第4章環(huán)境污染的生物修復(fù)

1生物修復(fù)概述1.1生物修復(fù)定義1.1.1定義狹義定義：利用微生物催化降解有機(jī)污染物，從面修復(fù)被污染環(huán)境或削除環(huán)境中的污染物的過程；另一表述為，生物修復(fù)是利用土著微生物或引入微生物的代謝過程或其產(chǎn)物，消除或富集污染物的生物學(xué)過程。現(xiàn)在是1頁\一共有138頁\編輯于星期四廣義定義：利用細(xì)菌、真菌、水生藻類、陸生植物或其它生物的生理代謝、行為活動(dòng)或其代謝與行為的產(chǎn)物，改變污染物的化學(xué)或物理特性而影響它們在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和降解速率，進(jìn)而降低污染物濃度、降解其毒性?，F(xiàn)在是2頁\一共有138頁\編輯于星期四1.1.2名詞比較相同的概念：生物恢復(fù)、生物清除、生物再生、生物補(bǔ)救與生物整治近似的概念：生物凈化自然環(huán)境系統(tǒng)利用本身固有的生物體自發(fā)降解、清除環(huán)境中污染物的過程；區(qū)別：生物凈化是自發(fā)的過程生物修復(fù)是人為控制或人為引發(fā)的過程，更強(qiáng)調(diào)人有意識(shí)地利用生物體進(jìn)行污染物的無害化，即人為條件下生物技術(shù)的一種應(yīng)用方式

現(xiàn)在是3頁\一共有138頁\編輯于星期四1.2生物修復(fù)的特點(diǎn)現(xiàn)在是4頁\一共有138頁\編輯于星期四1.3生物修復(fù)技術(shù)類型1.3.1按修復(fù)主體分類微生物修復(fù)：生物修復(fù)狹義定義包含的范圍，即利用微生物催化降解有機(jī)污染物，從而修復(fù)被污染環(huán)境或消除環(huán)境中的污染物的過程一株可同時(shí)有效降解有機(jī)氮和有機(jī)硫的微生物現(xiàn)在是5頁\一共有138頁\編輯于星期四植物修復(fù)：利用植物萃取、穩(wěn)定、根際修復(fù)與過濾、轉(zhuǎn)化與揮發(fā)等能力，降低環(huán)境中污染物濃度或去除動(dòng)物修復(fù)：利用動(dòng)物的行為或其行為的產(chǎn)物，直接或間接地降低環(huán)境中污染物濃度或去除現(xiàn)在是6頁\一共有138頁\編輯于星期四1.3.2按修復(fù)場所分類原位生物修復(fù)：在基本不破壞土壤和地下水自然環(huán)境的條件下，對(duì)受污染的對(duì)象不做搬運(yùn)或輸送而在原場直接采用生物修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)：成本低廉，適合于大面積、低污染負(fù)荷的污染環(huán)境異位生物修復(fù)：指將受污染的環(huán)境介質(zhì)搬運(yùn)或輸送到其他場所，借助于生物反應(yīng)器進(jìn)行集中修復(fù)特點(diǎn)：修復(fù)效果好，適合小范圍內(nèi)、污染程度高的環(huán)境，成本高

現(xiàn)在是7頁\一共有138頁\編輯于星期四1.3.3生物修復(fù)的工作程序現(xiàn)在是8頁\一共有138頁\編輯于星期四修復(fù)效果評(píng)價(jià)技術(shù)效果評(píng)價(jià)：經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)：修復(fù)的一次性基建投資與服役期的運(yùn)行成本現(xiàn)在是9頁\一共有138頁\編輯于星期四1.4生物修復(fù)的產(chǎn)生與發(fā)展1.4.1生物修復(fù)的發(fā)展史首次：1972年美國利用生物修復(fù)技術(shù)清除賓夕法尼亞州的汽油管線泄漏污染的環(huán)境；興起：歐洲發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)80年代中期普遍研究生物修復(fù)；大規(guī)模應(yīng)用：1989年，美國利用生物修復(fù)技術(shù)治理阿拉斯加受石油污染的大面積海域；我國的生物修復(fù)處于剛剛起步階段現(xiàn)在是10頁\一共有138頁\編輯于星期四1.4.2生物修復(fù)的發(fā)展方向強(qiáng)化和改進(jìn)傳統(tǒng)廢物的處理系統(tǒng)，提高對(duì)污染物的降解能力；加強(qiáng)針對(duì)性，不同污染底的封和水體，及有機(jī)污染物全球性環(huán)境污染的生物修復(fù)現(xiàn)在是11頁\一共有138頁\編輯于星期四1.5生物與生態(tài)系統(tǒng)概述1.5.1定義生物體：可進(jìn)行新陳代謝，生長、發(fā)育和生殖以及應(yīng)激性和適應(yīng)性的事物生態(tài)系統(tǒng)：在一定空間中共同棲居著的所有生物（即生物群落）與其環(huán)境之間由于不斷地進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過程而形成的統(tǒng)一整體現(xiàn)在是12頁\一共有138頁\編輯于星期四1.5.2生物的特征新陳代謝同化：合成有機(jī)物儲(chǔ)存能量異化：分解有機(jī)物釋放能量現(xiàn)在是13頁\一共有138頁\編輯于星期四生長、發(fā)育和生殖生長：生物體通過同化環(huán)境中的物質(zhì)來增加自身物質(zhì)的重量單細(xì)胞的生長：體積和重量的增長多細(xì)胞的生長：除體積和重量外，數(shù)量增加發(fā)育：生物體構(gòu)造和機(jī)能的一系列變化的過程，即由幼體形成一個(gè)與親體相似的成熟個(gè)體，并經(jīng)過衰老到死亡的總過程生殖：生物體產(chǎn)生類似自身個(gè)體的過程現(xiàn)在是14頁\一共有138頁\編輯于星期四應(yīng)激性和適應(yīng)性應(yīng)激性：生物體對(duì)刺激物，或內(nèi)部或外部環(huán)境的改變作出應(yīng)答。比如：植物根的向水性、葉的向光性、昆蟲的趨光性適應(yīng)性：生物體隨外界環(huán)境的變化而改變自身特性或生活方式通過長期的自然選擇經(jīng)，長時(shí)間形成。如仙人掌的針狀葉現(xiàn)在是15頁\一共有138頁\編輯于星期四遺傳、變異與進(jìn)化遺傳：生物體繁殖時(shí)，產(chǎn)生與其自身基本相似的后代的現(xiàn)象變異：后代與親代之間以有后代各個(gè)體之間所顯示出的差異進(jìn)化：生物體的結(jié)構(gòu)、功能低級(jí)到高級(jí)、由簡單到復(fù)雜逐漸演變由于遺傳種族才能穩(wěn)定由于變異和變異的遺傳才有物種的進(jìn)化現(xiàn)在是16頁\一共有138頁\編輯于星期四1.5.3生命的物質(zhì)基礎(chǔ)組成生物的元素30多種元素，不以單質(zhì)存在，而以化合物存在組成生物的無機(jī)物水占生物體重的65%－95%，溶劑（運(yùn)輸作用）、參與代謝反應(yīng)、調(diào)節(jié)體溫的作用無機(jī)鹽占身體干重的2%－5%，參與生物大分子的形成（PO43－）、構(gòu)成生物體結(jié)構(gòu)（Ca2+）、參與調(diào)節(jié)體內(nèi)滲透壓和酸堿度、維持生物體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定現(xiàn)在是17頁\一共有138頁\編輯于星期四組成生物的有機(jī)物糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸和維生素蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)分子由一條或幾條多肽鏈聚合形成，包含著上百個(gè)乃到上千個(gè)氨基酸肽：一個(gè)氨基酸的羥基和另一個(gè)氨基酸的氨基縮合，脫去一個(gè)水分子，形成肽鍵，構(gòu)成二肽三肽；三個(gè)氨基酸脫去兩個(gè)水分子多肽：依次類推催化（生物酶）、激素、運(yùn)輸儲(chǔ)藏、免疫、生物膜、表達(dá)遺傳信息現(xiàn)在是18頁\一共有138頁\編輯于星期四核酸：脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）攜帶遺傳信息：控制蛋白質(zhì)的合成和生物體的生長、遺傳、變異現(xiàn)在是19頁\一共有138頁\編輯于星期四1.5.4生命的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：細(xì)胞細(xì)胞：生物體基本的結(jié)構(gòu)和功能單位：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核現(xiàn)在是20頁\一共有138頁\編輯于星期四細(xì)胞器線粒體：異化物質(zhì)釋放能量核糖體：合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：物質(zhì)運(yùn)輸高爾基體：參與蛋白質(zhì)的加工和分泌，形成纖維素液泡：細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)和廢物的儲(chǔ)存器葉綠體（綠色植物）：光合作用中心體（動(dòng)物）：與遺傳有關(guān)現(xiàn)在是21頁\一共有138頁\編輯于星期四1.5.5生物的分類五大界原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、動(dòng)物界現(xiàn)在是22頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是23頁\一共有138頁\編輯于星期四1.5.5生態(tài)系統(tǒng)的特征：生物與環(huán)境的相互作用特征：層次性、開放性、動(dòng)態(tài)性生物與環(huán)境的作用：生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞的載體現(xiàn)在是24頁\一共有138頁\編輯于星期四生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)能量存在的形式輻射能：日光能是地球上一節(jié)生物的最終能源化學(xué)能：化合物中儲(chǔ)存的能量，生命活動(dòng)的基本能量形式機(jī)械能：動(dòng)物運(yùn)動(dòng)賴于肌肉收縮產(chǎn)生機(jī)械能電能：電子轉(zhuǎn)移對(duì)生物體的能量轉(zhuǎn)化非常重要生物能：參與生命活動(dòng)的任何形式的能量，均稱生物能現(xiàn)在是25頁\一共有138頁\編輯于星期四能流綠色植物和藻類的光合作用每年生產(chǎn)約1700億噸有機(jī)物，各類生物以初級(jí)生產(chǎn)量為起點(diǎn)，能量按食物鏈順序的流動(dòng)現(xiàn)在是26頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是27頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是28頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是29頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是30頁\一共有138頁\編輯于星期四生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)的有關(guān)概念生物地球化學(xué)循環(huán)：有生態(tài)系統(tǒng)及至生物圈內(nèi)，各種化學(xué)元素沿特定途徑，從環(huán)境到生物體，又從生物體再回歸到環(huán)境，這種不斷流動(dòng)和循環(huán)過程：包括水循環(huán)、氣體循環(huán)（碳、氧、氮的循環(huán)）、沉淀循環(huán)（鈣、鉀、納、磷等鹽類的循環(huán)）現(xiàn)在是31頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是32頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是33頁\一共有138頁\編輯于星期四生物富集作用：生態(tài)系統(tǒng)中同一營養(yǎng)級(jí)上眾多種群或個(gè)體，從環(huán)境中積蓄某種元素或難于分解的化合物，致使生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象。如DDT的富集現(xiàn)在是34頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是35頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是36頁\一共有138頁\編輯于星期四生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞信息流（傳遞、接受和感應(yīng)）存在于不同組織水平，是長期進(jìn)化的結(jié)果。生態(tài)系統(tǒng)中的信息各類物理信息：聲、光、電、熱等化學(xué)信息：代謝分泌物、植物次生代謝物等營養(yǎng)信息：影響生物的遷徙等行為信息生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的特征具有可傳擴(kuò)性、永續(xù)性；具有時(shí)效性、分享性與轉(zhuǎn)化性現(xiàn)在是37頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是38頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是39頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是40頁\一共有138頁\編輯于星期四2微生物修復(fù)微生物修復(fù)定義：生物修復(fù)的狹義定義利用微生物催化降解有機(jī)污染物，從面修復(fù)被污染環(huán)境或削除環(huán)境中的污染物的過程、即利用土著微生物或引入微生物的代謝過程或其產(chǎn)物，消除或富集污染物的生物學(xué)過程?，F(xiàn)在是41頁\一共有138頁\編輯于星期四定義：微生物是所有形體微小、結(jié)構(gòu)簡單的低等生物的總稱；非生物學(xué)上的名詞現(xiàn)在是42頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是43頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物的特點(diǎn)形態(tài)微小、結(jié)構(gòu)簡單代謝旺盛、繁殖快速適應(yīng)性強(qiáng)、易變異種類繁多、分布廣泛現(xiàn)在是44頁\一共有138頁\編輯于星期四2.1微生物基礎(chǔ)代謝過程2.2微生物生態(tài)學(xué)概要2.3微生物修復(fù)污染環(huán)境的原理微生物參與的物質(zhì)循環(huán)污染物的微生物降解性微生物對(duì)污染物降解轉(zhuǎn)化途徑2.4微生物修復(fù)污染環(huán)境的技術(shù)用于生物修復(fù)的微生物微生物對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)微生物對(duì)重金屬污染物的作用2.5影響微生物修復(fù)效率的因素微生物的種類環(huán)境因素污染物特性現(xiàn)在是45頁\一共有138頁\編輯于星期四2.1微生物代謝過程新陳代謝：生物從環(huán)境中獲取營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過生物體一系列的生理生化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化合成生命體所需物質(zhì)并儲(chǔ)存能量的同化過程；或者將體內(nèi)物質(zhì)分解并釋放能量的異化過程現(xiàn)在是46頁\一共有138頁\編輯于星期四2.1.1微生物的營養(yǎng)微生物的組成大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na等微量元素：Zn、Cu、Mn、Mo、Co等現(xiàn)在是47頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物的營養(yǎng)：碳源、氮源、無機(jī)鹽碳源自養(yǎng)型微生物：能利用無機(jī)碳源CO2、CO或CO32－的微生物；異養(yǎng)型微生物：不能利用無機(jī)碳源，只能利用環(huán)境所提供的有機(jī)碳化物作為碳源，并通過代謝有機(jī)碳化合物而獲得生長所需的碳源和能量。兼性型微生物：反硝化硫桿菌，或稱為混合型現(xiàn)在是48頁\一共有138頁\編輯于星期四氮源合成生物體蛋白質(zhì)的主要原料：N2、NO3－、NH4+、尿素和腐爛的蛋白質(zhì)無機(jī)鹽無機(jī)離子，主要為磷元素等；構(gòu)成細(xì)胞的組成部分、維持微生物酶系統(tǒng)活性、調(diào)節(jié)滲透壓營養(yǎng)元素之間的基本比例C：N：P＝25：5：1；比例不當(dāng)會(huì)限制微生物的生長和種群的增長現(xiàn)在是49頁\一共有138頁\編輯于星期四2.1.2酶及其作用酶的定義細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，具有高催化效率，高度專一的生物催化劑酶的作用機(jī)理酶在代謝過程中，首先與代謝底物結(jié)合，底物經(jīng)過酶的結(jié)合，底物分子或底物分子的某個(gè)基團(tuán)被酶激活，從而加速了底物的代謝反應(yīng)；酶在代謝反應(yīng)中并不參與反應(yīng)，但控制反應(yīng)的速度酶的分類單成分酶：酶蛋白；雙成分酶：酶蛋白+輔基（輔酶）酶的性質(zhì)專一性、高效性與一定程度的必須性現(xiàn)在是50頁\一共有138頁\編輯于星期四酶活性的影響因素酶的反應(yīng)速率受抑制劑、激活劑、酶濃度、底物濃度、溫度、pH等因素的影響抑制劑和激活劑對(duì)酶活性的影響抑制劑：一切有毒物質(zhì)多為酶的抑制劑，重金屬離子、殺菌劑；激活劑：可以在一定條件下加速酶促反應(yīng)的物質(zhì)，如Mg2+現(xiàn)在是51頁\一共有138頁\編輯于星期四溫度對(duì)酶作用的影響現(xiàn)在是52頁\一共有138頁\編輯于星期四pH對(duì)酶作用的影響現(xiàn)在是53頁\一共有138頁\編輯于星期四底物濃度對(duì)酶作用的影響現(xiàn)在是54頁\一共有138頁\編輯于星期四酶濃度對(duì)酶作用的影響現(xiàn)在是55頁\一共有138頁\編輯于星期四2.1.3微生物的分解（呼吸）代謝類型：包括有氧呼吸、無氧呼吸和發(fā)酵好氧呼吸在有氧條件下，以分子氧作為電子受體的生物氧化作用現(xiàn)在是56頁\一共有138頁\編輯于星期四三羧酸循環(huán)現(xiàn)在是57頁\一共有138頁\編輯于星期四無氧呼吸不以氧作為最終電子受體的呼吸過程現(xiàn)在是58頁\一共有138頁\編輯于星期四發(fā)酵以中間代謝產(chǎn)物為電子受體的不徹底的氧化反應(yīng)現(xiàn)在是59頁\一共有138頁\編輯于星期四EMP途徑1.已糖激酶2.磷酸已糖異構(gòu)酶3.磷酸果糖激酶4.醛縮酶5.磷酸丙糖異構(gòu)酶6.磷酸甘油酸脫氫酶7.磷酸甘油酸激酶8.磷酸甘油酸變位酶9.稀醇化酶10、丙酮酸激酶現(xiàn)在是60頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物基礎(chǔ)代謝過程小結(jié)現(xiàn)在是61頁\一共有138頁\編輯于星期四2.1.4微生物的合成代謝類型：包括光合作用、化能自養(yǎng)、產(chǎn)甲烷代謝光合作用現(xiàn)在是62頁\一共有138頁\編輯于星期四化能自養(yǎng)合成代謝化能自養(yǎng)型微生物通過氧化環(huán)境中的某些物質(zhì)獲得化學(xué)能，并同化CO2現(xiàn)在是63頁\一共有138頁\編輯于星期四產(chǎn)甲烷合成代謝產(chǎn)甲烷菌在利用有機(jī)物產(chǎn)生CO2和CH4時(shí)，會(huì)產(chǎn)生能量，并以ATP的形式貯存；該能量和產(chǎn)甲烷代謝的中間產(chǎn)物用于產(chǎn)甲烷菌合成蛋白質(zhì)、脂肪或者其他細(xì)菌生長所需的物質(zhì)?，F(xiàn)在是64頁\一共有138頁\編輯于星期四2.2微生物生態(tài)學(xué)概要生態(tài)學(xué)：研究生命體與其環(huán)境之間相互關(guān)系、相互作用的學(xué)科2.2.1微生物的主要環(huán)境因素2.2.2微生物種群生物學(xué)特征2.2.3微生物群落特征2.2.4微生物的種間關(guān)系現(xiàn)在是65頁\一共有138頁\編輯于星期四2.2.1微生物的主要環(huán)境因素溫度、滲透壓、酸堿性、抗生素、輻射和化學(xué)物質(zhì)、氧溫度改變微生物的代謝速率現(xiàn)在是66頁\一共有138頁\編輯于星期四酸堿性現(xiàn)在是67頁\一共有138頁\編輯于星期四滲透壓的影響環(huán)境中的某種離子的濃度與微生物細(xì)胞體內(nèi)該離子的濃度差導(dǎo)致微生物的生理變化；等滲環(huán)境為微生物的最適生長環(huán)境而低滲環(huán)境或高滲環(huán)境均可導(dǎo)致微生物代謝紊亂現(xiàn)在是68頁\一共有138頁\編輯于星期四氧的影響好氧微生物：缺氧將導(dǎo)致死亡；厭氧微生物：代謝過程中不需要氧，或者是不直接需要氧；專性厭氧菌：遇氧死亡；兼性厭氧微生物：可進(jìn)行有氧呼吸、無氧呼吸或發(fā)酵，代謝途徑隨環(huán)境中氧含量的變化而變化現(xiàn)在是69頁\一共有138頁\編輯于星期四抗生素的影響抗生素：由微生物（包括細(xì)菌、真菌、放線菌屬）或高等動(dòng)植物在代謝過程中產(chǎn)生的可干擾其他生命生長、發(fā)育的化學(xué)物質(zhì)

微生物向環(huán)境釋放抗生素抑制其它微生物的代謝，包括破壞其它微生物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞膜的滲透性改變，進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)環(huán)境改變，最終使得其它微生物生理紊亂而死亡；或者直接干擾或抑制蛋白質(zhì)和核酸代謝現(xiàn)在是70頁\一共有138頁\編輯于星期四輻射和化學(xué)物質(zhì)的影響太陽輻射：一些光譜則對(duì)微生物產(chǎn)生不利的影響，如紫外線化學(xué)物質(zhì)：不利于微生物生長的物質(zhì)，包括重金屬離子和一些對(duì)微生物有毒害作用的化合物?，F(xiàn)在是71頁\一共有138頁\編輯于星期四2.2.2微生物種群生物學(xué)特征種群：在一定時(shí)間內(nèi)占據(jù)一定空間的同種生物的所有個(gè)體。這些個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代現(xiàn)在是72頁\一共有138頁\編輯于星期四生長：微生物從環(huán)境中獲取營養(yǎng)物質(zhì)和能量，通過代謝過程，獲得生長所需的物質(zhì)和能量，使微生物個(gè)體不斷增大繁殖：在一定空間上，微生物個(gè)體數(shù)量從少到多，不斷增長至環(huán)境容納量種群大?。悍N群中個(gè)體的數(shù)量種群密度：單位面積、單位體積或單位生境中個(gè)體的數(shù)目環(huán)境容納量：對(duì)某種生物而言，某一特定環(huán)境范圍內(nèi)可最多承載的數(shù)量，即這一環(huán)境對(duì)這一生物的容納量現(xiàn)在是73頁\一共有138頁\編輯于星期四種群增長初期指數(shù)增長中后期邏輯斯蒂方程增長現(xiàn)在是74頁\一共有138頁\編輯于星期四曲線I：在理想環(huán)境中個(gè)體數(shù)量呈指數(shù)增長模型，曲線呈“J”型曲線II：個(gè)體數(shù)量增長受到資源限制，種群數(shù)量呈邏輯斯蒂方程增長，“S”曲線；曲線平滑上升并漸近環(huán)境容納量值（K）現(xiàn)在是75頁\一共有138頁\編輯于星期四邏輯斯蒂方程r:種群增長率（出生率減去死亡率；而出生率與死亡率是某一段時(shí)間內(nèi)出生與死亡個(gè)體與種群中個(gè)體總數(shù)量的比例）；N：種群個(gè)體數(shù)量；a:參數(shù)，取決于種群起始個(gè)體數(shù)量；K：環(huán)境容納量現(xiàn)在是76頁\一共有138頁\編輯于星期四環(huán)境容納量（K）確定時(shí)，每增加一個(gè)個(gè)體，產(chǎn)生1/K的抑制影響，即某一空間僅能容納K個(gè)個(gè)體，每一個(gè)體利用了1/K的資源，N個(gè)體利用了N/K空間，而可供種群繼續(xù)增長的“剩余資源”，就只有（1－N/K)了。容納量的制約導(dǎo)致種群增長率隨著密度增加而降低，導(dǎo)致種群增長呈邏輯斯蒂方程增長現(xiàn)在是77頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是78頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是79頁\一共有138頁\編輯于星期四邏輯斯蒂曲線可分為5個(gè)時(shí)期開始期：種群個(gè)體數(shù)很少，密度增長緩慢；加速期：隨個(gè)體數(shù)量增加，密度增長逐漸加快；轉(zhuǎn)折期：當(dāng)個(gè)體數(shù)達(dá)到K/2時(shí)，密度增長最快；減速期：個(gè)體數(shù)超過K/2以后，密度增長逐漸變慢；飽和期：種群個(gè)體數(shù)達(dá)到K而飽和在理想狀態(tài)下，飽和期最大種群可以長期維持；但隨營養(yǎng)逐漸缺乏，密度開始下降導(dǎo)致種群衰老。現(xiàn)在是80頁\一共有138頁\編輯于星期四2.2.3微生物群落特征生物群落：在相同時(shí)間聚焦在同一環(huán)境中（地理范圍）的各物種種群的集合；群落中各種群之間以及種群與環(huán)境之間是相互作用、相互制約的關(guān)系現(xiàn)在是81頁\一共有138頁\編輯于星期四土壤環(huán)境現(xiàn)在是82頁\一共有138頁\編輯于星期四水環(huán)境現(xiàn)在是83頁\一共有138頁\編輯于星期四大氣環(huán)境現(xiàn)在是84頁\一共有138頁\編輯于星期四2.2.4微生物的種間關(guān)系種間關(guān)系：構(gòu)成群落的物種的種群間的相互作用方式與程度；兩個(gè)或多個(gè)物種在種群動(dòng)態(tài)上的相互影響，即相互動(dòng)態(tài)、或彼此在進(jìn)化過程和方向上的相互作用，即協(xié)同進(jìn)化八種類型：中性共棲、偏利共棲、偏害共棲、協(xié)同共棲、共生、競爭、寄生、捕食現(xiàn)在是85頁\一共有138頁\編輯于星期四中性共棲：兩個(gè)微生物種群間不發(fā)生相互作用的現(xiàn)象偏利共棲：兩個(gè)微生物種群共同生長，一方的存在有利于另一方的生長、繁殖而受益，而受益方并沒有使它方相應(yīng)的受益偏利共生實(shí)例現(xiàn)在是86頁\一共有138頁\編輯于星期四偏害共棲：兩微生物種群的，一方抑制另一方的生長，通常是一方產(chǎn)生抑制物質(zhì)抑制另一方的生長協(xié)同共棲：兩個(gè)微生物種群在一起時(shí)可以相互受益，但它們之間的關(guān)系不是一種專性固定的關(guān)系，雙方可以在自然辦單獨(dú)存在，又稱互養(yǎng)共棲，即兩種或兩種以上微生物協(xié)同共棲進(jìn)行某一代謝過程，彼此相互提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)現(xiàn)在是87頁\一共有138頁\編輯于星期四共生：兩個(gè)種群相互作用相互受益而形成的專性關(guān)系，它們是協(xié)同共棲作用的延伸共生實(shí)例現(xiàn)在是88頁\一共有138頁\編輯于星期四互利：兩個(gè)微生物種群共同生長，雙方的存在均有利于另一方的生長、繁殖而受益競爭：兩個(gè)種群共同生存時(shí)，為獲得營養(yǎng)、能源、空間而相互抑制對(duì)方生長與繁殖，競爭雙方均受到不利影響現(xiàn)在是89頁\一共有138頁\編輯于星期四寄生：寄生微生物從寄主微生物體內(nèi)獲得營養(yǎng)，而對(duì)寄主產(chǎn)生不得影響捕食：一微生物可以吞食另一種微生物，捕食者從被捕食者得到營養(yǎng)，而對(duì)被捕食者產(chǎn)生不得影響現(xiàn)在是90頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物種群關(guān)系總結(jié)現(xiàn)在是91頁\一共有138頁\編輯于星期四2.3微生物修復(fù)污染環(huán)境的原理2.3.1微生物參與的物質(zhì)循環(huán)主要類型：碳循環(huán)、氮循環(huán)、硫循環(huán)現(xiàn)在是92頁\一共有138頁\編輯于星期四碳循環(huán)現(xiàn)在是93頁\一共有138頁\編輯于星期四碳循環(huán)現(xiàn)在是94頁\一共有138頁\編輯于星期四氮循環(huán)現(xiàn)在是95頁\一共有138頁\編輯于星期四硫循環(huán)現(xiàn)在是96頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是97頁\一共有138頁\編輯于星期四2.3.2微生物對(duì)污染物降解轉(zhuǎn)化污染物進(jìn)入微生物體內(nèi)的過程微生物對(duì)污染物質(zhì)的吸收：生物的主動(dòng)過程，生物體在與污染物質(zhì)接觸的過程中，主動(dòng)以某種方式獲取該物質(zhì)包括：主動(dòng)運(yùn)輸、被動(dòng)擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、基團(tuán)轉(zhuǎn)位，胞飲作用現(xiàn)在是98頁\一共有138頁\編輯于星期四主動(dòng)運(yùn)輸、被動(dòng)擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散與基團(tuán)轉(zhuǎn)位的特征比較現(xiàn)在是99頁\一共有138頁\編輯于星期四胞飲作用：細(xì)胞外的液體微滴或物質(zhì)吸附在質(zhì)膜上，通過質(zhì)膜內(nèi)陷形成小囊泡而被消化吸收的過程。包括：通過疏水表面突出物的作用把烷烴吸附到細(xì)胞表面、烷烴通過孔和溝穿透堅(jiān)硬的酵母細(xì)胞壁，而聚焦在細(xì)胞質(zhì)表面、通過末修飾烷烴的胞飲作用把烷烴轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)的烷烴氧化部位，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、微體現(xiàn)在是100頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物降解污染物的基本反應(yīng)類型微生物在代謝活動(dòng)過程中，通過污染物發(fā)生化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)引起的污染物結(jié)構(gòu)的變化包括：水解、基團(tuán)轉(zhuǎn)移、氧化、還原、共代謝、酯化、甲基化、縮合、氨化、乙?；?、雙鍵斷反應(yīng)、鹵原子移動(dòng)、微生物吸附、微生物累積、共代謝現(xiàn)在是101頁\一共有138頁\編輯于星期四氧化作用：轉(zhuǎn)化具還原性的污染物醇的氧化、醛的氧化、甲基的氧化、氨的氧化、亞硝酸氧化、硫的氧化、鐵的氧化、β－氧化、氧化去烷基化、硫醚氧化、過氧化、苯環(huán)羥基化、芳環(huán)裂解、雜環(huán)裂解、環(huán)氧化還原作用：轉(zhuǎn)化具氧化性的污染物乙烯基的還原、醇的還原、醌類的還原、芳環(huán)羥基化、雙鍵還原作用、三鍵還原作用現(xiàn)在是102頁\一共有138頁\編輯于星期四基團(tuán)轉(zhuǎn)移作用脫羧作用、脫氨基作用、脫鹵作用、脫烴反應(yīng)、脫氫鹵脫水反應(yīng)水解作用酯類水解、氨類水解、磷酸酯水解、腈水解、鹵代烴水解現(xiàn)在是103頁\一共有138頁\編輯于星期四甲基化作用現(xiàn)在是104頁\一共有138頁\編輯于星期四共代謝又稱協(xié)同代謝。微生物不能利用基質(zhì)作為能源和組分元素的有機(jī)物轉(zhuǎn)化方式。一些難降解的污染物，通過微生物的作用被改變結(jié)構(gòu)，但微生物不能將這些污染物作為碳源和能源，而必須從其他底物獲取大部分或全部的碳源和能源共代謝微生物不能從輔助底物的氧化過程中獲得有用的能量，降解污染的速度也低于降解生長底物的速度現(xiàn)在是105頁\一共有138頁\編輯于星期四共代謝的形式：靠降解其他有機(jī)物提供能源或碳源、通過與其它微生物協(xié)同作用，發(fā)生共代謝，降解污染物、由其它物質(zhì)的誘導(dǎo)產(chǎn)生相應(yīng)的相應(yīng)的酶系，發(fā)生共代謝作用現(xiàn)在是106頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物吸附吸附：在兩相介質(zhì)的界面上發(fā)生沉淀，包括吸持和吸收。吸持指污染物從一種介質(zhì)向固體介質(zhì)表面的遷移運(yùn)動(dòng)；吸收是指污染物質(zhì)到達(dá)固相表面后，由于靜電、絡(luò)合、化學(xué)鍵或沉淀作用等與表面的粘著作用吸附平衡：當(dāng)解吸附速率與吸附速率相等時(shí)，吸附達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，該平衡就稱為吸附平衡現(xiàn)在是107頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物吸附：微生物細(xì)胞壁表面的一些具有金屬絡(luò)合、配位能力的基團(tuán)與污染物離子形成離子鍵或共價(jià)鍵固定污染物離子微生物可吸附污染物的原因：細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)特性微生物細(xì)胞壁的多孔結(jié)構(gòu)使活性化學(xué)配位體在細(xì)胞表面合理排列，使細(xì)胞易于與污染物離子結(jié)合；細(xì)胞外多糖（EPS），該物質(zhì)在微生物吸附污染物離子的過程具有固定等作用微生物吸附的機(jī)理：靜電吸附，共價(jià)吸附，絡(luò)合鰲合，離子交換和無機(jī)微沉淀現(xiàn)在是108頁\一共有138頁\編輯于星期四靜電吸附：指污染物離子可代替質(zhì)子，以及結(jié)合到分子上的其它離子；離子交換：細(xì)胞質(zhì)結(jié)合的離子，被另一些結(jié)合能力更強(qiáng)的污染物離子代替；絡(luò)合作用：在微生物體內(nèi)或表面，金屬離子與配基以配位鍵結(jié)合形成復(fù)雜離子或分子的過程；鰲合作用：在微生物體內(nèi)或表面，一個(gè)配基上同時(shí)有兩個(gè)以上的配位原子與金屬結(jié)合而形成具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配合物的過程；無機(jī)微沉淀：污染物離子在微生物體內(nèi)或表面形成無機(jī)沉淀物的過程現(xiàn)在是109頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物累積：利用生物新陳代謝作用產(chǎn)生的能量，通過單價(jià)或二價(jià)離子的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)把污染物輸送到體內(nèi)，并在體內(nèi)不斷積累的過程細(xì)菌、真菌和藻類都有從周圍環(huán)境富集重金屬的能力，然而至今仍沒有一種經(jīng)濟(jì)有效的方法從污染環(huán)境中回收寫信了污染物的微生物現(xiàn)在是110頁\一共有138頁\編輯于星期四現(xiàn)在是111頁\一共有138頁\編輯于星期四2.4微生物修復(fù)污染環(huán)境的技術(shù)環(huán)境生物修復(fù)三類技術(shù)：利用微生物代謝能力；活化微生物分解能力；添加具有高速分解能力的特定微生物現(xiàn)在是112頁\一共有138頁\編輯于星期四2.4.1用于生物修復(fù)的微生物土著微生物、外來微生物、基因工程微生物、其它微生物及其代謝產(chǎn)物土著微生物：指出現(xiàn)在其自然分布區(qū)及其自然傳播范圍內(nèi)（即在其自然占領(lǐng)的或無需人類直接或間接引種也能占領(lǐng)的分布區(qū)）的物種、亞種或更低的分類單元外來微生物：從原產(chǎn)地因偶然傳入或人為有意引入到新地區(qū)并定殖的微生物種現(xiàn)在是113頁\一共有138頁\編輯于星期四基因工程微生物：將不同來源的基因按特定目的，在微生物體外構(gòu)建新的DNA分子后導(dǎo)入微生物體內(nèi)，以改變其原有的遺傳特性、獲得新的微生物種基因工程微生物優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)能力強(qiáng)、對(duì)自然界的微生物和高等生物不構(gòu)成威脅、適應(yīng)期比土著種的馴化期要短得多，可以反復(fù)接種現(xiàn)在是114頁\一共有138頁\編輯于星期四其他微生物：包括藻類和微型動(dòng)物等；在污染水體的生物修復(fù)中，通過藻類的放氧，使嚴(yán)重污染后缺氧的水體恢復(fù)至溶解氧含量較高的狀態(tài)，為微生物降解污染物提供了良好的電子受體，使好氧性異養(yǎng)細(xì)菌對(duì)污染物的降解能順利進(jìn)行；微型動(dòng)物則通過吞噬過多的藻類和一些病原微生物，間接的對(duì)水體起凈化作用?，F(xiàn)在是115頁\一共有138頁\編輯于星期四2.4.2微生物對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)微生物修復(fù)有機(jī)污染物污染環(huán)境的方式：通過微生物分泌的胞外酶降解；改變有機(jī)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，提高降解性污染物被微生物吸收到微生物細(xì)胞內(nèi)后，在胞內(nèi)降解

即微生物對(duì)有機(jī)污染物降解轉(zhuǎn)化，污染物以不同的方式進(jìn)入微生物體內(nèi)后發(fā)生不同的降解反應(yīng)現(xiàn)在是116頁\一共有138頁\編輯于星期四在好氧條件下，它能將有機(jī)污染物徹底氧化，分解成CO2、H2O、SO42－、PO43－、NO2－、NO3－等無機(jī)物；在厭氧條件下，能將有機(jī)物降解，轉(zhuǎn)化成小分子有機(jī)酸、CO2、H2、CH4等現(xiàn)在是117頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物降解有機(jī)污染物的類型現(xiàn)在是118頁\一共有138頁\編輯于星期四2.4.3微生物對(duì)重金屬污染物的修復(fù)微生物轉(zhuǎn)化金屬離子的方式：氧化、還原、甲基化、吸附與累積現(xiàn)在是119頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物氧化、還原與甲基化金屬離子特征比較現(xiàn)在是120頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物吸附與累積重金屬離子的特征比較微生物的狀態(tài)：微生物吸附可由死亡微生物進(jìn)行；生物累積必需由生活的微生物去除重金屬離子的作用影響因素：微生物吸附與其細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)、成份相關(guān)；生物積累則與生物的新陳代謝及影響其新陳代謝的溫度、pH值有關(guān)現(xiàn)在是121頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物吸附金屬離子的細(xì)胞壁成分與結(jié)構(gòu)比較現(xiàn)在是122頁\一共有138頁\編輯于星期四2.4.4常用微生物修復(fù)技術(shù)充氣式污染土壤微生物修復(fù)技術(shù)現(xiàn)在是123頁\一共有138頁\編輯于星期四污染地下水循環(huán)微生物修復(fù)技術(shù)現(xiàn)在是124頁\一共有138頁\編輯于星期四地下水曝氣－抽提組合微生物修復(fù)技術(shù)現(xiàn)在是125頁\一共有138頁\編輯于星期四微生物活性攔截