環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座

第二篇微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中微生物作用環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第1頁第一章微生物生態(tài)生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物生態(tài)空氣微生物生態(tài)水體微生物生態(tài)環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第2頁第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)一生態(tài)系統(tǒng)和生物圈（一）生態(tài)系統(tǒng)1.定義：生態(tài)系統(tǒng)是在一定時(shí)間和空間范圍內(nèi)由生物與它們生境經(jīng)過能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)所組成一個(gè)自然體。生態(tài)系統(tǒng)=生物+環(huán)境條件生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學(xué)功效單位之一（個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)）。動(dòng)物、植物和微生物個(gè)體、種群、群落光、水、土壤、空氣及其它因子環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第3頁2.組成：生態(tài)系統(tǒng)有四個(gè)基本組成：環(huán)境生產(chǎn)者（植物）消費(fèi)者（一級(jí)、二級(jí)……）分解者或轉(zhuǎn)化者（微生物）。3．結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)含有顯著三維空間結(jié)構(gòu)，因?yàn)榄h(huán)境條件在空間上差異性，造成生物分布也出現(xiàn)顯著水平和垂直分布。能源：太陽輻射生物代謝產(chǎn)物：CO2、O2、H2O、無機(jī)鹽媒質(zhì)：水、大氣、土壤基質(zhì)：砂、巖石泥土其它環(huán)境條件：溫度、pH環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第4頁4．功效：主要表現(xiàn)在生物生產(chǎn)、能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞。（1）生物生產(chǎn)：經(jīng)過光合作用合成有機(jī)物，是生態(tài)系統(tǒng)基本功效之一，包含初級(jí)生產(chǎn)（初級(jí)生產(chǎn)者進(jìn)行）和次級(jí)生產(chǎn)（其它生物進(jìn)行）。（2）能量流動(dòng)：太陽光光能→化學(xué)能，不停消耗→熱能、動(dòng)能等；能量是單向流動(dòng)；環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第5頁（3）物質(zhì)循環(huán)：各種營養(yǎng)物質(zhì)在各個(gè)組成成份間傳遞、循環(huán)（物質(zhì)不滅）；物質(zhì)是被重復(fù)循環(huán)；環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第6頁（4）信息傳遞：生態(tài)系統(tǒng)中生物之間經(jīng)過信息傳遞，進(jìn)行調(diào)整。信息有營養(yǎng)信息、物理信息、化學(xué)信息及行為信息等，組成一個(gè)整體信息網(wǎng)。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第7頁（二）生物圈

地球上一切生物，其中包含人類，都生活在地球表面層。因?yàn)橹挥羞@個(gè)表面層內(nèi)有空氣、水、土壤等維持生物生命所必需物質(zhì)，人們將這個(gè)生物有機(jī)體生存地球表面層，稱為生物圈。即：地球上全部生物及其環(huán)境所共同組成一個(gè)最大生態(tài)系統(tǒng)（地球上全部生態(tài)系統(tǒng)總和）。

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第8頁二、生態(tài)平衡

定義：生態(tài)系統(tǒng)在一定時(shí)間和空間內(nèi)，保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，并能對(duì)外來干擾進(jìn)行自我調(diào)整。生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)整能力是有程度，干擾超出程度，則不再含有恢復(fù)能力。這個(gè)程度稱為生態(tài)閾限。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第9頁物質(zhì)和能量輸入<物質(zhì)和能量輸出生物量降低物質(zhì)和能量輸入>物質(zhì)和能量輸出生物量增加物質(zhì)和能量輸入≈物質(zhì)和能量輸出相對(duì)穩(wěn)定環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第10頁

生態(tài)系統(tǒng)平衡破壞和建立，是自然界發(fā)展普遍規(guī)律。每當(dāng)氣候、日照、季節(jié)改變，或因?yàn)槿藶樵?，都可能造成舊平衡破壞和新平衡建立。生態(tài)系統(tǒng)總是在不平衡-平衡-不平衡發(fā)展過程中進(jìn)行著物質(zhì)和能量交換，推進(jìn)著本身改變和發(fā)展。

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第11頁三、生態(tài)系統(tǒng)分類

因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)能夠小到一滴水，大到生物圈，所以，分類有各種。依據(jù)生存環(huán)境分：如水體生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)。各自還可深入細(xì)分，比如淡水生態(tài)系統(tǒng)和海水生態(tài)系統(tǒng)；依據(jù)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)可將淡水生態(tài)系統(tǒng)分為河流生態(tài)系統(tǒng)和湖泊生態(tài)系統(tǒng)；依據(jù)生物群落分，有動(dòng)物生態(tài)系統(tǒng)、植物生態(tài)系統(tǒng)及微生物生態(tài)系統(tǒng)，在這些生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)又可依據(jù)生存環(huán)境或生物群落深入細(xì)分。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第12頁第二節(jié)土壤微生物生態(tài)一、土壤生態(tài)條件1．營養(yǎng)

土壤內(nèi)有大量有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)（動(dòng)植物殘?bào)w、分泌物、排泄物等）

2．pH

3.5~8.5，多為5.5~8.5；適合于大多數(shù)微生物生長繁殖。

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第13頁3．滲透壓

土壤內(nèi)通常為0.3~0.6MPa，而在微生物（細(xì)菌）體內(nèi)，G+為2.0~2.5MPa，G-為0.5~0.6Mpa。所以，土壤是等滲或低滲溶液，有利于微生物吸收水份和營養(yǎng)。4．氧氣和水

土壤含有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，有孔隙，能夠通氣和保持水分。土壤中氧氣含量要少于空氣中，普通為7~8%。5．溫度

土壤含有較強(qiáng)保溫性，其改變幅度要小于空氣。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第14頁6．保護(hù)層

表面幾毫米厚土壤，能夠使下面微生物免受紫外線直接照射。

綜合以上各方面，所以說，土壤具備了微生物所需要營養(yǎng)和各種環(huán)境條件，是微生物良好天然培養(yǎng)基。

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第15頁二、微生物在土壤中種類、數(shù)量和分布1.數(shù)量和種類

同一土體因?yàn)槲h(huán)境通氣、水分、營養(yǎng)等情況都存在著差異，致使不一樣微生物呈立體分布。每克肥土中通常含有幾億至幾十億個(gè)微生物，貧瘠土壤每克也有幾百萬至幾千萬個(gè)微生物。①細(xì)菌

數(shù)量：70~90%；種類：主要為腐生，少數(shù)自養(yǎng)分布：表層最多，隨土層加深降低，厭氧菌反之。②放線菌數(shù)量：5~30%③真菌④藻類⑤原生動(dòng)物環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第16頁表9－2農(nóng)田土壤上層15cm處微生物數(shù)量和生物量微生物土壤中數(shù)量(個(gè)/g)生物量（g/m2）細(xì)菌

放線菌

真菌

藻類

原生動(dòng)物9.8×107

2.0×106

1.2×102

2.5×204

3.0×104160

160

200

32

8環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第17頁2.分布

水平分布——不一樣類型土壤中所含微生物不一樣

垂直分布——同一土壤不一樣深度，微生物分布不一樣環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第18頁三、土壤自凈和污染土壤微生物生態(tài)1．土壤自凈土壤對(duì)進(jìn)入其中一定負(fù)荷有機(jī)物或有機(jī)污染物含有吸附和生物降解能力，經(jīng)過各種物理、生化過程自動(dòng)分解污染物使土壤恢復(fù)到原有水平凈化過程，稱土壤自凈。

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第19頁土壤自凈是有一定程度，即自凈容量。假如超出這個(gè)容量，就會(huì)造成土壤污染。土壤自凈能力大小取決于土壤中微生物種類、數(shù)量和活性；取決于土壤結(jié)構(gòu)、通氣情況等理化性質(zhì)。土壤有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并棲息著極為豐富、種類繁多微生物群落，這使土壤含有強(qiáng)烈吸附、過濾和生物降解作用。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第20頁2．污染土壤微生物生態(tài)土地是天然生物處理廠，可用土地法處理廢水、生活污水，易被微生物降解工業(yè)廢水經(jīng)土地處理后得到凈化。進(jìn)行土壤澆灌時(shí)，要十分小心，要注意：（1）要依據(jù)物質(zhì)和植物特點(diǎn)，合理澆灌；（2）不能超出自凈容量；（3）不能用含有有毒或難以降解物質(zhì)污水。這是因?yàn)檫@些物質(zhì)會(huì)在生物體內(nèi)積累、富集，最終會(huì)影響到人類自己。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第21頁四、土壤污染和土壤生物修復(fù)1．土壤污染及其后果起源：廢水（農(nóng)田澆灌和土地處理）、固體廢棄物、油庫泄漏或農(nóng)藥使用等。污染物質(zhì)：農(nóng)藥、石油類、氨、重金屬等。易降解污染物在土壤中會(huì)被逐步分解，而難降解物質(zhì)和重金屬等會(huì)在土壤中停留和積累，甚至進(jìn)入地下水中。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第22頁土壤污染后果：（1）改變土壤性質(zhì)，破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)；（2）污染物經(jīng)過食物鏈遷移或進(jìn)入水體，危害人類健康；（3）各種病原微生物可能經(jīng)過各種路徑傳輸。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第23頁2．土壤修復(fù)

土壤生物修復(fù)是利用土壤中天然微生物或人為加入特定菌株，使土壤中污染物質(zhì)加緊降解和轉(zhuǎn)化速度，使土壤恢復(fù)其天然功效。相關(guān)污染環(huán)境修復(fù)（生物修復(fù)），是當(dāng)前環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域熱點(diǎn)之一。

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第24頁土壤生物修復(fù)技術(shù)關(guān)鍵（1）微生物種

當(dāng)前“土著”微生物應(yīng)用較多，含有經(jīng)濟(jì)性，但效果較差；從污染土壤選育優(yōu)勢菌種，經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)接種到污染土壤中，易實(shí)施，收效快，效果好；質(zhì)粒育種或基因工程構(gòu)建工程菌，但有不相容性。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第25頁（2）微生物營養(yǎng)C:N:P

因污染物過量積累，可能使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)品種單一，營養(yǎng)元素百分比失衡嚴(yán)重，要經(jīng)過可行性試驗(yàn)確定適應(yīng)營養(yǎng)元素百分比。可參考普通土壤微生物碳氮比25:1，污水好氧生物處理BOD:N:P=100:5:1等作基本參數(shù)，在試驗(yàn)過程中加以調(diào)整。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第26頁（3）溶解氧通氣良好土壤溶解氧在5mg/L左右，粘土和積水土溶解氧極低，加上有污染物，因而溶解氧更低。確保好氧微生物和兼性厭氧微生物旺盛生長，才能有效分解污染物。用鼓風(fēng)機(jī)向地下鼓風(fēng)，可使土壤中溶解氧達(dá)8～12mg/L；通純氧可達(dá)50mg/L；若含有較多苯和低碳烷基苯，則需更多溶解氧（20～200mg/L）滿足微生物需要，苯等污染物才能被氧化徹底。（4）微生物環(huán)境因子適量水、pH和溫度對(duì)于土壤生物修復(fù)也有很大影響。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第27頁土壤生物修復(fù)工程（1）原位處理：在污染區(qū)原地鉆一組注水井，用泵注入微生物、水和營養(yǎng)物，通入空氣。另外鉆一組抽水井，用抽水泵抽取地下水，使地下水呈流動(dòng)狀態(tài)，促使微生物和營養(yǎng)物質(zhì)均勻分布。工藝簡單，費(fèi)用低，但處理速度較慢。（2）生物通風(fēng)氣體流動(dòng)。用于處理因儲(chǔ)油罐泄漏而污染土壤環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第28頁第三節(jié)空氣微生物生態(tài)一、空氣生態(tài)條件

紫外線、干燥、溫度改變大、缺乏營養(yǎng)等，這些特點(diǎn)決定了空氣不是微生物生長繁殖場所。

二、空氣微生物種類、數(shù)量和分布1.空氣中微生物起源于：土壤（飛揚(yáng)塵土把微生物帶至空中）；水體（水面吹起小水滴）；人和動(dòng)物（皮膚脫落物、呼吸道等）環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第29頁不一樣場所上空微生物數(shù)量（單位：個(gè)/m3空氣）場所畜舍宿舍城市街道市區(qū)公園海洋上空北緯80°微生物1～2×1062×1045×1032001～20環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第30頁2.空氣中微生物只是短暫停留，是可變，沒有固定類群。3.在空氣中存活微生物，主要是有芽孢細(xì)菌、有孢子霉菌、放線菌及各種胞囊。4.取決于各種原因影響：空氣相對(duì)濕度、紫外線、塵土顆粒數(shù)量和大小以及微生物本身性質(zhì)。也與環(huán)境衛(wèi)生情況相關(guān)，如綠化。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第31頁三、空氣微生物衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及生物潔凈技術(shù)

空氣是人類與動(dòng)植物賴以生存極主要原因，也是傳輸疾病媒介。為了預(yù)防疾病傳輸，提升人類健康水平，要控制空氣中微生物數(shù)量。當(dāng)前，空氣還沒有統(tǒng)一衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，普通以室內(nèi)1m3空氣中細(xì)菌總數(shù)為500~1000個(gè)以上作為空氣污染指標(biāo)。空氣污染指示菌以咽喉正常菌叢中綠色鏈球菌為最適當(dāng)，綠色鏈球菌在上呼吸道和空氣中比溶血性鏈球菌易發(fā)覺，且有規(guī)律性。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第32頁

最好辦法是綠化環(huán)境和搞好室內(nèi)外環(huán)境衛(wèi)生。有些工業(yè)部門需要采取生物潔凈技術(shù)凈化空氣，多用備有高效過濾器空氣調(diào)整除菌設(shè)備，它既到達(dá)恒溫控制又可提供無菌空氣。生物潔凈室也沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)國家采取美國1967年頒發(fā)航空宇宙局(NASA)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格，對(duì)民用生物潔凈環(huán)境要求可能過高。

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第33頁

空氣微生物衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)能夠浮游細(xì)菌數(shù)為指標(biāo)或以降落細(xì)菌數(shù)為指標(biāo)。飄浮在空氣中細(xì)菌稱浮游細(xì)菌。浮游細(xì)菌附著在塵粒上，故浮游細(xì)菌數(shù)量與塵粒數(shù)量和粒徑相關(guān)。浮游細(xì)菌在一定條件下遲緩地降落下來成為降落菌。它數(shù)量取決于浮游細(xì)菌數(shù)量，浮游細(xì)菌和降落菌有一定關(guān)系。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第34頁（一）空氣微生物測定方法落菌數(shù)（平皿落菌法）1.將營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基融入無菌平皿中制成平板，2.將它放在待測點(diǎn)（通常設(shè)5個(gè)測點(diǎn)），打開皿蓋暴露于空氣中5～10min，待空氣微生物降落在平板表面，3.蓋好皿蓋，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h后取出，計(jì)菌落數(shù)即落菌數(shù)。四空氣微生物檢測環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第35頁撞擊法1.用吸風(fēng)機(jī)或真空泵將含菌空氣以一定流速穿過狹縫，菌落被吸到營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基平板上。平板以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。2.通常平板轉(zhuǎn)動(dòng)一周，取出置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h，計(jì)算含菌量環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第36頁注：采集含菌量高空氣樣品時(shí)。平板轉(zhuǎn)動(dòng)速度要比含菌量低空氣樣品轉(zhuǎn)速快。液體法1.將一定體積含菌空氣通入無菌蒸餾水或無菌液體培養(yǎng)基中，依靠氣流洗滌和沖擊使微生物均勻分布在介質(zhì)中。2.取一定量菌液涂布于營養(yǎng)瓊脂平板上3.置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h，取出計(jì)菌落數(shù)環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第37頁（二）空氣微生物檢測點(diǎn)數(shù)以20～30個(gè)測點(diǎn)數(shù)為宜，最少測點(diǎn)數(shù)為5～6個(gè)（三）空氣微生物培養(yǎng)溫度和時(shí)間37℃，48h環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第38頁第四節(jié)水體微生物生態(tài)一、水體中微生物群落水體：天然水體和人工水體水體中微生物起源：水體中固有；來自土壤（徑流）；生產(chǎn)和生活（廢棄物）；空氣（降雨等）。

水體中微生物種類很多，微生物在水體中分布和數(shù)量受水體類型、有機(jī)物含量、微生物拮抗作用、雨水沖刷、河水泛濫、工業(yè)廢水、生活污水排放量等原因影響。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第39頁（一）海洋中微生物群落1、種類：多數(shù)是嗜鹽菌2.分布水平分布：沿海帶，海水中含有大量有機(jī)物，溫度適宜，每毫升海水含菌10，0000個(gè)。外海帶，每毫升含菌10～250個(gè)。海洋微生物水平分布內(nèi)陸氣候、雨量、潮汐影響。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第40頁垂直分布：表層（0～10m）：藻類中層（5～50m）：兼性厭氧微生物底層：厭氧菌及硫酸還原菌3.海洋微生物群落生態(tài)特征海水鹽質(zhì)量濃度高約30g/L，所以海洋微生物大多是耐鹽或嗜鹽，有還能耐高滲透壓。海洋微生物還耐高靜水壓力，甚至嗜高靜壓力。

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第41頁4.分類按棲息地分為底棲性細(xì)菌：因海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)和有機(jī)物含量不一樣而異；浮游性細(xì)菌：有鞭毛，自由生活附著性細(xì)菌：附著于動(dòng)、植物體上，異養(yǎng)菌環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第42頁（二）淡水微生物1、起源：土壤、空氣、污水及有機(jī)殘?bào)w2、種類：自養(yǎng)菌3、影響微生物在淡水中分布因子：營養(yǎng)物質(zhì)、溫度、溶解氧、pH等。浸入小河里載玻片上發(fā)育形成小菌落環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第43頁藍(lán)細(xì)菌、藻、水生植物陽光表層輸入(河流)產(chǎn)氧光合動(dòng)物、原生動(dòng)物、好氧細(xì)菌嗜甲烷菌、無機(jī)化能細(xì)菌不產(chǎn)氧光合發(fā)酵厭氧呼吸菌產(chǎn)甲烷菌沉積物厭氧層好氧層表層輸出層次化湖泊生態(tài)水體不一樣層次微生物分布環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第44頁二、水體自凈和污染水體微生物生態(tài)（一）水體自凈1．概念河流（水體）接納了一定量有機(jī)污染物后，在物理、化學(xué)和水生物(微生物、動(dòng)物和植物)等原因綜合作用后得到凈化，水質(zhì)恢復(fù)到污染前水平和狀態(tài)，叫作水體自凈。任何水體都有其自凈容量。自凈容量是指在水體正常生物循環(huán)中能夠凈化有機(jī)污染物最大數(shù)量。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第45頁———自然凈化物理作用：稀釋、沉淀（強(qiáng)）化學(xué)作用：日光、氧氣等對(duì)污染物分解（弱）生物作用：生物降解（食物鏈）（強(qiáng)）環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第46頁2．自凈過程水體自凈過程大致以下：a污染物排入水體后被水體稀釋，有機(jī)和無機(jī)固體物沉降至河底b水體中好氧細(xì)菌利用溶解氧把有機(jī)物分解為簡單有機(jī)物和無機(jī)物c水體中溶解氧逐步恢復(fù)d自凈過程完成環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第47頁水體自凈過程大致以下a.物理作用有機(jī)污染物排入水體后被水稀釋，有機(jī)和無機(jī)固體沉降到河底；b.生物作用

溶氧↓溶解氧↑好氧菌↑好氧菌↓有機(jī)物降解

厭氧菌↑自然溶氧、藻類產(chǎn)氧以下列圖河流污染和自凈過程環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第48頁河流污染與自凈過程

污水環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第49頁河流污染對(duì)水生生物影響

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第50頁3．衡量水體自凈指標(biāo)（1）P/H指數(shù)：P代表光合自養(yǎng)型微生物，H代表異養(yǎng)型微生物，二者比即P/H指數(shù)。P/H指數(shù)反應(yīng)水體污染和自凈程度。水體剛被污染，水中有機(jī)物濃度高，異氧型微生物大量繁殖，P/H指數(shù)低，自凈速率高；在自凈過程中，有機(jī)物降低，異養(yǎng)型微生物數(shù)量降低，光合自養(yǎng)型微生物數(shù)量增多，P/H指數(shù)升高，自凈速率逐步降低，在河流自凈完成后，P/H指數(shù)恢復(fù)到原有水平。

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第51頁（2）氧濃度晝夜改變幅度和氧垂曲線。

水中溶解氧起源：由空氣中氧溶于水而得到補(bǔ)充：光和自養(yǎng)型微生物光和作用放出氧得到補(bǔ)充環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第52頁污染河流中氧濃度晝夜改變示意圖

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第53頁（二）污染水體微生物生態(tài)1．污化系統(tǒng)毒物或污染物排入水體后水質(zhì)發(fā)生一系列改變，靠近污染源往往污染較嚴(yán)重，因河水有自凈能力，隨距離增加河水逐步凈化。依據(jù)這個(gè)原理，將水體劃分為一系列帶：多污帶、α中污帶、β中污帶和寡污帶，并存在對(duì)應(yīng)生物群落，耐污種類及其數(shù)量按以上次序逐步降低，而不耐污種類和數(shù)量逐步增多。污化指示生物包含細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、輪蟲、浮游甲殼動(dòng)物，底棲動(dòng)物有寡毛類顫蚯蚓、軟體動(dòng)物和水生昆蟲。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第54頁（1）多污帶

水呈暗灰色，很渾濁，含有大量有機(jī)物，BOD高，溶解氧極低，為厭氧狀態(tài)。因?yàn)榄h(huán)境惡劣，水生生物種類極少，以厭氧菌和兼性厭氧菌為主，種類多，數(shù)量大，每毫升含幾億個(gè)細(xì)菌。水面上有氣泡，魚類絕跡。（2）α中污帶水為灰色，溶解氧少，為半?yún)捬鯛顟B(tài)，有機(jī)物降低，BOD下降，水面上有泡沫和浮泥，有NH3、氨基酸及H2S,生物種類比多污帶稍多。細(xì)菌數(shù)量較多，每毫升水約有幾千萬個(gè)。有藻類、原生動(dòng)物，底泥已部分無機(jī)化環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第55頁（3）β中污帶

有機(jī)物較少，BOD和懸浮物含量低，溶解氧濃度升高，細(xì)菌數(shù)量降低，每毫升水有幾萬個(gè)。藻類大量繁殖，水生植物出現(xiàn)。（4）寡污帶標(biāo)志著河流自凈過程已完成，有機(jī)物全部無機(jī)化，BOD和懸浮物含量極低，H2S消失，細(xì)菌極少，水渾濁度低，溶解氧恢復(fù)到正常含量。應(yīng)用污化系統(tǒng)時(shí)，要注意兩點(diǎn)：（1）只適合用于有機(jī)污水（無毒）；（2）只能定性描述。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第56頁特征多污帶α-中污帶β-中污帶寡污帶水色暗灰色，很渾濁灰色，較渾濁渾濁渾濁度低BOD高降低,有懸浮物降低,懸浮物少極少,懸浮極少溶解氧含量極低（或無）少升高恢復(fù)正常氣體H2S、CO2和CH4NH3、H2S氨及H2S降低H2S消失細(xì)菌數(shù)量幾億/毫升幾千萬/毫升幾萬/毫升極少微生物種類特點(diǎn)（兼）厭氣性硫酸還原菌產(chǎn)甲烷菌藻類及原生動(dòng)物出現(xiàn)藻類大量繁殖纖毛蟲活躍魚腥藻、硅藻、黃藻、鐘蟲、變形蟲動(dòng)物類型寡毛類（顫蚯蚓）顫蚯蚓，增多輪蟲、浮游甲殼動(dòng)物輪蟲、浮游甲殼動(dòng)物增多顯花植物無無出現(xiàn)增多魚類無無無有底泥大量有機(jī)質(zhì)部分無機(jī)化大量無機(jī)化環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第57頁注：*顫蚯蚓屬后生動(dòng)物，與陸地上蚯蚓從體態(tài)和習(xí)性上都十分相同，他們也是步驟動(dòng)物，棲息于水底污泥中，與蚯蚓類似吞食污泥故俗稱水蚯蚓，與蚯蚓不一樣是，他們體表多毛。環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第58頁**相關(guān)生物形態(tài)見下列圖天藍(lán)喇叭蟲、椎尾水輪蟲、櫛蝦。天藍(lán)喇叭蟲椎尾水輪蟲櫛蝦環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第59頁***β-中污帶藻類見下列圖。變異直鏈硅藻短棘盤星藻水花束絲藻梭裸藻環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第60頁****寡污帶指示生物見附圖輪蟲、水蚤、魚腥藻、玫瑰旋輪蟲。蚤狀水蚤大型水蚤

魚腥藻玫瑰旋輪蟲前節(jié)晶囊輪蟲環(huán)境工程微生物學(xué)微生物生態(tài)與環(huán)境生態(tài)工程中的微生物作用專家講座第61頁2．水體有機(jī)污染指標(biāo)（1） BIP指數(shù)BIP=B/(A+B)×100%其中：A為有葉