧化塘又名稳定塘或生物塘，是一种天然的或经过一定人工修整的有机废水处理池塘。按照占优势的微生物种属和相应的生化反应，可分为好氧塘、兼性塘、曝气

34、塘和厌氧塘四种类型。 应用：处理城镇污水，可与其他工艺结合。,好氧塘基本工作原理,好氧塘内的生物种群主要有 藻类、菌类、原生动物、后生动物、水蚤等微型动物。,菌类主要是生存在水深0.5m的上层，浓度为11085109个/mL，主要种属与活性污泥和生物膜相同。,原生动物和后生动物的种属数与个体数，均比活性污泥法和生物膜法少。,藻类的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反映塘的运行状况和处理效果。,好氧塘内的生物种群,好氧塘的设计 好氧塘工艺设计的主要内容是计算好氧塘的尺寸和个数。 好氧塘多采用矩形，表面的长宽比为3:14:1，一般以塘深的1/2处的面积作为计算塘面。好氧塘的座数一般不少于3座，规模很

35、小时不少于2座。,关于水体富营养化（eutrophication) (P292）,一、水体富营养化概念 水体中N、P等营养元素大量增加，远远超过正常的含量，导致原有的生态系统破坏，使藻类和某些细菌的数量激增，其它生物种类减少的现象。 二、指标： N0.20.3mg/L, P0.010.02mg/L，生化需氧量10mg/L，细菌总数105 个/mL，叶绿素a10g/L。,不同湖泊类型的主要特征,富营养湖泊与贫营养湖泊比较,eutrophication,Large phytoplankton blooms can cause huge ugly foams on beaches. These bl

36、ooms are not toxic but temporarily ruin the beach, reducing its recreational value.,Algae bloom in Mounds Dam impoundment caused by eutrophication,水体外观呈色、变浊、影响景观： 内陆湖：水华（水花 Water bloom); 海洋：赤潮（红潮 Red tide) 水体散发不良气味：土腥素（geosmin)，硫醇、吲哚、胺类、酮类等； 溶解氧下降：分解有机物及藻类残体造成细菌的大量繁殖，消耗掉水中的氧气。 水生生物大量死亡。 有些产生毒素：如甲藻产生

37、石房毒素、进入食物链。,三、富营养化的危害,海洋中引起赤潮的主要藻种多为甲藻纲，常见的有：甲藻属、膝盖藻属、多甲藻属； 湖泊水华产生以蓝细菌为主：微囊藻属、鱼腥藻属、束丝藻属、颤藻等属的一些种，有些能固氮。,四、富营养化的优势藻种,五、富营养化的检测与防治,监测：N、P元素的含量，水体中N0.3mg/L、P0.03mg/L时，藻类生长加快。 日本学者提出，按下式计算： 耗O2量 无机N(g/L) 无机P(g/L) 1500 若结果 1，富营养化将出现。,评价水体富营养化的方法与AGP,评价水体富营养化的方法是： 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； 测定氮和

38、磷等导致富营养化的物质。,将五方面综合起来对水体的富营养化作出全面、充分地评价。为了控制排入水体的废水量和水质，以便采取防止废水对水体产生负面影响的措施，必须测定该废水中藻类的潜在生产力(AGP)。,AGP即藻类生产的潜在能力。把特定的藻类接种在天然水体或废水中，在一定的光照度和温度条件下培养，使藻类增长到稳定期为止，通过测干重或细胞数来测其增长量。此即藻类生产的潜在能力(AGP)。,特定的藻类藻种：羊角月芽藻、小毛枝藻、小球藻属、衣藻属、谷皮菱形藻、裸藻属、栅列藻属、纤维藻属、实球藻属、微囊藻属及鱼腥藻属等。,欧、美已制订藻类培养试验标准法，日本也在使用。具体藻类培养试验的培养方法如下： 将

39、培养液用滤膜(1.2m)或高压蒸汽灭菌器(121C，15min)除去SS和杂菌。取500mL置于L型培养管(1,000mL)，接入羊角月芽藻，将培养管放在往复振荡器上(3040r/min)，20，光照条件下振荡培养720d(每天照明培养14h，暗培养10h)后，取适量培养液用滤膜过滤，置105烘至衡重，称干重，计算藻类中的干重即为该水样的AGP。,日本湖水水体评价标准 湖水类型 AGP（藻类生产的潜在能力） 贫营养湖 1 mgL 中营养湖 l10mgL 富营养湖 1050mgL 若加人生活污水处理水，AGP明显增加。,2、防治： 加强生态管理：防止含N、P及生活污水未经处理直接排入河流； 污水

40、深度处理：彻底去除有机污染物； 化学杀藻：漂白粉、CuSO4 (0.10.5mg/L)撒入产生赤潮的河流或海洋； 生物杀藻剂：寻找藻类的致病微生物； 混层法：人为增加溶氧，强力搅拌，防止藻类过度繁殖。,“滇池蓝藻水华污染控制技术研究”基地的重力斜筛自动脱水设备在对滇池蓝藻水华进行脱水处理。脱水后形成的藻浆经去毒处理，可成为上好的有机肥料或饲料。,第四节 微型动物(P62),一、原生动物的形态及生理特性,原生动物有三万多种，是动物界中最原始、最简单、最低等的单细胞动物。它们的个体都很小。长度一般在l00300m之间(少数大的种类的长度可达几个mm，而个别小的种类的长度则只有几个m)。每个细胞常只

41、有一个细胞核，少数种类也有两个或两个以上细胞核的。原生动物在形态上虽然只有一个细胞，但在生理上却是一个完善的有机体，能和多细胞动物一样行使营养、呼吸、排泄、生殖等机能。,原生动物细胞体内的 “胞器”：,行动胞器伪足、鞭毛和纤毛等； 消化、营养胞器废水生物处理中原生动物的营养方式有以下几类：(1)动物性营养：以吞食细菌、真菌、藻类或有机颗粒为主，大部分原生动物采取这种营养方式；(2)植物性营养：与值物的营养方式一样，在有阳光的条件下，可利用二氧化碳和水合成碳水化合物，只有少数的原生动物采取这种营养方式，如植物性鞭毛虫；(3)腐生性营养：以死的机体、腐烂的物质为主。有些动物性营养的原生动物具有胞口

42、、胞咽等； 排泄胞器大多数原生动物具有专门的排泄胞器伸缩泡。伸缩泡一伸一缩，即可将原生动物体内多余的水分及积累在细胞内的代谢产物排出体外； 感觉胞器一一般原生动物的行动胞器就是它的感觉胞器。个别的原生动物有专门的感觉器官眼点。,原生动物与人类的关系,有益的原生动物,有害的原生动物,赤潮,夜光虫,沟腰鞭虫,裸甲腰鞭虫,喇叭虫,草履虫,太阳虫,间日疟原虫,痢疾内变形虫,水处理中常见的原生动物有三类：1、肉足类2、鞭毛类3、纤毛类,(一)肉足类,肉足类原生动物(Sarcodina)只有细胞质本身形成的一层薄膜。它们大多数没有固定的形状少数种类为球形。细胞质可伸缩变动而形成伪足，作为运动和摄食的胞器。

43、绝大部分肉足类都是动物性营养。肉足类原生动物没有专门的胞口，完全靠伪足摄食，以细菌、藻类、有机颗粒和比它本身小的原生动物为食物。,可以任意改变形状的肉足类为根足变形虫，一般就叫做变形虫(Amoeba)。还有一些体形不变的肉足类，呈球形，它的伪足呈针状，如辐射变形虫(Amoeba radiosa)和太阳虫Actinophrys)等。,变形虫,细胞核,伪足,辐射虫,太阳虫,肉足类在自然界分布很广，土壤和水体中都有。中污带水体(见第六章第六节)是多数种类的最适宜的生活环境，在污水中和废水处理构筑初中也有发现。就卫生方面来说，重要的水传染病阿米巴痢疾(赤痢)就是由于寄生的变形虫赤痢阿米巴(Endamo

44、ebahistolytica)所引起的。,赤痢阿米巴变形虫 引起痢疾,(二)鞭毛类,这类原生动物因为具有一根或一根以上的鞭毛，所以统称鞭毛虫或鞭毛类原生动物(Mastigophora)。鞭毛长度大致与其体长相等或更长些，是运动器官。鞭毛虫又可分为植物性鞭毛虫和动物性鞭毛虫。,1植物性鞭毛虫 多数有绿的色素体，是仅有的进行植物性营养的原生动物。此外，有少数无色的植物性鞭毛虫，它们没有绿的色素体，但具有植物性鞭毛虫所专有的某些物质，如坚硬的表膜和副淀粉粒等，形体一般都很小，它们也会进行动物性营养。在自然界中绿色的种类较多，在活性污泥中则无色的植物性鞭毛虫较多。,最普通的植物性鞭毛虫为绿眼虫(Eug

45、lena viridis)。它是植物性营养型，有时能进行植物式腐生性营养。最适宜的环境是一中污性小水体，同时也能适应多污性水体。在生活污水中较多，在寡污性的静水或流水中极少。在活性污泥中和生物滤池表层滤料的生物膜上均有发现，但为数不多。此外还有杆囊虫（Peranema frichophorum),它的鞭毛比眼虫粗，利用溶解于水中的有机物进行腐生性营养；还有一种衣滴虫有两根鞭毛和两个伸缩泡。,2动物性鞭毛虫 这类鞭毛虫体内无绿色的色素体，也没有表膜、副淀粉粒等植物性鞭毛虫所特有的物质。一般体形很小。它们是靠吞食细菌等微生物和其它固体食物生存的，有些还兼有动物式腐生性营养。在自然界中，动物性鞭毛虫

46、生活在腐化有机物较多的水体内。在废水处理厂曝气池运行的初期阶段，往往出现动物性鞭毛虫。,常见的动物性鞭毛虫有梨波豆虫(Bodo)和跳侧滴虫(Pleuromonas jaculans)等。,(三)纤毛类,纤毛类原生动物或纤毛虫Ciliata)的特点是周身表面和部分表面具有纤毛，作为行功或摄食的工具。纤毛虫是原生动物中构造最复杂的，不仅有比较明显的胞口，还有门围、口前庭和胞咽等司吞食和消化的细胞器官。它的细胞核有大核(营养核)和小核(生殖核)两种，通常大核只有一个，小核则有一个以上。纤毛类可分为游泳型和固着型两种。前者能自由游动，如周身有纤毛的章履虫，后者则固着在其它物体上生活，如钟虫等。固着型的

47、纤毛虫可形成群体。,纤毛虫喜吃细菌及有机颗粒，竞争能力也较强，所以与废水生物处理的关系较为密切。,在废水生物处理中常见的游泳型纤毛虫 有草履虫(Paramecium caudatum)、肾形虫（Colpoda）、豆形虫（Colpidium）、漫游虫（Lionoyus）、楯纤虫（Aspidisca）等。,草履虫,漫游虫,楯纤虫,常见的固着型纤毛虫主要是钟虫类。 常见的单个个体的钟虫类有小口钟虫、沟钟虫、领钟虫等。这种单个个体的钟虫统称为钟虫(Vorticella)或普通钟虫。 常见的群体钟虫类有等枝虫(累枝虫，Epistylis)和盖纤虫(益虫，Opercularia)等。常见的等枝虫有瓶累枝虫

48、等，盖纤虫有集盖虫、彩盖虫等。,普通钟虫和群体钟虫都经常出现于活性污泥和生物膜中，可作为处理效果较好的指示生物（一种生物只在某一环境中生长，这种生物就是这一环境的指示生物）。,钟虫,群体钟虫,水中原生动物除上述3类外，还有吸管虫类原生动物(Suctoria)和孢子类原生动物(Sporozoa)。吸管类成虫具有吸管、并也长有柄，固着在固体物质上，吸管用来诱捕食物。吸管虫在废水处理中的作用还没有很好地研究。孢子虫是寄生性的，其生活史较复杂，能产生孢子，主要在卫生医疗方面有重要性，间日疟原虫就属于这一类原生动物。,吸管虫,疟原虫及疟疾,疟原虫是疟疾的病原体，分布遍及全球，对人类身体健康危害极大。寄生

49、于人体的疟原虫有四种，可引起不同的疟疾,间日疟原虫红内期环状体,疟原虫有四类：,i.间日疟原虫（Plasmodium vivax, Grassi 没有原生动物存在时，浓度降低仅为54%，半存活期为16.1h，可见原生动物的捕食作用是大肠杆菌浓度下降的主要原因。 C 导致细菌形态与生长方式的改变：原生动物存在时，一些原来悬浮生长的个体细菌采用絮状菌胶团或菌链的方式生长，去除原生动物并连续培养几代后，这些菌胶团或菌链又以悬浮个体的方式生长，由于原生动物对食物的大小具有选择性，菌胶团和菌链一般都比原生动物大，可以抵制原生动物的捕食，是一种有效的捕食防御机制。 D 纤毛的运动促进营养物质和氧气的扩散：

50、纤毛虫口围盘的纤毛数量多，波动快，在其周围形成小涡流，促进营养物质向细菌表面传递，利于代谢废物的传出，小涡流还促进了氧气的溶解，延长了氧气在曝气池中的滞留时间，从而提高氧气的利用效率。,产生絮凝物质，促进活性污泥的形成 活性污泥颗粒主要是由细菌絮凝而成，细菌生长到一定程度后就凝集成絮状物。这种絮状物为原生动物提供了着生的环境，反过来絮状物上的原生动物能加速絮凝过程。 实验证明小口钟虫、累枝虫和草履虫等纤毛虫能分泌一些粘性多糖，使他们能够附着在小的絮凝体上，同时促进絮凝体进一步黏附细菌使污泥絮体增大。 生产上常常发现在活性污泥培养初期，一旦处理系统中出现固着型纤毛虫，随后就可看到活性污泥絮体的形

51、成并逐渐增大。,分泌生长因子和降解胞外聚合物刺激细菌生长,细菌生长需要维生素和氨基酸等生长因子。有些细菌可自身合成这些因子，有些则需要从环境中获得。Mallory等发现鞭毛虫和纤毛虫能分泌生长因子刺激细菌生长。 原生动物可以降解细菌的部分胞外聚合物，促进矿物质的循环，从而促进细菌的生长。原生动物自溶产物和分泌的胞外聚合物也可以促进细菌的生长。,生物捕食污泥减量技术是增加活性污泥系统中细菌捕食者的数量,模拟自然生态系统中的食物链原理进行污泥减量的技术,从物质形态来看,是通过微型动物的新陈代谢作用,将污泥中的固态物质转化为气态(主要形式为CO2 ) 和液态(主要形式是H2O) ,从而达到减量的目的

52、。以其低能耗、低成本、无二次污染的特点而成为一种理想的生态减量技术。,(二) 在污泥减量化中的作用,何赞等.污泥减量化水处理技术的研究进展 J.中国给水排水 ,2009,25(8):1-7 摘要： 针对污泥处理处置过程中的环境问题和经济问题，从基于微生物隐性生长、代谢解偶联、微型动物捕食和维持代谢等方面阐述了污泥减量化水处理技术的的研究进展，介绍了相关工艺的原理和特点，并指出了其研究的发展方向和应用前景。,生物捕食污泥减量工艺具有较好的污泥减量效果，但还需要解决下列问题：鉴于微型动物对环境的敏感性，应控制适合微生物生长的环境； 由于微生物摄食还会造成氮、磷的释放，对氮、磷没有去除作用，因此要结

53、合其他方法同时进行脱氮除磷的研究；利用先进的生物技术手段来揭示生物捕食过程中捕食生物和细菌的关系，以及基质在生物体内的转化规律；是否有新的物质随出水释放到环境中；工艺的持久性，即工艺是否运行很长一段时问后仍没有剩余污泥产生。,(三) 指示生物作用,1、依据 原生动物数量、种类、优势种、个体活性与水质的相关规律。 2、优越性 提问:与水质分析及细菌观察、计数相比好处何在? .观察测量容易 .快速预报 通常污水处理厂每天都要对本厂的出水进行水质监测，若超过国家规定的标准，就要及时追查原因，以求解决。,3、普遍规律 .水质毒物判断 如若发现群体的纤毛虫缩成一团； 钟虫的柄脱落； 纤毛虫接合生殖（即有

54、性生殖）、或形成孢囊。 表明水中？ 存在有毒物质或其他条件如温度、pH等不适宜。 .溶解氧判断 有些原生动物对水中的溶解氧变化十分敏感。 如钟虫细胞前端出现气泡，运动迟缓，说明水中充 氧不足，或溶氧过高、过低，水质将变坏。反之则表明溶解氧情况适中良好,.曝气池处理效果的判断,4、注意,应当指出，用微型动物作为指示生物，使用时都要谨慎，因为它们虽然可以直接在显微境下观察，但作为指示生物都还没有正确的定型方法，目前只能起辅助理化分析的作用。主要缺点： (a)定量化程度不够； (b)需要一定的专业知识和经验。,第六节 病毒和噬菌体(P76),病毒的定义：是一类比较原始的、有生命特征的、能够自我复制和

55、严格细胞内寄生的非细胞生物。病毒的特点： 形体微小(病毒的大小相差悬殊，大的直径超过200nm，而小的仅10nm左右) ，具有比较原始的生命形态和生命特征，缺乏细胞结构； 只含一种核酸，DNA或RNA；依靠自身的核酸进行复制，DNA或RNA含有复制、装配子代病毒所必须的遗传信息； 缺乏完整的酶和能量系统； 在特定活细胞内寄生。,葡萄球菌 (1000nm）,牛痘病毒 300250nm,A,B,C,D,E,F,G,立克次体 450nm,衣原体 390nm,A、大肠杆菌噬菌体 ( 65 95nm ),B、腺病毒 (70nm ),D、乙脑病毒 ( 40nm ),E、蛋白分子 (10nm ),F、流感病

56、毒 ( 100nm ),G、烟草花叶病毒,3000多年前，埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症。,病毒体结构模式图,壳粒,衣壳,核心（核样物）,核衣壳,包膜,包膜病毒,包膜子粒,脊髓灰质炎病毒属微小RNA肠道病毒，直径24-30nm，耐冷，0.5h可灭活，病毒分型、型、型，无交叉免疫，预防接种时，三型疫苗均需应用。,甲型肝炎病毒是甲型肝炎的病原体，RNA病毒。 电镜下两种颗粒同时存在 实心：有感染性，有抗原性 空心：无感染性，有抗原性,乙肝病毒的大球型颗粒、小球型颗粒及管型颗粒（电镜）,乙肝病毒(DNA病毒)的结构,冠状病毒结构模式图 电镜下的SARS 病毒,SARS病毒是一种新型RNA病毒,体态

57、细长的甲型H1N1流感病毒日本东京大学医科研究所野田岳志拍摄,甲型H1N1流感病毒形状为细长型。据日本东京大学医科研究所的河冈义裕教授研究证明，与其他形态的病毒相比，细长的甲型H1N1流感病毒更容易附着在人体的鼻粘膜等组织上，从而侵入人体。另外也更容易发生变异。它的高传染性和变异潜力受到科学界、医学界更高的关注。,在甲型H1N1流感刚流行时，美国疾病控制与预防中心(CDC)发表的流感病毒形态为圆形照片，被证明是该流感病毒的“断片”，此“断片”是因为CDC在拍摄前使用了离心分离机，导致流感病毒的部分“身体”与杂质一起被清除而造成的。,美国CDC发表的圆形甲型H1N1流感病毒形态的电子显微镜照片,

58、噬菌体:是寄生在细菌或放线菌细胞内的微生物，可称为细菌的病毒。噬菌体的寄生性具有高度的专一性，即一种噬菌体只能侵染某一种细菌。因此可以利用已知的噬菌体来鉴定细菌的种类。噬菌体的平均大小约为30一100nm。当它侵入细菌的细胞后，迅速繁殖，引起细菌细胞的裂解和死亡。,大肠杆菌噬菌体 T4,病毒的繁殖: 病毒缺乏完整的酶系统，不能单独进行物质代谢，必须由宿主细胞提供合成的原料、能量与场所，而且只能在易感的活细胞中才能繁殖。病毒不是二分裂繁殖，而是以复制方式繁殖。繁殖过程分为吸附、侵入与脱壳、复制与合成、装配与释放四个步骤。,温和噬菌体和溶源性细菌 有一些噬菌体侵入宿主细胞后，其核酸整合到宿主细胞的

59、核酸上同步复制，并随宿主细胞分裂而带到子代宿主细胞内，宿主细胞不裂解。这些噬菌体，称为温和噬菌体。这一现象称为溶源现象。被温和噬菌体浸染的细菌，称为溶源性细菌。溶源性细菌在细胞分裂中有时也可失去噬菌体的核酸成为非溶源性细菌。但出现机率很低，约为0.1一0.0001。,第七节 微生物之间的关系 (P173),在自然界中，微生物种与种之间，微生物与高等动物、植物之间的关系都是非常复杂而多样化的，它们彼此相互制约，相互影响，共同促进了整个生物界的发展和进化。它们之间的相互关系，归纳起来基本上可分为互生、共生、拮抗(对抗)和寄生4种。下面着重讨论有关微生物之间的这4种关系,一、互生关系,两种不同种的生物，当其生活在一起时，可以由一方为另一方提供或创