环境工程微生物学绪论PPT课件
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在前，种名在后均用拉丁文或拉丁化的文字表示， 如Staphylococcus aureus （金黄色葡萄球菌）
typhoidbacillus （伤寒杆菌） Esherichia coli （大肠埃希氏杆菌） Bacillus subtilis (枯草芽孢杆菌)
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病毒和类病毒
病毒是一类由核酸和蛋白质等 少数几种成分组成的超显微“非细胞生物” ， 能以感染态和非感染态两种状态存在。
• 水污染 — 酸雨 ·富营养化 ·海洋倾倒 ·石油泄漏 ·水危机
• Resource depletion资源消耗 — 自然资源的开采
• 渔业 — 炸药捕鱼 ·水底拖网 ·氰化物捕鱼 ·鬼网 ·非法的、不报告的和不管制的捕捞 ·过度捕捞· 鱼翅
• 伐木业 — 皆伐 ·森林开伐 ·非法砍伐
• 采矿业 — 酸性矿山废水 ·炸开山头采矿
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发达国家当前国内的环境问题
工业废物、生活垃圾急剧增加；噪声问题仍很 突出；氮氧化物污染仍未得到有效控制；大气中有 害物质（重金属、致癌物质等）如故；水环境问题 还未解决。
发展中国家的环境问题
主要是生态环境的破坏、环境卫生和大城市的 污染问题。即发展中国家在发展社会经济的进程中， 正步着发达国家“先污染后治理”的老路。
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2
（3）当代环境问题阶段，全球性大气环境问题。它 始于1984年英国科学家发现，1985年美国科学家 证实南极上空出现“臭氧空洞”。这一阶段的核 心问题是“全球变暖”、“臭氧层破坏”和“酸 沉降”三大全球性大气环境问题。
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3
伦敦烟雾事件
• 1952年伦敦烟雾事件是1952年12月5日－9日发生在 伦敦的一次严重大气污染事件。这次事件造成多达 12000人因为空气污染而丧生，并推动了英国环境 保护立法的进程。
很多环境工程中遇到的废水就是在极端环境 条件下的。
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研究对象和任务
• 环境工程微生物学是研究与环境领域（包括环 境工程、给水排水工程、市政工程、废水处理 等）有关的微生物及其生命活动规律。
• 主要内容包括： 微生物的形态、结构及其功能
微生物的营养、呼吸代谢、遗传和变异等
在污染环境中的微生态区系
• 微生物的分类依据
生物属性，如形态、大小，染色反应，细胞结构，生理 生化反应与氧气的关系、血清学关系等。以及DNA杂交或 者测序.
• 分类系统主要文献
《细菌和放线菌的鉴定》（克拉西尼科夫） 《细菌分类学》（普雷沃） 《 伯杰氏细菌鉴定手册》
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环境与环境工程微生物
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微生物的命名
• 双名法 由属名和种名两部分组成。属名（第一字母大写）
真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分
非细胞生物
类病毒：只含具有 独立浸染性的RNA组分
亚病毒 拟病毒：只含不具独立浸染性的RNA组分
朊病毒：只含有单一蛋白质组分
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可持续发展（Sustainable Development，1987）
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• 微生物与环境保护 • 微生物技术的发展 • 极端微生物与环境
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有些微生物能在特殊的环境中生存，例 如高温、低温、高盐、高碱、高酸、高压、高辐 射等环境。这些微生物由于适应特殊环境的结果， 形成独特的机能、结构和遗传基因。
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11
• Soil土壤 — 土壤保护 ·水土流失 ·土壤污染 ·土壤盐化
• Nanotechnology纳米科技 — 纳米毒理学 · 纳米污染
• Nuclear issues核问题— 放射性尘埃 ·核能 外泄 ·核动力
• Overpopulation人口过剩— 自然安葬
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12
• Pollution污染 — 空气污染 ·光污染 ·噪污染 ·热 污染
-
13
• Toxins毒素— 氯氟烃 ·DDT ·二噁英 ·重金属 ·除 草剂 ·农药 ·毒性物质减量使用 ·有毒垃圾
• Urban sprawl 城市延伸
• Waste垃圾 — 垃圾处置事件，危险性废物越境转 移 ：危险性废物是指除放射性废物以外，具有化 学活性或毒性、爆炸性、腐蚀性和其他对人类生 存环境存在有害特性的废物。
截至1968年5月，共确诊患者258例，其中死亡 128例，到1977年12月又死亡79例。
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环境问题列表
• Climate change 气候变化 — 全球变暖 ·化 石燃料 ·海平面上升 ·手机对社会的影响
• Conservation保护生物学 — 基因侵蚀 ·全 新世灭绝事件 ·入侵物种 ·物种灭绝 ·栖息 地破坏 ·栖息地破碎化 ·授粉昆虫减少 ·珊 瑚白化 ·捕鲸 ·鲸鱼搁浅
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6
• 据1956年统计报道：四日市工厂烟囱排放二 氧化硫浓度超过百万分之一，各工厂排放的 二氧化硫和煤粉尘总量达13万吨。这个小城 市终年黄烟弥漫，最高浓度相当人体答应限 度的5.6倍。这些毒物进入人体的肺部，引 起居民呼吸系统疾患，尤其突出的是哮喘病 发作，受害人数超过2000多人。
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7
痛痛病事件
饮用水细菌学
物质循环和转化
水体土壤自净化
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19
• 环境工程微生物学研究任务
防止或消除有害微生物 充分利用有益的微生物资源
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微生物在环境污染治理（水处理） 中的应用 —生物监测
• 生物监测的主要优越性： 长期性——汇集了生物在整个生活时期中环境因素改变的 情况，可以反映当地的环境变化； 综合性——能反映环境诸因子、多成分对生物有机体综合 作用的结果 直观性——直接把污染物与其毒性联系起来； 灵敏性——有时甚至具有比精密仪器更高的灵敏性，有助 于提早发现环境污染。
• Dams水坝 - 水坝的环境影响
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10
• Energy能源 - 能源保护 ·可再生能源 ·能源 利用率 ·可再生能源商业化
• Genetic engineering遗传工程 — 基因污染
• Intensive farming 精耕细作 — 过度放牧 ·灌 溉 ·单一栽培 ·肉类生产的环境影响
• Land degradation— 土地污染 ·沙漠化
• 生物监测的主要缺点： 定量化程度不够； 需要一定的专业知识和经验。- Nhomakorabea21
第三节 微生物的概述
• 微生物（microorganism）
个体微小（一般<0.1mm），结构简 单的微小生物的总称.
包括无细胞结构的病毒，具有细胞结 构的原核微生物和真核生物组成。
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微生物的分类
• 微生物的分类
分类系统:界 (kingdom) 、门（ phylum 或 division ）、纲 (class) 、目 (order) 、科 (family) 、属 (genus) 、种 (species)
• 1952年伦敦烟雾是比较典型的由于燃煤废气和天气 因素共同造成的环境灾害，在人类历史上曾经多次 出现类似事件:发生在美国的1948年多诺拉烟雾事件 、1930年比利时马斯河谷烟雾事件、1959年墨西哥 波萨里卡事件都是此类环境灾害的典型案例。
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水俣病事件
• 当汞离子在水中被鱼虾摄入体内后转化成甲基汞 (CH3Hg) n---- 一 种主要侵犯神经系统的有毒物质。 水俣湾里的鱼虾因为工业废水被污染， 而这些被 污染的鱼虾又被动物和人类食用。甲基汞进入人 体后，会导致神经衰弱综合征，精神障碍、昏迷、 瘫痪、震颤等，并可导致发生肾脏损害，重者可 致急性肾功能衰竭，此外还可以致心脏、肝脏损 害。据统计，有数十万人食用了水俣湾中被甲基 汞污染的鱼虾。
• 1955年至1972年发生在日本富山县神通川流域的 公害事件。
• 症状: 初始腰、背、手、脚等各关节疼痛 随后遍及全身，有针刺般痛感 数年后骨骼严重畸形，骨脆易折，甚至轻微
活动或咳嗽，都能引起多发性病理骨折，最后衰 弱疼痛而死。
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痛痛病事件
病因：河岸的锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水 污染了水体，使稻米含镉。而当地居民长期饮 用受镉污染的河水，以及食用含镉稻米，致使 镉在体内蓄积而中毒致病。
（2）从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞止， 城市环境问题突出和“公害”加剧。
八大公害事件（五十年代）：马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事
件、伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、水俣事件、富山事 件、四日事件、米糠油事件
六大公害事件（近年来）：意大利塞维索化学厂二恶英扩散事件、 美国三里岛核电厂泄漏事件、墨西哥城液化气罐爆炸事件、印度 博帕市农药厂化学品泄漏、苏联切尔诺贝利核电站泄漏、瑞士巴 塞士桑多斯化学公司火灾
-
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四日市事件
• 日本东部海岸伊势湾一角的四日市，原有人口25 万人，主要是纺织工人。
• 1955年利用战前的海军燃料厂旧址建成一座炼油厂 ，以后又建立了10多个大厂和100多个中小企业， 四日市成为噪声震耳，臭水横流，乌烟瘴气的城市 。这个所谓的“石油联合企业之城”成了日本石 油工业四分之一的重要临海工业区。
环境与发展
• 环境问题
➢广义：由自然力或人力引起生态平衡
破坏，最后直接或间接影响人类的生 存和发展的一切客观存在的问题。
➢狭义：由于人类的生产和生活活动， 使自然生态系统失去平衡，反过来影 响人类生存和发展的一切问题。
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环境问题发生阶段
（1）人类出现以后直至产业革命，早期环境问 题: 人口的大量增加原始植被的大量破坏.
typhoidbacillus （伤寒杆菌） Esherichia coli （大肠埃希氏杆菌） Bacillus subtilis (枯草芽孢杆菌)
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病毒和类病毒
病毒是一类由核酸和蛋白质等 少数几种成分组成的超显微“非细胞生物” ， 能以感染态和非感染态两种状态存在。
• 水污染 — 酸雨 ·富营养化 ·海洋倾倒 ·石油泄漏 ·水危机
• Resource depletion资源消耗 — 自然资源的开采
• 渔业 — 炸药捕鱼 ·水底拖网 ·氰化物捕鱼 ·鬼网 ·非法的、不报告的和不管制的捕捞 ·过度捕捞· 鱼翅
• 伐木业 — 皆伐 ·森林开伐 ·非法砍伐
• 采矿业 — 酸性矿山废水 ·炸开山头采矿
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发达国家当前国内的环境问题
工业废物、生活垃圾急剧增加；噪声问题仍很 突出；氮氧化物污染仍未得到有效控制；大气中有 害物质（重金属、致癌物质等）如故；水环境问题 还未解决。
发展中国家的环境问题
主要是生态环境的破坏、环境卫生和大城市的 污染问题。即发展中国家在发展社会经济的进程中， 正步着发达国家“先污染后治理”的老路。
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（3）当代环境问题阶段，全球性大气环境问题。它 始于1984年英国科学家发现，1985年美国科学家 证实南极上空出现“臭氧空洞”。这一阶段的核 心问题是“全球变暖”、“臭氧层破坏”和“酸 沉降”三大全球性大气环境问题。
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伦敦烟雾事件
• 1952年伦敦烟雾事件是1952年12月5日－9日发生在 伦敦的一次严重大气污染事件。这次事件造成多达 12000人因为空气污染而丧生，并推动了英国环境 保护立法的进程。
很多环境工程中遇到的废水就是在极端环境 条件下的。
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研究对象和任务
• 环境工程微生物学是研究与环境领域（包括环 境工程、给水排水工程、市政工程、废水处理 等）有关的微生物及其生命活动规律。
• 主要内容包括： 微生物的形态、结构及其功能
微生物的营养、呼吸代谢、遗传和变异等
在污染环境中的微生态区系
• 微生物的分类依据
生物属性，如形态、大小，染色反应，细胞结构，生理 生化反应与氧气的关系、血清学关系等。以及DNA杂交或 者测序.
• 分类系统主要文献
《细菌和放线菌的鉴定》（克拉西尼科夫） 《细菌分类学》（普雷沃） 《 伯杰氏细菌鉴定手册》
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环境与环境工程微生物
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微生物的命名
• 双名法 由属名和种名两部分组成。属名（第一字母大写）
真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分
非细胞生物
类病毒：只含具有 独立浸染性的RNA组分
亚病毒 拟病毒：只含不具独立浸染性的RNA组分
朊病毒：只含有单一蛋白质组分
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可持续发展（Sustainable Development，1987）
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• 微生物与环境保护 • 微生物技术的发展 • 极端微生物与环境
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有些微生物能在特殊的环境中生存，例 如高温、低温、高盐、高碱、高酸、高压、高辐 射等环境。这些微生物由于适应特殊环境的结果， 形成独特的机能、结构和遗传基因。
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11
• Soil土壤 — 土壤保护 ·水土流失 ·土壤污染 ·土壤盐化
• Nanotechnology纳米科技 — 纳米毒理学 · 纳米污染
• Nuclear issues核问题— 放射性尘埃 ·核能 外泄 ·核动力
• Overpopulation人口过剩— 自然安葬
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• Pollution污染 — 空气污染 ·光污染 ·噪污染 ·热 污染
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• Toxins毒素— 氯氟烃 ·DDT ·二噁英 ·重金属 ·除 草剂 ·农药 ·毒性物质减量使用 ·有毒垃圾
• Urban sprawl 城市延伸
• Waste垃圾 — 垃圾处置事件，危险性废物越境转 移 ：危险性废物是指除放射性废物以外，具有化 学活性或毒性、爆炸性、腐蚀性和其他对人类生 存环境存在有害特性的废物。
截至1968年5月，共确诊患者258例，其中死亡 128例，到1977年12月又死亡79例。
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环境问题列表
• Climate change 气候变化 — 全球变暖 ·化 石燃料 ·海平面上升 ·手机对社会的影响
• Conservation保护生物学 — 基因侵蚀 ·全 新世灭绝事件 ·入侵物种 ·物种灭绝 ·栖息 地破坏 ·栖息地破碎化 ·授粉昆虫减少 ·珊 瑚白化 ·捕鲸 ·鲸鱼搁浅
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• 据1956年统计报道：四日市工厂烟囱排放二 氧化硫浓度超过百万分之一，各工厂排放的 二氧化硫和煤粉尘总量达13万吨。这个小城 市终年黄烟弥漫，最高浓度相当人体答应限 度的5.6倍。这些毒物进入人体的肺部，引 起居民呼吸系统疾患，尤其突出的是哮喘病 发作，受害人数超过2000多人。
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痛痛病事件
饮用水细菌学
物质循环和转化
水体土壤自净化
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• 环境工程微生物学研究任务
防止或消除有害微生物 充分利用有益的微生物资源
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微生物在环境污染治理（水处理） 中的应用 —生物监测
• 生物监测的主要优越性： 长期性——汇集了生物在整个生活时期中环境因素改变的 情况，可以反映当地的环境变化； 综合性——能反映环境诸因子、多成分对生物有机体综合 作用的结果 直观性——直接把污染物与其毒性联系起来； 灵敏性——有时甚至具有比精密仪器更高的灵敏性，有助 于提早发现环境污染。
• Dams水坝 - 水坝的环境影响
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• Energy能源 - 能源保护 ·可再生能源 ·能源 利用率 ·可再生能源商业化
• Genetic engineering遗传工程 — 基因污染
• Intensive farming 精耕细作 — 过度放牧 ·灌 溉 ·单一栽培 ·肉类生产的环境影响
• Land degradation— 土地污染 ·沙漠化
• 生物监测的主要缺点： 定量化程度不够； 需要一定的专业知识和经验。- Nhomakorabea21
第三节 微生物的概述
• 微生物（microorganism）
个体微小（一般<0.1mm），结构简 单的微小生物的总称.
包括无细胞结构的病毒，具有细胞结 构的原核微生物和真核生物组成。
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微生物的分类
• 微生物的分类
分类系统:界 (kingdom) 、门（ phylum 或 division ）、纲 (class) 、目 (order) 、科 (family) 、属 (genus) 、种 (species)
• 1952年伦敦烟雾是比较典型的由于燃煤废气和天气 因素共同造成的环境灾害，在人类历史上曾经多次 出现类似事件:发生在美国的1948年多诺拉烟雾事件 、1930年比利时马斯河谷烟雾事件、1959年墨西哥 波萨里卡事件都是此类环境灾害的典型案例。
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水俣病事件
• 当汞离子在水中被鱼虾摄入体内后转化成甲基汞 (CH3Hg) n---- 一 种主要侵犯神经系统的有毒物质。 水俣湾里的鱼虾因为工业废水被污染， 而这些被 污染的鱼虾又被动物和人类食用。甲基汞进入人 体后，会导致神经衰弱综合征，精神障碍、昏迷、 瘫痪、震颤等，并可导致发生肾脏损害，重者可 致急性肾功能衰竭，此外还可以致心脏、肝脏损 害。据统计，有数十万人食用了水俣湾中被甲基 汞污染的鱼虾。
• 1955年至1972年发生在日本富山县神通川流域的 公害事件。
• 症状: 初始腰、背、手、脚等各关节疼痛 随后遍及全身，有针刺般痛感 数年后骨骼严重畸形，骨脆易折，甚至轻微
活动或咳嗽，都能引起多发性病理骨折，最后衰 弱疼痛而死。
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痛痛病事件
病因：河岸的锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水 污染了水体，使稻米含镉。而当地居民长期饮 用受镉污染的河水，以及食用含镉稻米，致使 镉在体内蓄积而中毒致病。
（2）从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞止， 城市环境问题突出和“公害”加剧。
八大公害事件（五十年代）：马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事
件、伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、水俣事件、富山事 件、四日事件、米糠油事件
六大公害事件（近年来）：意大利塞维索化学厂二恶英扩散事件、 美国三里岛核电厂泄漏事件、墨西哥城液化气罐爆炸事件、印度 博帕市农药厂化学品泄漏、苏联切尔诺贝利核电站泄漏、瑞士巴 塞士桑多斯化学公司火灾
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5
四日市事件
• 日本东部海岸伊势湾一角的四日市，原有人口25 万人，主要是纺织工人。
• 1955年利用战前的海军燃料厂旧址建成一座炼油厂 ，以后又建立了10多个大厂和100多个中小企业， 四日市成为噪声震耳，臭水横流，乌烟瘴气的城市 。这个所谓的“石油联合企业之城”成了日本石 油工业四分之一的重要临海工业区。
环境与发展
• 环境问题
➢广义：由自然力或人力引起生态平衡
破坏，最后直接或间接影响人类的生 存和发展的一切客观存在的问题。
➢狭义：由于人类的生产和生活活动， 使自然生态系统失去平衡，反过来影 响人类生存和发展的一切问题。
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环境问题发生阶段
（1）人类出现以后直至产业革命，早期环境问 题: 人口的大量增加原始植被的大量破坏.