环境微生物学课件
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环境微生物学
环境微生物学引言环境微生物学是研究环境中微生物的分布、功能和相互作用的学科。
微生物广泛存在于地球上各种不同的环境中，包括土壤、水体、大气和生物体内等等。
环境微生物学的研究对于理解生态系统的结构和功能，以及对环境的保护和管理具有重要意义。
环境微生物的分布环境微生物的分布受到多种因素的影响，包括温度、湿度、pH值和营养物质等。
一般来说，土壤和水体是微生物最常见的栖息地。
土壤微生物多样性很高，一个茶匙土壤中的微生物数量可以达到数十亿。
水体中的微生物主要以浮游生物和沉积生物的形式存在。
环境微生物的功能环境微生物在生态系统中起着至关重要的作用。
首先，它们是生态系统的分解者。
微生物可以分解有机物质，将大分子有机物分解成较小的分子，从而释放出有机碳和其他营养物质。
这些营养物质有效地供应给其他生物，参与生态系统的营养循环。
其次，在环境修复中，微生物也扮演着重要的角色。
一些微生物能够降解有毒物质和污染物，在环境污染治理中具有广泛应用前景。
例如，利用微生物降解石油污染物，减少对海洋生态系统的危害。
此外，微生物还参与了生物地球化学循环。
通过光合作用和化学反应，微生物可以将无机物质转化为有机物质，并且参与了碳、氮、磷等元素的循环。
环境微生物的相互作用环境微生物之间存在着丰富的相互作用关系，包括共生、拮抗和竞争等。
共生是指两种微生物种群之间的相互依赖关系，双方都能从这种关系中获益。
例如，根瘤菌与豆科植物之间的共生关系，根瘤菌能够固定氮，提供给植物需要的营养素。
拮抗是指一种微生物通过产生抗生素或其他化合物来抑制其他微生物的生长和繁殖。
这种拮抗关系对于维持生态系统的稳定和多样性非常重要。
竞争是指微生物之间争夺营养物质和生存空间的竞争关系。
资源有限的情况下，微生物往往会竞争生存，较强的竞争者将占据优势位置。
这种竞争关系影响着微生物种群的结构和功能。
环境微生物在环境保护和管理中的应用环境微生物学的研究成果可以应用于环境保护和管理中。
微生物学课件全1-10章 (12)
（一）水的活度和渗透压
• 1、水的活度 • 2、渗透压
1、 水的活度 (αω)
概念：在一定温度和压力条件下，溶液的蒸汽压 力与同等条件下纯水蒸汽压力之比。
纯水的αω为1.00，溶液中溶质越多，αω越小
大多数微生物在αω 为0.80—0.91时生长 最好，在αω为 0.60—0.70时大多数 微生物停止活动。
（二）温度
•根据细菌适宜温度的不同，可将细菌分为四大 类，嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌及嗜超热菌。
细菌 嗜冷菌 嗜中温菌 嗜热菌 嗜超热菌
低温、中温和高温细菌的生长温度范围
最低温度℃
最适温度℃
最高温度℃
—5～0 生长温5～度10 三基点 20～30
5～10
25～40
45～50
30
50～60
70～80
55 以上
？ 物有氧无氧都能生活
产能代谢途径不一样。
SOD (Super Oxide Dimutese )
标准大气压下，不同温度/℃时纯水中的溶解氧量/mg.L-1
温度 溶解 温 溶解 温 溶解 氧 度氧 度氧
0 14.6 9 11.6 18 9.5 1 14.2 10 11.3 19 9.3 2 13.9 11 11.1 20 9.2 3 13.5 12 10.8 21 9.0 4 13.2 13 10.6 22 8.8 5 12.8 14 10.4 23 8.7 6 12.5 15 10.2 24 8.5 7 12.2 16 9.9 25 8.4 8 11.9 17 9.7 26 8.2
• 3、强可见光
含有400～700nm波长范围的强可见光也 具有直接的杀菌效应，它们能够氧化细 菌细胞内的光敏感分子，如核黄素和卟 啉环（构成氧化酶的成分）。
第5讲 环境微生物分子生态
高等环境微生物学
2、茎、叶和果实上的微生物
植物的茎、叶和果实为附生微生物种群提供了良好的栖息场所， 在植物的这些部分也发现有大量的异养细菌、光合细菌、真菌(特别 是酵母)、地衣和藻类等。
高等环境微生物学
3、植物的微生物病害——植物病原体
植物的绝大多数病害都与微生物有关，也就是说很多 微生物(病毒、细菌和真菌)可引起植物疾病，不仅会产生 严重的生态问题，也会造成重大的经济损失。植物病害甚 至还会引起饥荒和人口迁移。如1845年发生在欧洲特别是 在爱尔兰的马铃薯软腐病就引起了大规模的饥荒，造成了 约1/4人口的死亡，大量的移民从爱尔兰涌入北美。
高等环境微生物学
很多研究发现，根际周围微生物的数量远远高于周围土壤 中的微生物数量，同时，根际微生物的种类受植物的种类和根 分泌物的影响, 例如，在黄瓜和玉米的根际土壤中, 荧光假单胞 菌较高, 而在大麦根际, 恶臭假单胞菌的数量较高。73%－91％ 的根的分泌物可被周围微生物用做碳源和能源。苜蓿的生长促 进根际假单胞菌的生长，而假单胞菌能够合成假单胞菌素 （pseudobactin），进一步刺激根瘤菌的生长，加强微生物－ 植物的共生固氮作用，假单胞菌不仅仅生活在根的周围土壤中， 还能侵入根的表皮以下组织 。
根瘤(Nodules)、根瘤菌及联合固氮作用
固氮菌可以与许多植物，特别是豆科植物形成根瘤结构的共生关系。 根瘤中的固氮菌从植物根系中获取其他所需营养，但其最重要的作 用是可以将大气中的氮气转化成氨，以供植物及其本身生长所需。根瘤 中根瘤菌的固氮作用对于维持土壤肥力是极为重要的。在农业生产上， 可以用于提高作物产量。根瘤形成过程是根瘤菌与植物根系一系列复杂 的相互作用的结果。
高等环境微生物学
（二）种群内部的相互作用
环境微生物学 PPT课件
或转化、微生物活动对环境的影响等，此即污染微生态学
研究内容。 （3）在治理污染的人工构筑系统中微生物的作用与应用，
此即环境工程微生物学的主要内容。
（4）在环境监测中的应用，此即环境微生物监测技术。
（三）环境微生物学学科特点
1、以微生物学为基础，与微生物生态学联系紧密。 2、是实用性极强的独立学科。与发酵微生物、工
五 环境微生物学及其研究内容
（一）环境微生物学概念
环境微生物学是由普通微生物学发展起来的环境 科学和环境工程相结合的一门理论基础学科。
以普通微生物学为基础，在研究微生物一般规律 的同时，着重微生物和环境之间相互作用的规律、 微生物活动对环境和人类产生的影响以及在环境污染 控制工程中有关微生物学原理的研究。
非细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等； 细胞结构的：
①属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等 ；
②属于真核生物的酵母菌、霉菌、蕈菌、单细胞藻类、原 生动物等。
脊髓灰质炎病毒
H1N1病毒
我们生活中的微生物
土壤 水体 空气 极端环境 皮肤 肠道 •••••• 土壤：细菌数亿/g
人口腔中的微生物
教学安排
54 学时，3学分
成绩评定
平时成绩 30% 期中考试成绩 20% 期末考试 50%
主要参考教材: 殷士学主编. 环境微生物学. 北京: 机械工业出版社, 2006
参考书目: 1. 乐毅全,王世芬主编.环境微生物学.北京:化学工
业出版社,2005 2. 和文祥,洪坚平主编.环境微生物学. 北京:中国农
我国环境微生物学的兴起与发展
我国环境微生物学科研起始于20世纪70年代。
目前研究的成果：
1、中科院微生物研究所在70年代初分离筛选有效 微生物，成功处理氯丁橡胶、腈纶、TNT炸药等工 业废水。华东师范大学研究球衣菌处理生活污水及 光合细菌处理豆制品废水。
研究内容。 （3）在治理污染的人工构筑系统中微生物的作用与应用，
此即环境工程微生物学的主要内容。
（4）在环境监测中的应用，此即环境微生物监测技术。
（三）环境微生物学学科特点
1、以微生物学为基础，与微生物生态学联系紧密。 2、是实用性极强的独立学科。与发酵微生物、工
五 环境微生物学及其研究内容
（一）环境微生物学概念
环境微生物学是由普通微生物学发展起来的环境 科学和环境工程相结合的一门理论基础学科。
以普通微生物学为基础，在研究微生物一般规律 的同时，着重微生物和环境之间相互作用的规律、 微生物活动对环境和人类产生的影响以及在环境污染 控制工程中有关微生物学原理的研究。
非细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等； 细胞结构的：
①属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等 ；
②属于真核生物的酵母菌、霉菌、蕈菌、单细胞藻类、原 生动物等。
脊髓灰质炎病毒
H1N1病毒
我们生活中的微生物
土壤 水体 空气 极端环境 皮肤 肠道 •••••• 土壤：细菌数亿/g
人口腔中的微生物
教学安排
54 学时，3学分
成绩评定
平时成绩 30% 期中考试成绩 20% 期末考试 50%
主要参考教材: 殷士学主编. 环境微生物学. 北京: 机械工业出版社, 2006
参考书目: 1. 乐毅全,王世芬主编.环境微生物学.北京:化学工
业出版社,2005 2. 和文祥,洪坚平主编.环境微生物学. 北京:中国农
我国环境微生物学的兴起与发展
我国环境微生物学科研起始于20世纪70年代。
目前研究的成果：
1、中科院微生物研究所在70年代初分离筛选有效 微生物，成功处理氯丁橡胶、腈纶、TNT炸药等工 业废水。华东师范大学研究球衣菌处理生活污水及 光合细菌处理豆制品废水。
环境微生物学(学科)
环境微生物学（学科）
学科
01 研究内容
03 学科关系 05 研究意义
目录
02 研究目的 04 学科历史 06 学科教材
环境微生物学(Environmental Microbiology)是重点研究污染环境中的微生物学，是环境科学中的一个重 要分支，是20世纪60年代末兴起的一门边缘学科，它主要以微生物学本学科的理论与技术为基础，研究有关环境 现象，环境质量及环境问题，与其他学科如土壤微生物学，水及污水处理微生物学，环境化学，环境地学，环境 工程学等学科互相影响，互相渗透，互为补充。环境微生物学研究自然环境中的微生物群落，结构，功能与动态； 研究微生物对不同环境中的物质转化以及能量变迁的作用与机理，进而考察其对环境质量的影响。
2．许多环境污染物或微生物转化某些污染物产生的一些中间产物对人体和生态平衡危害极大，有些污染物或 它们的代谢中间产物甚至可以导致人体细胞癌变，所以开展污染生态中微生物降解污染物的途径、降解程度和降 解速率的研究，可以给环境医学和环境保护的对策提供理论依据。
3．自然界有许多微生物是人、动物和植物的病原菌，有些微生物在自然界生长和代谢过程中，产生一些毒物 或改变局部的自然条件，结果不利于其它生物的生长和生存，象这样的微生物我们应当设法控制它们的生长和扩 散。
学科教材
内容简介
章节目录
本书共分11章，阐述了有关环境微生物的基本概念和理论、环境微生物的分类和特性、环境微生物的生理和 代谢、环境微生物的遗传和进化、环境微生物的生态规律和多样性、涉及环境微生物的技术方法、环境微生物学 最新进展等。从“实践—认识—再实践”的高度，揭示环境微生物学的发展规律，以便在理论上和实践上完全摒 弃“先污染后治理”这种亡羊补牢式的陈旧思维，全面树立以“绿色生态”打造“可持续发展”这种环境生态新 理念。鉴于环境微生物学的基础性，我们尽量多介绍有关环境微生物学的基本理论和技术，分章节详细介绍它们 和环境科学与环境工程的渗透与融合。根据环境微生物学在生命和环境领域的地位和作用，力求做到既全面详尽， 又主次分明重点突出。鉴于现代生命科学基础的分子生物学和基因工程在环境微生物学中的重要作用，我们力求 综合这些重要学科，以不同的环境与资源问题为例加以重点介绍。
学科
01 研究内容
03 学科关系 05 研究意义
目录
02 研究目的 04 学科历史 06 学科教材
环境微生物学(Environmental Microbiology)是重点研究污染环境中的微生物学，是环境科学中的一个重 要分支，是20世纪60年代末兴起的一门边缘学科，它主要以微生物学本学科的理论与技术为基础，研究有关环境 现象，环境质量及环境问题，与其他学科如土壤微生物学，水及污水处理微生物学，环境化学，环境地学，环境 工程学等学科互相影响，互相渗透，互为补充。环境微生物学研究自然环境中的微生物群落，结构，功能与动态； 研究微生物对不同环境中的物质转化以及能量变迁的作用与机理，进而考察其对环境质量的影响。
2．许多环境污染物或微生物转化某些污染物产生的一些中间产物对人体和生态平衡危害极大，有些污染物或 它们的代谢中间产物甚至可以导致人体细胞癌变，所以开展污染生态中微生物降解污染物的途径、降解程度和降 解速率的研究，可以给环境医学和环境保护的对策提供理论依据。
3．自然界有许多微生物是人、动物和植物的病原菌，有些微生物在自然界生长和代谢过程中，产生一些毒物 或改变局部的自然条件，结果不利于其它生物的生长和生存，象这样的微生物我们应当设法控制它们的生长和扩 散。
学科教材
内容简介
章节目录
本书共分11章，阐述了有关环境微生物的基本概念和理论、环境微生物的分类和特性、环境微生物的生理和 代谢、环境微生物的遗传和进化、环境微生物的生态规律和多样性、涉及环境微生物的技术方法、环境微生物学 最新进展等。从“实践—认识—再实践”的高度，揭示环境微生物学的发展规律，以便在理论上和实践上完全摒 弃“先污染后治理”这种亡羊补牢式的陈旧思维，全面树立以“绿色生态”打造“可持续发展”这种环境生态新 理念。鉴于环境微生物学的基础性，我们尽量多介绍有关环境微生物学的基本理论和技术，分章节详细介绍它们 和环境科学与环境工程的渗透与融合。根据环境微生物学在生命和环境领域的地位和作用，力求做到既全面详尽， 又主次分明重点突出。鉴于现代生命科学基础的分子生物学和基因工程在环境微生物学中的重要作用，我们力求 综合这些重要学科，以不同的环境与资源问题为例加以重点介绍。
微生物学课件ppt完整版
医院感染
分为内源性感染（由体内正常菌 群引起的感染）和外源性感染（ 由外界环境中的微生物引起的感
染）。
感染类型
局部感染局限于某一部位，而全 身感染则涉及多个器官和系统。
局部感染与全身感染
在医院等医疗机构内获得的感染 ，多由耐药菌引起，治疗难度较 大。
微生物感染的预防与治疗
预防措施
包括个人卫生、环境卫生、疫苗接种等，以 降低感染风险。
无菌操作
进行微生物实验时，要保 持无菌操作环境，避免杂 菌污染。
实验记录
详细记录实验过程和结果 ，包括培养基的配制、接 种方法、培养条件、观察 结果等。
实验后处理
实验结束后，要对实验器 材进行清洗和消毒处理， 保持实验室的整洁和卫生 。
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
食品工业
利用微生物发酵技术生产酒类、面 包、酸奶等食品。
03
02
农业应用
利用微生物制剂防治植物病害、促 进作物生长等。
生物能源
利用微生物发酵产生沼气、生物柴 油等可再生能源。
04
2023
PART 05
微生物的免疫与感染
REPORTING
微生物的免疫机制与特点
先天性免疫
通过遗传获得的非特异性免疫，包括皮肤、黏膜 屏障、吞噬细胞等。
病原学检查
通过直接涂片镜检、分离培养等方法确定病 原微生物种类。
免疫学检查
利用抗原抗体反应等免疫学原理检测病原微 生物及其产物。
2023
PART 06
微生物学实验技术与方法
REPORTING
微生物学实验室常用设备与器材
培养箱
提供适宜的温度和湿度条件， 用于培养微生物。
分为内源性感染（由体内正常菌 群引起的感染）和外源性感染（ 由外界环境中的微生物引起的感
染）。
感染类型
局部感染局限于某一部位，而全 身感染则涉及多个器官和系统。
局部感染与全身感染
在医院等医疗机构内获得的感染 ，多由耐药菌引起，治疗难度较 大。
微生物感染的预防与治疗
预防措施
包括个人卫生、环境卫生、疫苗接种等，以 降低感染风险。
无菌操作
进行微生物实验时，要保 持无菌操作环境，避免杂 菌污染。
实验记录
详细记录实验过程和结果 ，包括培养基的配制、接 种方法、培养条件、观察 结果等。
实验后处理
实验结束后，要对实验器 材进行清洗和消毒处理， 保持实验室的整洁和卫生 。
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
食品工业
利用微生物发酵技术生产酒类、面 包、酸奶等食品。
03
02
农业应用
利用微生物制剂防治植物病害、促 进作物生长等。
生物能源
利用微生物发酵产生沼气、生物柴 油等可再生能源。
04
2023
PART 05
微生物的免疫与感染
REPORTING
微生物的免疫机制与特点
先天性免疫
通过遗传获得的非特异性免疫，包括皮肤、黏膜 屏障、吞噬细胞等。
病原学检查
通过直接涂片镜检、分离培养等方法确定病 原微生物种类。
免疫学检查
利用抗原抗体反应等免疫学原理检测病原微 生物及其产物。
2023
PART 06
微生物学实验技术与方法
REPORTING
微生物学实验室常用设备与器材
培养箱
提供适宜的温度和湿度条件， 用于培养微生物。
第04章环境工程微生物学课件
6.抑制剂对酶促反应的影响 抑制剂对酶促反应的影响 有些物质可减弱、抑制、破坏酶活性，称为抑制剂。 有些物质可减弱、抑制、破坏酶活性，称为抑制剂。 重金属离子（ ）、CO CO、 如：重金属离子（Ag+、Hg2+）、CO、H2S等。 抑制剂作用机理： 抑制剂作用机理： a.竞争性抑制 a.竞争性抑制 b.非竞争性抑制 b.非竞争性抑制
k 3 [ E ][ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱS ] v= K m + [S ]
从米－门公式可知，酶促反应速度与[E]和[S]有关。 从米－门公式可知，酶促反应速度与[E]和[S]有关。实 [E] 有关 际上，也要受到温度、pH、激活剂、抑制剂的影响。 际上，也要受到温度、pH、激活剂、抑制剂的影响。 1.[E]对酶促反应的影响 1.[E]对酶促反应的影响 理论： 理论：当底物分子浓度足够时 酶促反应速度与[E]成正比， [E]成正比 ，酶促反应速度与[E]成正比， 即当[S]足够大时，[E]越大 [S]足够大时 越大， 即当[S]足够大时，[E]越大， 酶促反应速度越快。 酶促反应速度越快。 实际： [E]达到一定浓度时， 实际：当[E]达到一定浓度时， 达到一定浓度时 酶促反应速度就趋于平缓。 酶促反应速度就趋于平缓。
第二节 微生物的营养
营养:微生物获得和利用营养物质的过程。 营养 微生物获得和利用营养物质的过程。 微生物获得和利用营养物质的过程 营养物质:能够满足机体生长、 营养物质 能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理 能够满足机体生长 活动所需要的物质。 活动所需要的物质。 营养物质是微生物生存的物质基础， 营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物 维持和延续其生命形式的一种生理过程。 维持和延续其生命形式的一种生理过程。 微生物不断获得营养物质，将其变成细胞组分， 微生物不断获得营养物质，将其变成细胞组分，并将 废弃物排出体外的过程称为新陈代谢。 废弃物排出体外的过程称为新陈代谢。
环境微生物学PPT课件
第31页/共58页
2．氨基酸转化
（1）脱氨 氨化作用：有机氮化合物在脱氮微生物的 作用下脱氨基产生氨。 •例如：
氨基酸 —→ 不含氮的有机物（酸） + NH3 经脱氨基后形成的有机酸和脂肪酸，在微 生物的作用下继续分解。β-氧化→三羧酸循 环
第32页/共58页
（2）脱羧
氨基酸脱去羧酸基（CO2），产生胺。多 由腐败细菌和霉菌引起，二元胺对人有毒。 胺是合成细胞成分的重要的起始物，尤其 使诸如NAD等辅酶的合成。
第2页/共58页
图8-1 夏季湖泊水含氧量级温度分布情况
第3页/共58页
第二节 碳 循 环
含碳物质有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、糖类(如：糖、淀粉、 纤维素)、脂肪、蛋白质等。碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植 物、藻类利用进行光合作用，合成为植物性碳；动物吃植物就将植物 性碳转化为动物性碳；动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物被 厌氧微生物和好氧微生物分解所产生的二氧化碳均回到大气。而后， 二氧化碳再一次被植物利用进入循环和。
l7molATP，故lmol硬脂酸(C17H35COOH)被彻底氧化可得很高的能量水平。 共得：(16 + l7×7 + 12)molATP＝147molATP
奇数碳原子脂肪酸β-氧化，产物除乙酰辅酶A外，还有丙酸。
第20页/共58页
六、木质素的转化
含有木质素的稻草秆、麦秆、芦苇和木材是造纸、人造纤维的原 料，所以，造纸和人造纤维废水均含大量木质素。木质素的化学结构 一般认为是以苯环为核心带有丙烷支链的一种或多种芳香族化合物(例 如苯丙烷、松伯醇等)经氧化缩合而成。木质素用碱液加热处理后可形 成香草醛和香草酸、酚、邻位羟基苯甲酸、阿魏酸、丁香酸和丁香醛。
2．氨基酸转化
（1）脱氨 氨化作用：有机氮化合物在脱氮微生物的 作用下脱氨基产生氨。 •例如：
氨基酸 —→ 不含氮的有机物（酸） + NH3 经脱氨基后形成的有机酸和脂肪酸，在微 生物的作用下继续分解。β-氧化→三羧酸循 环
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（2）脱羧
氨基酸脱去羧酸基（CO2），产生胺。多 由腐败细菌和霉菌引起，二元胺对人有毒。 胺是合成细胞成分的重要的起始物，尤其 使诸如NAD等辅酶的合成。
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图8-1 夏季湖泊水含氧量级温度分布情况
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第二节 碳 循 环
含碳物质有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、糖类(如：糖、淀粉、 纤维素)、脂肪、蛋白质等。碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植 物、藻类利用进行光合作用，合成为植物性碳；动物吃植物就将植物 性碳转化为动物性碳；动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物被 厌氧微生物和好氧微生物分解所产生的二氧化碳均回到大气。而后， 二氧化碳再一次被植物利用进入循环和。
l7molATP，故lmol硬脂酸(C17H35COOH)被彻底氧化可得很高的能量水平。 共得：(16 + l7×7 + 12)molATP＝147molATP
奇数碳原子脂肪酸β-氧化，产物除乙酰辅酶A外，还有丙酸。
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六、木质素的转化
含有木质素的稻草秆、麦秆、芦苇和木材是造纸、人造纤维的原 料，所以，造纸和人造纤维废水均含大量木质素。木质素的化学结构 一般认为是以苯环为核心带有丙烷支链的一种或多种芳香族化合物(例 如苯丙烷、松伯醇等)经氧化缩合而成。木质素用碱液加热处理后可形 成香草醛和香草酸、酚、邻位羟基苯甲酸、阿魏酸、丁香酸和丁香醛。
《环境工程微生物学》PPT演示课件
生理生化试验
通过测定微生物的代谢产物、酶活性 等生理生化指标，推断其种类和代谢 特性。
培养法
通过特定的培养基和培养条件，使微 生物得以生长繁殖，进而观察其菌落 形态、生长速度等特征，进行微生物 的分离、纯化和计数。
现代微生物检测技术
分子生物学方法
利用PCR、基因芯片等技术，检测微生物特定基因序列的存在和表 达情况，实现快速、灵敏的微生物检测和鉴定。
常见环境工程微生物实验操作
微生物的分离与纯化
介绍从环境样品中分离和纯化微生物的方法和步骤，如平板划线 法、稀释涂布法等。
微生物的培养与计数
详细讲解微生物的培养条件、培养基的配制以及微生物的计数方法 ，如平板计数法、比浊法等。
微生物的生理生化实验
介绍常见的微生物生理生化实验，如糖发酵实验、蛋白质分解实验 等，用于鉴定不同种类的微生物。
微生物燃料电池在环境治理中潜力挖掘
微生物燃料电池原理
介绍微生物燃料电池的工 作原理及基本构造。
在环境治理中的应用
阐述微生物燃料电池在废 水处理、土壤修复等方面 的应用实例。
技术ห้องสมุดไป่ตู้战与解决方案
分析微生物燃料电池在实 际应用中面临的技术挑战 ，并提出相应的解决方案 。
未来发展方向
探讨微生物燃料电池在环 境治理中的未来发展方向 及潜在应用前景。
环境工程领域的微生物技术应用需要稳定的微生物群落支持，如何维持
群落稳定性是未来的研究重点。
03
环境因子对微生物技术的影响
环境因子如温度、pH值等对微生物的生长和代谢具有重要影响，如何
优化环境因子条件以提高微生物技术的处理效果需要进一步探讨。
THANKS
感谢观看
环境工程微生物学前沿研究
环境微生物学(共94张PPT)
草履虫
1 细菌
1.1 细菌的形态与大小
球状
球菌细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的 球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排 列方式，常被作为分类依据。分有：单 球菌、双球菌（肺炎球菌）、四联球菌、 八叠球菌（甲烷球菌）、链球菌、葡萄 球菌。
四联球菌 八叠球菌
双球菌 链球菌
葡萄球菌
葡萄球菌
杆状
细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细 （直径）比较稳定，而长度则常因培 养时间、培养条件不同而有较大变化。 分有：单杆菌、双杆菌、球杆菌和链 杆菌。
常用的染色法有：
A 简单染色：常用来观察细菌的形态、大小和排列方式。
用一种染液染色菌体。一般菌体被染上染料的颜色。
B 复合染色法：两种染料染色，以区别细菌的革兰氏染色反应或
抗酸性反应，或将菌体和某一结构染成不同颜色。
革兰氏染色
程序：（1）初染（结晶紫30S） （2）媒染剂（碘液30S）
（3）脱色（95%乙醇10~20S）
偏端单胞
如：红色螺菌
两端丛生
偏端丛生
周生鞭毛 如：大肠杆菌
鞭毛生理功能
运动方式：旋转
运动
请说出下面细菌菌体从内到外的结构
菌毛
鞭毛
拟核
细胞质
cytoplasm
荚膜
细胞质膜 细胞壁
……
思考
1）细菌有哪几种形态？举例说明？ 2）细菌的一般结构和特殊结构是什么？ 各具有哪些生理功能？ 3）革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞 壁结构有什么异同？各有哪些化学组成？
A
A A
（1）初染（结晶紫30S）
（2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇10~20S）
（4）复染（蕃红30 ~ 60S）
1 细菌
1.1 细菌的形态与大小
球状
球菌细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的 球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排 列方式，常被作为分类依据。分有：单 球菌、双球菌（肺炎球菌）、四联球菌、 八叠球菌（甲烷球菌）、链球菌、葡萄 球菌。
四联球菌 八叠球菌
双球菌 链球菌
葡萄球菌
葡萄球菌
杆状
细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细 （直径）比较稳定，而长度则常因培 养时间、培养条件不同而有较大变化。 分有：单杆菌、双杆菌、球杆菌和链 杆菌。
常用的染色法有：
A 简单染色：常用来观察细菌的形态、大小和排列方式。
用一种染液染色菌体。一般菌体被染上染料的颜色。
B 复合染色法：两种染料染色，以区别细菌的革兰氏染色反应或
抗酸性反应，或将菌体和某一结构染成不同颜色。
革兰氏染色
程序：（1）初染（结晶紫30S） （2）媒染剂（碘液30S）
（3）脱色（95%乙醇10~20S）
偏端单胞
如：红色螺菌
两端丛生
偏端丛生
周生鞭毛 如：大肠杆菌
鞭毛生理功能
运动方式：旋转
运动
请说出下面细菌菌体从内到外的结构
菌毛
鞭毛
拟核
细胞质
cytoplasm
荚膜
细胞质膜 细胞壁
……
思考
1）细菌有哪几种形态？举例说明？ 2）细菌的一般结构和特殊结构是什么？ 各具有哪些生理功能？ 3）革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞 壁结构有什么异同？各有哪些化学组成？
A
A A
（1）初染（结晶紫30S）
（2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇10~20S）
（4）复染（蕃红30 ~ 60S）
环境微生物学.ppt
中国各海区赤潮发生情况（1952-1998）
2020-11-16 资料来自“邹景忠，赤x潮x 灾害，《海洋志》”
12
沿海省（自治区、直辖市）赤潮发现次数
2020-11-16
xx
13
(二)水体污染（有毒化学物危害）
2020-11-16
xx
14
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xx
15
2020-11-16
xx
（二）、研究污染环境的微生物行为及微生 物对污染物的去除或转化、微生物活动对环 境的影响等，此即污染微生态学研究内容。
2020-11-16
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6
（三）、在治理污染的人工构筑系统中微 生物的作用与应用，此即环境工程微生物 学的主要内容。
（四）、在环境监测中的应用，此即环境 微生物监测。
2020-11-16
16
(三) 荒漠化
过去我们常理解为“沙漠不断扩大，把沙漠 里的沙子扩散到越来越广的肥沃土地上”， 这是不准确的。
1992年世界环境与发展大会上通过的定义是 “包括气候和人类活动在內种种因素造成的 干旱、半干旱和亚湿润地区的土地退化”。 也就是由于大风吹蚀，流水侵蚀，土壤盐漬 化等造成的土壤生产力下降或丧失，都称为 荒漠化。
2. 沈德中主编，环境与资源微生物学. 北京：中国环 境科学出版社，2003
3. 李顺鹏主编，环境生物学. 北京：中国农业出版社， 2002
2020-11-16
xx
3
绪论
一、环境微生物学概念 环境微生物学是由普通微生物学发展起来的环境 科学和环境工程的一门学科。它以普通微生物学为 基础，在研究微生物学一般规律的同时，着重微生 物和环境之间相互作用的规律、微生物活动对环境 和人类产生的有益和有害的影响以及在环境污染控 制工程中有关的微生物学原理的研究，是环境科学 和环境工程的重要理论基础。
环境工程微生物学课件7微生物生态
11
4
草甸土
黑龙江亚沟
7,863
29
23
嵝土
陕西武功
951
1,032
4
白浆土
吉林皎河
1,598
55
3
滨海盐土
江苏连云港
466
41
0.4
12
土壤中的微生物分布特点
① 土壤微生物的数量和分布主要受 到营养物、含水量、氧、温度、pH 等因子的影响，并随土壤类型的不 同而有很大变化。 ② 微生物的数量也与于土层的深度 有关，一般土壤表层微生物最多， 随着土层的加深，微生物的数量逐 步减少。 ③ 土壤中的微生物以细菌最多，其 次位放线菌和真菌。
16
4. 土壤生物修复
—— 是利用土壤中天然的微生物资源或人为投 加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投 加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解 和转化，使土壤恢复其天然功能。
修复工作的步骤：
① 调查本底资料； ② 制定治理方案，进行适当的可行性试验； ③ 技术实施。
17
土壤修复技术的关键因素 ① 微生物种 ② 微生物营养 ③ 溶解氧 ④ 环境因子
地点
细菌
放线菌
真菌
暗棕壤
黑龙江呼玛
2,327
612
13
棕壤
辽宁沈阳
1,284
39
36
黄棕壤
江苏南京
1,406
271
6
红壤
浙江杭州
1,103
123
4
砖红壤
广东徐闻
507
39
11
磷质石灰土 西沙群岛
2,229
1,105
15
黑土
黑龙江哈尔滨
环境工程微生物学_第三版(周群英_王士芬_著)课件(绪论)25页PPT文档
同的生物之间的系统发育研究。
细菌域 Domain bacteria
古（生）菌 域 Domain archaea
真核生物域 Domain eukary ota
紫色细菌 叶绿体 蓝细菌 黄杆菌 产液菌属
线粒体
甲烷球菌属
甲烷杆菌属
真菌
植物
革兰氏阳性细菌
甲烷八叠球菌属
极端嗜盐菌
无硫绿细菌
热球菌属
伪变形虫
栖热胞菌属
4、食品、药物、工程学
二、微生物的分类和命名
“微生物”不是分类学上的概念。
（一）微生物的分类
分类单元：界、门、纲、目、科、属、种 关于：域（p6、p30）
生物五界分类系统
魏泰克的五界分类系统
原核生物界、原生生物界、真菌界、动物 界和植物界。
王大耜的六界分类系统 病毒界、原核生物界、真核原生生物界、真 菌界、பைடு நூலகம்物界和植物界。
一、微生物学的发展沿革（补充） （一）微生物学的奠基
微生物学是在19世纪末期，在法国学者巴斯德和 德国学者科赫等人工作的基础上建立起来的。
巴斯德（1822—1895）
证明酒、醋的酿造过程：微生物引起的发酵。 酒变酸是有害微生物作用； 提出了巴斯德消毒法
证实了传染病是由病原微生物引起的 否定自生说。
例如 B. Subtilis AS 1.398和B. Subtilis BF 7.658是枯草 杆菌的两个菌株，前者可生产蛋白酶，后者可生产 α-淀粉酶。
出现在分类学文献中的学名，往往还加上首次定名 人（外加括号）、现名定名人和现名定名年份，但 在一般使用时，这几个部分总是省略的。
Bacillus subtilis （Ehrenberg）Cohn 1872
细菌域 Domain bacteria
古（生）菌 域 Domain archaea
真核生物域 Domain eukary ota
紫色细菌 叶绿体 蓝细菌 黄杆菌 产液菌属
线粒体
甲烷球菌属
甲烷杆菌属
真菌
植物
革兰氏阳性细菌
甲烷八叠球菌属
极端嗜盐菌
无硫绿细菌
热球菌属
伪变形虫
栖热胞菌属
4、食品、药物、工程学
二、微生物的分类和命名
“微生物”不是分类学上的概念。
（一）微生物的分类
分类单元：界、门、纲、目、科、属、种 关于：域（p6、p30）
生物五界分类系统
魏泰克的五界分类系统
原核生物界、原生生物界、真菌界、动物 界和植物界。
王大耜的六界分类系统 病毒界、原核生物界、真核原生生物界、真 菌界、பைடு நூலகம்物界和植物界。
一、微生物学的发展沿革（补充） （一）微生物学的奠基
微生物学是在19世纪末期，在法国学者巴斯德和 德国学者科赫等人工作的基础上建立起来的。
巴斯德（1822—1895）
证明酒、醋的酿造过程：微生物引起的发酵。 酒变酸是有害微生物作用； 提出了巴斯德消毒法
证实了传染病是由病原微生物引起的 否定自生说。
例如 B. Subtilis AS 1.398和B. Subtilis BF 7.658是枯草 杆菌的两个菌株，前者可生产蛋白酶，后者可生产 α-淀粉酶。
出现在分类学文献中的学名，往往还加上首次定名 人（外加括号）、现名定名人和现名定名年份，但 在一般使用时，这几个部分总是省略的。
Bacillus subtilis （Ehrenberg）Cohn 1872
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m2
<10 10 20 40 80 100 200 400
100级及 高于100
级
2~3 4 8 16 32 40 80 160
洁净度
1000 级
2 3 6 13 25 32 63 126
10000 级
2 2 2 4 8 10 20 40
100000 级
2 2 2 2 2 3 6 13
表2.3 浮游菌最小采样量
浮游菌上限浓度 ／个 ·m-2 ·min-1
10 5 1 0.5 0.1 0.05
计算最小采样量／m3
0.3 0.6 3 6 30 60
表2.4 落菌法测细菌所需要的最少培养皿数(沉降0.5h)
和营养，紫外线的照射对微生物也有致死作用。 土壤中飞扬起来的灰尘； 水面吹起的水雾、人和动物体表干燥脱落的物
质，微生物附着于这些物质的微粒上随气流传 播。
微生物产生的孢子本身也可以飘浮到空 气中，形成 “气溶胶”，借风力传播。
空气中的微生物中，真菌的孢子数量最 多，细菌较少。而且藻类、酵母菌、病 毒都会存在于空气中 。
的微生物数量和空气污染微生物。测定 的细菌指标有细菌总数和绿色链球菌， 在必要时则测病原微生物。
(一)空气微生物的测定方法
1．固体法 固体法有平皿落菌法(沉降—平板法)、撞击
法(有缝隙采样器、筛板采样器、针孔采样 器)和过滤法。 (1)平皿落菌法：将营养琼脂培养基融化倒人 d90mm无菌平皿中制成平板。将它放在待 测点(通常设5个测点)，打开皿盖暴露于空 气5~10min，以待空气微生物降落在平板表 面上，盖好皿盖，置于培养箱中培养48h后 取出计菌落数，即为落菌数。
2 液体法
液体法用于测定空气中的浮游微生物， 主要是浮游细菌。该法将一定体积的含 菌空气通入无菌蒸馏水或无菌液体培养 基中，依靠气流的洗涤和冲击使微生物 均匀分布在介质中，然后取一定量的菌 液涂布于营养琼脂平板上，或取一定量 的菌液于无菌培养皿中，倒入15-18ml融 化(45℃)的营养琼脂培养基，混匀，待冷 凝制成平板，置于37℃恒温箱中培养48h， 取出计菌落数。
可通过前苏联奥梅梁斯基公式换算出浮游 细菌数。
奥氏认为：5 min内落在面积100mm2营养 琼脂平板上的细菌数和10L空气中所含的 细菌数相同。
奥氏公式：C =
100 A
×
5 t
× 1000
10
×N
式中：C—空气细菌数； A——捕集面积，cm2 ； t ——暴露时间，min； N——菌落数，个。
如何监测？
❖ 化学方法：快速、定性定量反映污染物 浓度，但为瞬时值；
❖ 生物学方法：利用生物种类、数量的变 化，生物学特性的改变来监测污染物对 环境的影响。
✓ 可监测到污染物对环境的综合影响，但不易精确反映 污染物的性质、浓度和数量。
第一节 空气的卫生学检验
一、空气微生物来源 空气并非微生物的繁殖场所，空气中缺乏水分
二、空气微生物的卫生标准
目前，还无统一的关于空气的卫生学指 标，一般以室内1m3 空气中细菌总数为 50~1,000个以上作为空气污染的指标。
病原菌在空气中一般很易死亡，但结核 菌、白喉杆菌、葡萄球菌、链球菌、肺 炎双球菌、炭疽杆菌、流感病毒和脊髓 灰质炎病毒等，也可以在空气中存活一 段时间。
测
数 （m） 次数
点 数
原则 上<3
6 20， 空间 ≥3 30 太大
可放 宽
空气清 1987 净协
会标准
洁净室性 能评价指
南
原则 5 20, 30 上<3
摘自许钟麟．空气洁净技术原理．P522．同济大学出版社，1998
表2.2 按美国联邦标准209E方法计算的必要测点数
进风面积 (单向流) 或室面积 (乱流)／
通常平板转动一周，取出置于37℃恒温箱中 培养48h，根据空气中微生物的密度可调节 平板转动的速度。采集含菌高的空气样品时， 平板转动的速度要比含菌量低的空气样品的 转速快。根据取样时间和空气流量算出单位 空气中的含菌量。采样器的规格各国不一， 可按说明书操作。
撞击法检测空气中微生物数量
培养前
培养后
0
表2-2 以细菌总数评价空气的卫生标准（个/m3 ）
清洁程度
细菌总数
最清洁的空气（有空调）
1~2
清洁空气
<30
普通空气
31~125
临界环境
~150
轻度污染
<300
严重污染
>301
三、空气的微生物监测
通常采用营养琼脂平板计数法。 我国检测空气微生物所用的培养皿直径
为d90mm，有用d100mm的。 评价空气的清洁程度，需要测定空气中
简化后的奥氏公式：
1000×50N C=
A×t
➢ 经测定发现，用奥式公式计算的浮游细 菌数比实测的浮游细菌少。
➢ 此公式没有考虑尘埃粒子大小、数量、 气流情况、人员密度和活动情况。
(2)撞击法：
❖ 以缝隙采样器为例，用吸风机或真空泵将 含菌空气以一定流速穿过狭缝(狭缝宽有 0.15 mm、0.33 mm和1 mm三种)而被抽吸 到营养琼脂培养基平板上。狭缝长度为平 皿的半径，平板与缝的间隙有2mm，平 板以一定的转速(1 r／min、5-60r／min、 60r／mi单 位体积空气中的细菌数。
✓ 例如：将10m3含菌空气通入100mL的无 菌水中，使10m3空气中的微生物全部截 留在100mL水中。然后取0.1 mL菌液涂布 于平板上，若长出100个菌落，10mL水中 共含菌10,000个，则10m3空气含有10,000 个。1m3空气含有1,000个 。
(二)空气微生物的检测点数
空气微生物的测点数越多越准确，为照 顾到工作方便，又相对准确，以20~30个 测点数为宜，最少测点数为5~6，见表。
表2.1 日本有关标准测点数的规定
时
间
标准
名称
1987 JIS B 9920
洁净室中 浮游粒子
测定方法 和洁净室 的评价方
法
最 建议
每点
少 测点 点距 测定
尘埃多的地方，如畜舍、公共场所、医 院、城市街道的空气中，微生物数量较 多。高山、海洋、森林、积雪的山脉和 高纬度地带的空气中，微生物较少。
场所
表2-1 不同场所上空微生物的数量（个/m3 ）
畜舍
宿舍
城市 市区 海洋 街道 公园 上空
北纬 80º
微生物 (1~2)106 2×104 5×103 200 1~2
<10 10 20 40 80 100 200 400
100级及 高于100
级
2~3 4 8 16 32 40 80 160
洁净度
1000 级
2 3 6 13 25 32 63 126
10000 级
2 2 2 4 8 10 20 40
100000 级
2 2 2 2 2 3 6 13
表2.3 浮游菌最小采样量
浮游菌上限浓度 ／个 ·m-2 ·min-1
10 5 1 0.5 0.1 0.05
计算最小采样量／m3
0.3 0.6 3 6 30 60
表2.4 落菌法测细菌所需要的最少培养皿数(沉降0.5h)
和营养，紫外线的照射对微生物也有致死作用。 土壤中飞扬起来的灰尘； 水面吹起的水雾、人和动物体表干燥脱落的物
质，微生物附着于这些物质的微粒上随气流传 播。
微生物产生的孢子本身也可以飘浮到空 气中，形成 “气溶胶”，借风力传播。
空气中的微生物中，真菌的孢子数量最 多，细菌较少。而且藻类、酵母菌、病 毒都会存在于空气中 。
的微生物数量和空气污染微生物。测定 的细菌指标有细菌总数和绿色链球菌， 在必要时则测病原微生物。
(一)空气微生物的测定方法
1．固体法 固体法有平皿落菌法(沉降—平板法)、撞击
法(有缝隙采样器、筛板采样器、针孔采样 器)和过滤法。 (1)平皿落菌法：将营养琼脂培养基融化倒人 d90mm无菌平皿中制成平板。将它放在待 测点(通常设5个测点)，打开皿盖暴露于空 气5~10min，以待空气微生物降落在平板表 面上，盖好皿盖，置于培养箱中培养48h后 取出计菌落数，即为落菌数。
2 液体法
液体法用于测定空气中的浮游微生物， 主要是浮游细菌。该法将一定体积的含 菌空气通入无菌蒸馏水或无菌液体培养 基中，依靠气流的洗涤和冲击使微生物 均匀分布在介质中，然后取一定量的菌 液涂布于营养琼脂平板上，或取一定量 的菌液于无菌培养皿中，倒入15-18ml融 化(45℃)的营养琼脂培养基，混匀，待冷 凝制成平板，置于37℃恒温箱中培养48h， 取出计菌落数。
可通过前苏联奥梅梁斯基公式换算出浮游 细菌数。
奥氏认为：5 min内落在面积100mm2营养 琼脂平板上的细菌数和10L空气中所含的 细菌数相同。
奥氏公式：C =
100 A
×
5 t
× 1000
10
×N
式中：C—空气细菌数； A——捕集面积，cm2 ； t ——暴露时间，min； N——菌落数，个。
如何监测？
❖ 化学方法：快速、定性定量反映污染物 浓度，但为瞬时值；
❖ 生物学方法：利用生物种类、数量的变 化，生物学特性的改变来监测污染物对 环境的影响。
✓ 可监测到污染物对环境的综合影响，但不易精确反映 污染物的性质、浓度和数量。
第一节 空气的卫生学检验
一、空气微生物来源 空气并非微生物的繁殖场所，空气中缺乏水分
二、空气微生物的卫生标准
目前，还无统一的关于空气的卫生学指 标，一般以室内1m3 空气中细菌总数为 50~1,000个以上作为空气污染的指标。
病原菌在空气中一般很易死亡，但结核 菌、白喉杆菌、葡萄球菌、链球菌、肺 炎双球菌、炭疽杆菌、流感病毒和脊髓 灰质炎病毒等，也可以在空气中存活一 段时间。
测
数 （m） 次数
点 数
原则 上<3
6 20， 空间 ≥3 30 太大
可放 宽
空气清 1987 净协
会标准
洁净室性 能评价指
南
原则 5 20, 30 上<3
摘自许钟麟．空气洁净技术原理．P522．同济大学出版社，1998
表2.2 按美国联邦标准209E方法计算的必要测点数
进风面积 (单向流) 或室面积 (乱流)／
通常平板转动一周，取出置于37℃恒温箱中 培养48h，根据空气中微生物的密度可调节 平板转动的速度。采集含菌高的空气样品时， 平板转动的速度要比含菌量低的空气样品的 转速快。根据取样时间和空气流量算出单位 空气中的含菌量。采样器的规格各国不一， 可按说明书操作。
撞击法检测空气中微生物数量
培养前
培养后
0
表2-2 以细菌总数评价空气的卫生标准（个/m3 ）
清洁程度
细菌总数
最清洁的空气（有空调）
1~2
清洁空气
<30
普通空气
31~125
临界环境
~150
轻度污染
<300
严重污染
>301
三、空气的微生物监测
通常采用营养琼脂平板计数法。 我国检测空气微生物所用的培养皿直径
为d90mm，有用d100mm的。 评价空气的清洁程度，需要测定空气中
简化后的奥氏公式：
1000×50N C=
A×t
➢ 经测定发现，用奥式公式计算的浮游细 菌数比实测的浮游细菌少。
➢ 此公式没有考虑尘埃粒子大小、数量、 气流情况、人员密度和活动情况。
(2)撞击法：
❖ 以缝隙采样器为例，用吸风机或真空泵将 含菌空气以一定流速穿过狭缝(狭缝宽有 0.15 mm、0.33 mm和1 mm三种)而被抽吸 到营养琼脂培养基平板上。狭缝长度为平 皿的半径，平板与缝的间隙有2mm，平 板以一定的转速(1 r／min、5-60r／min、 60r／mi单 位体积空气中的细菌数。
✓ 例如：将10m3含菌空气通入100mL的无 菌水中，使10m3空气中的微生物全部截 留在100mL水中。然后取0.1 mL菌液涂布 于平板上，若长出100个菌落，10mL水中 共含菌10,000个，则10m3空气含有10,000 个。1m3空气含有1,000个 。
(二)空气微生物的检测点数
空气微生物的测点数越多越准确，为照 顾到工作方便，又相对准确，以20~30个 测点数为宜，最少测点数为5~6，见表。
表2.1 日本有关标准测点数的规定
时
间
标准
名称
1987 JIS B 9920
洁净室中 浮游粒子
测定方法 和洁净室 的评价方
法
最 建议
每点
少 测点 点距 测定
尘埃多的地方，如畜舍、公共场所、医 院、城市街道的空气中，微生物数量较 多。高山、海洋、森林、积雪的山脉和 高纬度地带的空气中，微生物较少。
场所
表2-1 不同场所上空微生物的数量（个/m3 ）
畜舍
宿舍
城市 市区 海洋 街道 公园 上空
北纬 80º
微生物 (1~2)106 2×104 5×103 200 1~2