第十一章微生物與環(huán)境的治理和保護(hù)課件

1、第十一章 微生物與環(huán)境的治理和保護(hù)10/2/20221第十一章 微生物與環(huán)境的治理和保護(hù)9/24/20221第一節(jié) 微生物對(duì)土壤和水體污染的治理一. 微生物對(duì)農(nóng)藥及其它化合物的降解1.環(huán)境中的主要污染物1).污染物是指人類在生產(chǎn)、生活中,排入大氣、水體或土壤中的能引起環(huán)境污染,并對(duì)人和環(huán)境有不利影響的物質(zhì)的總稱.2).分類:無(wú)毒污染物 有毒污染物3).危害:對(duì)人體的慢性危害和急性危害10/2/20222第一節(jié) 微生物對(duì)土壤和水體污染的治理一. 微生物對(duì)農(nóng)藥及其2 生物修復(fù) 用生物的方法修復(fù)被人類長(zhǎng)期生產(chǎn)生活所污染和破環(huán)的局部環(huán)境，使之重現(xiàn)生機(jī)的過(guò)程。 植物生物修復(fù)和微生物生物修復(fù) 微生物催化降

2、解有機(jī)污染物，轉(zhuǎn)化其他污染物從而消除污染的過(guò)程。10/2/202232 生物修復(fù)9/24/20223-生物降解biodegradation：生物（多指微生物）對(duì)環(huán)境物質(zhì)的分解作用。 降解性質(zhì)粒catabolic plasmids：是指一類編碼有降解某些化合物代謝途徑的質(zhì)粒.3.水體微生物的凈化作用 水體微生物的凈化作用，也即水體自凈作用，是指水體中的微生物氧化分解（包括需氧分解和厭氧分解）有機(jī)污染物而使水質(zhì)得到凈化的過(guò)程。4.土壤微生物的自凈作用 10/2/20224-生物降解biodegradation：生物（多指微生物2. 農(nóng)藥1) 農(nóng)藥是除草劑殺蟲(chóng)劑殺菌劑等化學(xué)試劑的總稱.2) 微生物降

3、解農(nóng)藥的方式作用方式-直接作為碳源能源氮源而利用-通過(guò)共同代謝作用而被降解作用機(jī)理10/2/202252. 農(nóng)藥9/24/20225作用機(jī)理微生物降解許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的農(nóng)藥是借助共代謝作用進(jìn)行的。共代謝是指微生物在其他因子的協(xié)同作用下降解某些污染物的現(xiàn)象。 # 依靠環(huán)境提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 # 依靠其他微生物協(xié)同作用。 # 需有誘導(dǎo)物存在。 10/2/20226作用機(jī)理9/24/202263. 烴類化合物1) .烴類降解的途徑烴類化合物包括分子量由16-1000左右的碳?xì)浠衔?，包括烷烴、烯烴、炔烴、脂環(huán)烴等等。氣體狀態(tài)甲烷、乙烷、乙炔、乙烯等等揮發(fā)性液體汽油、苯固體石蠟10/2/202273. 烴類化

4、合物9/24/202271) 烴類降解的生化途徑微生物對(duì)烴化物的降解主要是在加氧酶的催化條件下，將分子氧參入到基質(zhì)中形成一種含氧的中間產(chǎn)物，然后轉(zhuǎn)化成其它物質(zhì)參與代謝過(guò)程。烷烴降解：芳烴的降解：10/2/202281) 烴類降解的生化途徑9/24/202282) 降解烴類的微生物能降解烴類的微生物很多，據(jù)報(bào)道有100多種，包括細(xì)菌、放線菌、霉菌、酵母菌、藻類和藍(lán)細(xì)菌。多質(zhì)粒超級(jí)菌 A. B. C. D.AA+B A+B+CA+B+C+D.3）微生物對(duì)其他有機(jī)化合物的降解和轉(zhuǎn)化 微生物能降解表面活性劑、多氯聯(lián)苯、氰化合物等等有毒物質(zhì)。4）.微生物對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)化10/2/202292) 降解烴類的

5、微生物9/24/20229第二節(jié) 微生物與農(nóng)村有機(jī)廢物的處理一. 堆肥制作及其微生物學(xué)原理 1 定義：以植物秸桿，山青湖草等植物性物質(zhì)為主，略加人畜糞尿，混合堆積，腐熟而成的有機(jī)肥料為堆肥。 2 原料分類： 1) 不易分解的物質(zhì) 2) 促進(jìn)分解的物質(zhì) 3) 吸水性強(qiáng)的物質(zhì)。 10/2/202210第二節(jié) 微生物與農(nóng)村有機(jī)廢物的處理一. 堆肥制作及其微生物學(xué)3 堆肥制作的傳統(tǒng)方法 1) 原料的處理 2) 水分和通氣 3) 堆制和泥封 4) 翻堆10/2/2022113 堆肥制作的傳統(tǒng)方法9/24/202211 4 堆肥的微生物學(xué)過(guò)程 1) 發(fā)熱階段： 堆肥堆制初期，在好氧性條件下，好氧性微生物分

6、解易分解的有機(jī)物質(zhì)，產(chǎn)生大量的熱，不斷提高堆肥的溫度叫- 2) 高溫階段： 發(fā)熱階段后，好熱性微生物代替中溫型微生物，大量生長(zhǎng)繁殖，分解堆肥中復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)而產(chǎn)熱，使溫度升至6070，維持一定時(shí)間。 10/2/202212 4 堆肥的微生物學(xué)過(guò)程9/24/2022123) 降溫階段 隨著大部分復(fù)雜的有機(jī)物已經(jīng)分解，好熱微生物活動(dòng)減弱，溫度逐漸下降，降至40以下，中溫型微生物逐漸成為優(yōu)勢(shì)，為-4) 腐熟保肥階段 堆肥腐熟以后，體積縮小，堆肥下降至 稍高于氣溫，壓緊堆肥，造成厭氧狀態(tài)，停止微生物的作用，為腐熟保肥階段。10/2/2022133) 降溫階段9/24/2022135. 堆肥的生態(tài)和農(nóng)業(yè)

7、意義 1) 有利于保護(hù)環(huán)境； 2) 有益于生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展； 3) 堆肥的微生物是重要的資源庫(kù)。 微生物的耐熱性在實(shí)踐中有重要的意義：10/2/2022145. 堆肥的生態(tài)和農(nóng)業(yè)意義9/24/202214二. 沼氣發(fā)酵的微生物原理1. 沼氣發(fā)酵是在厭氧條件下，微生物分解轉(zhuǎn)化動(dòng)植物有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生可燃性氣體的現(xiàn)象。 2. 沼氣發(fā)酵中的微生物 a. 初級(jí)發(fā)酵菌 b. 氧化氫的甲烷產(chǎn)生菌 c.裂解乙酸的甲烷產(chǎn)生菌 d.次級(jí)發(fā)酵菌 e.同型乙酸產(chǎn)生菌(p.292)產(chǎn)甲烷細(xì)菌 -產(chǎn)甲烷菌的形態(tài)和分類 甲烷桿菌目 甲烷球菌目 甲烷微菌目 10/2/202215二. 沼氣發(fā)酵的微生物原理1. 沼氣發(fā)酵是在厭氧條件下

8、，微生-產(chǎn)甲烷菌的生理特征 常見(jiàn)的底物為H2/CO2、甲酸、甲醛、甲胺和乙酸等. -甲烷菌中與產(chǎn)甲烷有關(guān)的特殊輔酶 輔酶F420、輔酶M、甲烷碟呤MPT、 甲烷呋喃MFR(CO2還原因子CDR) -產(chǎn)甲烷的代謝途徑 沼氣發(fā)酵分為三個(gè)階段（p.291)10/2/202216-產(chǎn)甲烷菌的生理特征9/24/202216第四節(jié) 微生物接種劑對(duì)環(huán)境的保護(hù)作用一.微生物接種劑 直接應(yīng)用微生物活體作為接種材料的一類制劑叫微生物接種劑。 菌劑用來(lái)提高土壤供肥能力并提高植物養(yǎng)料的接種劑。 1.接種劑的特點(diǎn) （1）在單位面積上用量少。 （2）對(duì)植物有益無(wú)害。 （3）對(duì)人畜無(wú)致病性，不污染環(huán)境。10/2/20221

9、7第四節(jié) 微生物接種劑對(duì)環(huán)境的保護(hù)作用一.微生物接種劑9/22.接種劑的生產(chǎn) 固體擴(kuò)大培養(yǎng) 直接使用 或吸附18劑 原始菌種斜面菌種培養(yǎng) 保存 液體擴(kuò)大培養(yǎng) 吸附劑的種類：草炭和土壤及添加劑：植物材料,惰性無(wú)機(jī)和有機(jī)材料。 3.接種劑的應(yīng)用 （1）根瘤菌劑的應(yīng)用 10/2/2022182.接種劑的生產(chǎn) a.應(yīng)用的兩種基本方法：種子拌菌，土壤混菌。 b. 影響固氮效果的環(huán)境條件 土壤水分 土壤反應(yīng) 土壤無(wú)機(jī)氮含量 土壤磷，鉀含量 （2）促生細(xì)菌劑 （3）菌根菌 （4）解磷微生物肥料 （5）硅酸鹽細(xì)菌肥料10/2/202219 a.應(yīng)用的兩種基本方法：種子拌菌，土壤混菌。 9 4.微生物肥料的現(xiàn)狀

10、，需求和發(fā)展趨勢(shì) （1） 我國(guó)微生物肥料研究和開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀 a. 初步形成了微生物肥料產(chǎn)業(yè)，有一定的規(guī)模和水平。 b. 產(chǎn)品種類繁多，使用的菌種不斷擴(kuò)大。 c. 使用效果漸被農(nóng)民認(rèn)可,使用面積不斷擴(kuò)大。 d. 行業(yè)管理初步形成。 e. 少數(shù)產(chǎn)品進(jìn)入了國(guó)際市場(chǎng)。 （2）微生物肥料的應(yīng)用前景 10/2/202220 4.微生物肥料的現(xiàn)狀，需求和發(fā)展趨勢(shì)9/24/202二 .微生物農(nóng)藥 1.定義：用于防治植物病蟲(chóng)害和消除雜草的微生物制劑。 2.特點(diǎn)：(生物農(nóng)藥與化學(xué)農(nóng)藥相比的特點(diǎn)) 1）對(duì)人畜，作物安全無(wú)害，無(wú)殘毒。 2）不易使害蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性，而且藥效期長(zhǎng)。 3）選擇性強(qiáng)，專一的防治某種病蟲(chóng)害，不傷害天

11、敵。10/2/202221二 .微生物農(nóng)藥9/24/2022213. 目前我國(guó)植病生防中存在的問(wèn)題及解決途徑 1)存在的問(wèn)題: 研發(fā)與生產(chǎn)脫節(jié); 制劑化困難,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差; 生產(chǎn)工藝落后,生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小; 應(yīng)用推廣難度大; 產(chǎn)品研究不深入. 2) 解決途徑: 加大投入 搞好協(xié)作(研，企協(xié)作) 建立研發(fā)中心; 宣傳提高認(rèn)識(shí).4.微生物農(nóng)藥的種類 （1）微生物殺蟲(chóng)劑 細(xì)菌殺蟲(chóng)劑 真菌殺蟲(chóng)劑 病毒殺蟲(chóng)劑 10/2/2022223. 目前我國(guó)植病生防中存在的問(wèn)題及解決途徑9/24/202蘇云金桿菌殺蟲(chóng)劑（研究及應(yīng)用情況 起步階段（19011952） Bacillus thuringiensis subsp.sotto 認(rèn)識(shí)本質(zhì)及實(shí)用化階段（19531976） 開(kāi)拓研究視野的階段（1970）（2）農(nóng)用抗菌素 a.作用機(jī)理 阻礙細(xì)胞壁的合成； 防礙正常的代謝作用； 影響細(xì)胞膜的通透性。10/2/202223蘇云金桿菌殺蟲(chóng)劑（研究及應(yīng)用情況9/24/202223 。 b. 應(yīng)用方法： 噴灑， 涂刷。 c. 常用的抗菌素： 春雷霉素（小金色鏈霉菌） 防治水稻稻瘟病 井岡霉素（吸水鏈霉菌） 防治水稻紋枯病 慶豐霉素 瀏陽(yáng)霉素 d. 生產(chǎn)工藝流程： 沙土管孢子斜面孢子搖瓶種子種子罐種子 發(fā)酵罐發(fā)酵發(fā)酵濾液濃縮液-成品10/2/202224 。9