《环境工程微生物》PPT课件
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环境工程微生物学精品PPT课件
生物圈(biosphere) 是地球上最大、最复杂的生
态系统。
2
2．生态系统的组成 生态系统有四个基本组成： 环境（无机环境） 生产者（植物） 消费者（一级、二级……） 分解者或转化者（微生物）。
3．生态系统的结构： 生态系统具有明显的三维空间结构，由于环境 条件在空间上的差异性，造成生物的分布也出 现明显的水平和垂直分布。
3
生态系统的组成
能源：太阳辐射
环 境
生物代谢产物：CO2、O2、H2O、无机盐
条 媒质：水、大气、土壤
生件 态
基质：砂、岩石泥土
系
其他环境条件：温度、pH
统 生 生产者：植物群落、藻类等 物 群 消费者：动物群落
落 分解者：异养微生物、原生动物及微型后生4动物
池塘生态系统
组
成
生产者----浮游植物和水生植物 消费者 ----鱼、虾、浮游动物
0.04
－
真菌
119 50 14 6 3
藻类
25 5 0.5 0.1 － 19
我国各主要土壤的含菌量(万/g干土)
土类
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
分解者 ----细菌和真菌
无机环境 ----阳光、水、氧气等
5
4. 生态系统的功能 主要表现在生物生产、能量流动、物质 循环和信息传递。
态系统。
2
2．生态系统的组成 生态系统有四个基本组成： 环境（无机环境） 生产者（植物） 消费者（一级、二级……） 分解者或转化者（微生物）。
3．生态系统的结构： 生态系统具有明显的三维空间结构，由于环境 条件在空间上的差异性，造成生物的分布也出 现明显的水平和垂直分布。
3
生态系统的组成
能源：太阳辐射
环 境
生物代谢产物：CO2、O2、H2O、无机盐
条 媒质：水、大气、土壤
生件 态
基质：砂、岩石泥土
系
其他环境条件：温度、pH
统 生 生产者：植物群落、藻类等 物 群 消费者：动物群落
落 分解者：异养微生物、原生动物及微型后生4动物
池塘生态系统
组
成
生产者----浮游植物和水生植物 消费者 ----鱼、虾、浮游动物
0.04
－
真菌
119 50 14 6 3
藻类
25 5 0.5 0.1 － 19
我国各主要土壤的含菌量(万/g干土)
土类
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
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黄棕壤
江苏南京
1,406
271
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红壤
浙江杭州
1,103
123
4
砖红壤
广东徐闻
507
39
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磷质石灰土 西沙群岛
分解者 ----细菌和真菌
无机环境 ----阳光、水、氧气等
5
4. 生态系统的功能 主要表现在生物生产、能量流动、物质 循环和信息传递。
环境工程微生物学绪论PPT课件
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)
-
25
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
-
14
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。
-
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。
-
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。
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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25
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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14
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。
环境工程微生物学概述课件ppt课件
virus(0.05 to 0.1 microns) bacteria (0.5 to 1.5 microns) red blood cell (5 microns) lymphocyte (5 to 8 microns)
human sperm (60 microns)
2019 8
简
结构简单
0.8 ～ 1
4 ～ 4.5
大肠杆菌 ( Escherichia coli )
伤寒沙门氏菌 ( Salmonella typhi ) 枯草芽孢杆菌 ( Bacillus subtilis ) 炭疽芽孢杆菌 ( Bacillus anthracis ) 德氏乳细菌
0.5 × （1 ～ 3）
（0.6 ～ 0.7） ×（ 2 ～ 3） （0.8 ～ 1.2） ×（ 1.2 ～ 3） （1 ～ 1.5） × （4 ～ 8） （0.4 ～ 0.7 ）×（ 2.8 ～ 7 ）
1. 概念及其生理功能
固定外形和保护细胞
屏障作用，阻碍某些分子进入
为鞭毛提供力学支点
2019
-
23
2. 细胞壁的化学组成与结构
G＋ 细胞壁厚 （20～80nm） 化学组成：
a 肽聚糖
b 磷壁酸teichoic acid
c 少量蛋白质和脂肪
2019
-
24
肽聚糖单体组分：NAG，NAM，四肽链
2019 25
2019 6
小
形体微小 m级：光镜可见
nm级：电镜可见
2019 7
The white bar above represents 10 microns (0.01mm). Below are some organisms and cells drawn to approximate scale.
human sperm (60 microns)
2019 8
简
结构简单
0.8 ～ 1
4 ～ 4.5
大肠杆菌 ( Escherichia coli )
伤寒沙门氏菌 ( Salmonella typhi ) 枯草芽孢杆菌 ( Bacillus subtilis ) 炭疽芽孢杆菌 ( Bacillus anthracis ) 德氏乳细菌
0.5 × （1 ～ 3）
（0.6 ～ 0.7） ×（ 2 ～ 3） （0.8 ～ 1.2） ×（ 1.2 ～ 3） （1 ～ 1.5） × （4 ～ 8） （0.4 ～ 0.7 ）×（ 2.8 ～ 7 ）
1. 概念及其生理功能
固定外形和保护细胞
屏障作用，阻碍某些分子进入
为鞭毛提供力学支点
2019
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2. 细胞壁的化学组成与结构
G＋ 细胞壁厚 （20～80nm） 化学组成：
a 肽聚糖
b 磷壁酸teichoic acid
c 少量蛋白质和脂肪
2019
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肽聚糖单体组分：NAG，NAM，四肽链
2019 25
2019 6
小
形体微小 m级：光镜可见
nm级：电镜可见
2019 7
The white bar above represents 10 microns (0.01mm). Below are some organisms and cells drawn to approximate scale.
环境工程微生物学微生物在环境物质循环中作用ppt课件
③ 有些污水经生物处理后出水硝酸盐含量高，
在排入水体后，若水体缺氧发生反硝化作用， 会产生致癌物质亚硝酸胺，造成二次污染， 危害人体健康。
在固氮微生物固氮酶的作用下，把分子氮转化为氨，进 而合成为有机氮化合物。
固氮条件
1.固氮酶
2.能量：平均每还原1mol氮为2mol的氨，需要24molATP， 其中9molATP提供3对电子用于还原作用，15molATP用于 催化反应
第三节 氮循环
四 硝化作用
氨在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为
硝酸的过程。
化能自养型
硝化作用
异养型
1、硝化细菌和硝化作用的过程
NH3
NO2-
NO3-
亚硝酸细菌
硝酸细菌
2、硝化作用的意义
生活污水和工业废水如味精废水、赖氨酸废水等含 有相当高浓度的氨氮。 先将氨氮转化为硝酸盐（硝化作用），再通过反硝 化作用将硝酸氮还原为氮气溢出水面。
1.脂肪酸先被脂酰硫激酶激活
2.在α、β碳原子上脱氢、加水、脱氢、再加水
3.在α、β碳位之间的碳链断裂，生成1mol乙酰辅 酶A和碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸。
4.乙酰辅酶A进入三羧酸循环完全氧化成二氧化碳和 水。
5.剩下的碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸可重复 一次β－氧化，以至完全形成乙酰辅酶A。
ω氧化
HOOC-（CH2）4-CH2OH
+ H2Oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CO2 + H2O
通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将 环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，两类以上微生物的协同作
用下将污染物 彻底降解——共代谢。
C．芳香烃
芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可 以不同程度的被微生物分解。
《环境工程微生物学》PPT演示课件
亿人口，比死亡最惨重的第二次世界大战（约死 亡1.1亿）还多！
5
细菌化石
6
（二）人类揭开微生物世界奥秘的 历史
• 1．史前期 史前期是指人类还未见到微生物 个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史 时期，大约在距今8000年前一直至公元 1676年间。当时的人类虽未见到微生物的 个体，却自发地与微生物频繁地打交道， 并凭自己的经验在实践中开展利用有益微 生物和防治有害微生物的活动。 酵母菌是人类最古老的家养生物之一
11
• 本时期的代表人物主要是法国的巴斯德 （L.Pasteur，1822～1895）和德国的科赫 （R.Koch，1843～1910），他们可分别称 为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
12
• 巴斯德学派的主要贡献是提出了生命只能 来自生命的胚种学说，并认为只有活的微 生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因， 再加上消毒灭菌等一系列方法的建立，就 为微生物学的发展奠定了坚实的基础。
1
二、发展史：
• （一）一个未知的世界 （1）个体微小 一般地说，人眼对小于1mm
的物体就看不清楚了，而微生物的大小多 数是在几μm至几十μm范围内，因此就无法 发现或辨认它们。
2
• （2）外貌不显 微生物的个体（细胞）虽看 不见，但是由无数个体组成的群体（菌落 或菌苔）却是可见的。然而，各种微生物 群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因 此，对其作用就极易忽略。
13
• 科赫学派的重要业绩主要有三个方面： ①建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生 物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改 进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板 培养技术（1882）。在1881年前后，科赫及其助手们还 创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染 色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 ②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌， 例如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌 （1882）和霍乱弧菌（1883）等。 ③在理论上，科赫于1884年提出了科赫法则，其主要内容 为：病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于 健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯 种培养物；这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现 特有的病症；该微生物可以从患病的实验动物中重新分离 出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始 病原微生物相同。
5
细菌化石
6
（二）人类揭开微生物世界奥秘的 历史
• 1．史前期 史前期是指人类还未见到微生物 个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史 时期，大约在距今8000年前一直至公元 1676年间。当时的人类虽未见到微生物的 个体，却自发地与微生物频繁地打交道， 并凭自己的经验在实践中开展利用有益微 生物和防治有害微生物的活动。 酵母菌是人类最古老的家养生物之一
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• 本时期的代表人物主要是法国的巴斯德 （L.Pasteur，1822～1895）和德国的科赫 （R.Koch，1843～1910），他们可分别称 为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
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• 巴斯德学派的主要贡献是提出了生命只能 来自生命的胚种学说，并认为只有活的微 生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因， 再加上消毒灭菌等一系列方法的建立，就 为微生物学的发展奠定了坚实的基础。
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二、发展史：
• （一）一个未知的世界 （1）个体微小 一般地说，人眼对小于1mm
的物体就看不清楚了，而微生物的大小多 数是在几μm至几十μm范围内，因此就无法 发现或辨认它们。
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• （2）外貌不显 微生物的个体（细胞）虽看 不见，但是由无数个体组成的群体（菌落 或菌苔）却是可见的。然而，各种微生物 群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因 此，对其作用就极易忽略。
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• 科赫学派的重要业绩主要有三个方面： ①建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生 物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改 进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板 培养技术（1882）。在1881年前后，科赫及其助手们还 创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染 色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 ②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌， 例如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌 （1882）和霍乱弧菌（1883）等。 ③在理论上，科赫于1884年提出了科赫法则，其主要内容 为：病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于 健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯 种培养物；这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现 特有的病症；该微生物可以从患病的实验动物中重新分离 出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始 病原微生物相同。
环境工程微生物基础PPT课件
根据环境微生物的基础研究和应用层次分析，相关工 程所涉及的学科范围可概述如下：
• （1）环境微生物工程的建立和运行均需对有关微
生物进行基础研究，涉及到微生物学、细胞学、生 理学、生物化学、分子生物学和遗传学等；
• （2）环境微生物工程中构建新菌株要涉及到基因
工程、细胞工程、酶工程和分子遗传学等学科；
（3）微生物制剂和污染现场修复工程：将发酵 装臵安故在野外处理现场，源源不断地提供菌体， 用于治理目标水和土壤环境，使环境微生物目标 菌株在净化环境中始终占据优势，这是室内与室 外环境微生物工程相结合的一种方式。但是，大 量的野外环境微生物工程并无发酵耀相随。环境 微生物以菌体的固体或液体的形式，或以微生物 的其他生物制品的形式投放于目标环境之中，达 到清除污染的目的。
• （3）环境微生物工程中污染物的降解转化及监测
评价涉及环境化学、环境生物学、环境地学、环境 卫生学、环境毒理学和环境监测与评价等；
（4）环境微生物工程中对污染物测量和自动化控 制涉及信息科学、电子工程技术、仪器分析和计算 机科学等； （5）应用发酵工程技术使污染物净化和资源化或 建立清洁生产工艺的环境微生物工程要涉及工业微 生物学和化工机械学等； （6）在自然环境中建立环境微生物修复工程要涉 及土壤学、水力学、气象学和生态学等； （7）对环境微生物工程进行预算和评价要涉及经 济学、法律学、环境规划管理和系统工程等。
生物修复(Bioremediation)是近几年兴起的生 物治理技术，它最初的主要目标是利用微生物清 除土壤和水体（包括地下水）中的污染。由于高 新生物技术系统的利用和对其他传统技术的改革 与创新，使得生物修复发展成一项颇具生命力的 产业。环境微生物在生物修复工程中占据中心位 臵。因为生物修复面对的是自然环境，所以其他 因素，包括植物、动物和理化等因素对生物修复 的影响也不可忽视。
《环境工程微生物》课件
土壤污染修复
生物监测
某些微生物具有降解重金属和有机污染物 的能力，可应用于土壤污染的修复。
微生物也可用于环境监测，通过检测水体 、土壤等环境中的微生物种类和数量，可 判断环境污染的程度和变化趋势。
PART 02
微生物生态
微生物的生态环境
水生环境
包括淡水、海水和污水 等，是微生物的主要栖
息地之一。
微生物技术分类
根据应用领域不同，微生物技术可分 为工业微生物技术、农业微生物技术 、环保微生物技术和医疗微生物技术 等。
微生物技术的原理
微生物的代谢与转化
微生物的生态与群落
微生物通过分解、合成等代谢过程， 将不同物质转化为其他物质，实现物 质的转化和能量的传递。
研究微生物在自然环境中的分布、生 长、繁殖和相互作用，通过调控微生 物群落结构，实现特定功能。
水体生物修复
利用微生物将污染水体中的有害 物质转化为无害物质，达到净化 水体的目的。
地下水生物修复
利用微生物将地下水中的有害物 质转化为无害物质，达到修复地 下水的目的。
PART 05
微生物与环境安全
微生物对环境的影响
微生物在自然界中扮演着分解者的角色，能够将 有机物分解为无机物，维持生态平衡。
微生物的分类
根据其形态、生理生化特性等特 征，微生物可分为细菌、病毒、 真菌、藻类等几大类。
微生物的特点与功能
繁殖速度快
微生物具有极快的繁殖速度，能 在短时间内大量繁殖，这为它们 在环境工程中的应用提供了有利
条件。
适应性强
微生物具有很强的适应性，能在各 种不同的环境条件下生存和繁殖， 如酸碱度、温度、湿度等。
微生物群落的营养和能量流动平衡
《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
第05章环境工程微生物学PPT课件
由于加速期和减速期持续时间很短，则把加速 期并到停滞期，把减速期放到静止期中。故， 将生长曲线粗分为四个生长期。
2021/3/12
7
微生物生长曲线
2021/3/12
8
1.停滞期
停滞期特点
• 生长速率等于零
•细胞合成新的成分
– 补充消耗的材料
– 适应新的培养基或别的培养条件
• 细胞形态变大或变长
• 对外界不良环境敏感
2021/3/12
18
（二）连续培养
一方面连续进料，另一方面又连续出料。 原理：进料=补足营养(“污染物”)
出料=稀释菌浓度、毒物浓度
它又分为两种： 1)恒浊连续培养 2)恒化连续培养。
2021/3/12
19
1）恒浊连续培养
恒浊——培养基浊度恒定（实质是细菌数量恒定）
以浊度为控制指标。 当浊度大时，加大进水流速，降低浊度； 当浊度小时，降低流速，提高浊度。
2021/3/12
33
小结
1.污水处理生物处理构筑物内pH控制在6.5～8.5 之间。 2.微生物培养基中应该加入缓冲物质。 3.污泥厌氧处理时，也要控制好pH，一般在 6.6～7.6，最好控制在6.8～7.2之间。
2021/3/12
34
三、氧化还原电位 用Eh表示，单位为V或mV。 氧化环境时， Eh为正，充满氧气时，上限为+820mV；还 原环境时，mV为负，充满氢气时，下限为-400 mV。
2021/3/12
16
4）衰亡期 特点： • 细胞以指数速率死亡； • 细胞变形退化。
2021/3/12
17
影响衰亡期的因素
•与菌种的遗传特性有关: 有些细菌的培养经历所 有的各个生长时期，几天以后死亡, 有些细菌 培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细胞；
2021/3/12
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微生物生长曲线
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1.停滞期
停滞期特点
• 生长速率等于零
•细胞合成新的成分
– 补充消耗的材料
– 适应新的培养基或别的培养条件
• 细胞形态变大或变长
• 对外界不良环境敏感
2021/3/12
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（二）连续培养
一方面连续进料，另一方面又连续出料。 原理：进料=补足营养(“污染物”)
出料=稀释菌浓度、毒物浓度
它又分为两种： 1)恒浊连续培养 2)恒化连续培养。
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1）恒浊连续培养
恒浊——培养基浊度恒定（实质是细菌数量恒定）
以浊度为控制指标。 当浊度大时，加大进水流速，降低浊度； 当浊度小时，降低流速，提高浊度。
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33
小结
1.污水处理生物处理构筑物内pH控制在6.5～8.5 之间。 2.微生物培养基中应该加入缓冲物质。 3.污泥厌氧处理时，也要控制好pH，一般在 6.6～7.6，最好控制在6.8～7.2之间。
2021/3/12
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三、氧化还原电位 用Eh表示，单位为V或mV。 氧化环境时， Eh为正，充满氧气时，上限为+820mV；还 原环境时，mV为负，充满氢气时，下限为-400 mV。
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4）衰亡期 特点： • 细胞以指数速率死亡； • 细胞变形退化。
2021/3/12
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影响衰亡期的因素
•与菌种的遗传特性有关: 有些细菌的培养经历所 有的各个生长时期，几天以后死亡, 有些细菌 培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细胞；
相关主题
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油脂的转化途径
水解 脂肪
脂肪酶
丙酮酸
三羧酸循环
磷酸化
酵解
甘油 脱氢 磷酸二羟丙酮
β-氧化
脂肪酸
乙酰辅酶A+（丙酸）
三羧酸循环
CO2+H2O
（三）石油的转化
• 提问：什么是石油？
• 石油是含有烷烃（直链和支链）、环烷烃（多数是烷基环戊烷、烷 基环己烷）、芳香烃（多数是烷基苯）及少量非烃化合物（硫醇、硫 醚、二硫化物、噻吩、环烷酸、酚、吡啶、吡咯、喹啉 和胺类）的复杂混合物。
• 主要是真菌，包括白腐菌、褐腐菌和软腐菌 三类，能把木质素彻底降解为CO2 和水。
• 此外还包括放线菌和细菌。
• 白腐菌在木质素的生物降解中占有十分重要的 地位。黄孢原毛平革菌是研究最多的木质素降解 菌。
黄孢原毛平革菌(Phaner
ochaete chrysosprium)是白 腐真菌的一种，隶属于担 子菌纲、同担子菌亚纲、 非褶菌目、丝核菌科。
2．降解石油的微生物
• 降解石油的微生物很多，据报道有200多种 • 细 菌 —— 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆
菌属 • 放线菌 —— 诺卡氏菌 • 酵母菌 —— 假丝酵母 • 霉 菌 —— 青霉属、曲霉属 • 藻 类 —— 蓝藻和绿藻
3．石油的降解机理
A．链烷烃的降解
+ O2 R-CH2- CH2-CH3 R- CH2-CH2-COOH β-氧化
二、含碳化合物分解转化
糖类 脂类（石油） 蛋白质 人工合成的有机化合物
（一）糖类的转化
• 提问：哪些糖类会成为污染物？ • 难溶的多糖，且当一些难溶解的多糖数量
较大时才会使自净时间大大增加，从而对 环境造成污染。这类多糖主要是纤维素、 半纤维素、果胶质、木质素、淀粉。
1．纤维素的转化
• 分子结构：葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β-1,4糖苷键 ）。
★光合细菌的类群和特性
按光合细菌所含光合色素系统的不 同，分为紫色细菌、绿色细菌和蓝细 菌。
紫硫细菌 绿硫细菌
• 紫硫、绿硫细菌代谢方式 光照
CO2 + H2S → [CH2O]（糖） + H2O + 2S↓
菌绿素（与叶绿素大同小异）
（H2S类似植物光合作用中的H2O）
提问：在自然界的作用是什么呢？ 早期无氧地球，清除H2S
白腐—树皮上木质素被该 菌分解后漏出白色的纤维 素部分。
（二）油脂的转化
• 水中来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、肉联厂 废水、制革厂废水含有大量油脂
• 降解油脂较快的微生物 • 细 菌 —— 荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌 • 丝状菌 —— 放线菌、分支杆菌
• 真 菌 —— 青霉、乳霉、曲霉
• 途径：水解+β氧化
第二章
微生物在环境 物质循环中的作用
第一节 碳循环
6.0× 1011t
6.0× 1010t
一、二氧化碳的固定—碳的有机化
二氧化碳固定是二氧化碳还原到碳水化合物的生化反应过程，这主要是通过光合作用来 实现的。光合作用是地球上最重要的生物学过程之一，其实质是转化光能为化学能，把 空气中的二氧化碳还原为细胞有机碳。能进行光合作用的细菌统称为光合细菌（photos ynthetic bacteria，缩写PSB）。
CO2 + H2O CH3-COOH + R-COOH
B．无支链环烷烃的降解
• 以环己烷为例
OH
+O2 +2H
－2H
－H2O
O +O2 +2H
－H2O
O
OH
-2H HOOC-（CH2）4-COOH
ω氧化
HOOC-（CH2）4-CH2OH
CO2 + H2O
+ H2O
通常一些微生物只能将环烷变为环己酮， 另一些微生物只能将环己酮氧化开链而不能氧 化环己烷，在两类以上微生物的协同作用下将 污染物彻底降解。——这称为微生物的共代谢。
2）淀粉的分解途径
淀粉
葡萄糖
三羧酸循环（好氧分解）
乙醇发酵
丙酮丁酸发酵
厌氧发酵
丁酸发酵
5．木质素的转化
•木质素存在于除苔藓 和藻类外所有植物的 细胞壁中，是由松柏 醇、香豆醇和芥子醇 聚合而成的高度分枝 多聚物。
木质素 空腔 纤维素
木质素模式图 香豆醇松Biblioteka 醇芥子醇聚合 交联
• 自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢 ？
• 来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等。
1）微生物分解途径
纤维素酶
纤维二糖酶
纤维素
纤维二糖
葡萄糖
糖酵解 厌
氧
ATP
发
三羧酸
H2O
酵
循环
CO2
葡萄糖 丙酮丁醇发酵
丁酸发酵
丙酮 + 丁醇 + CO2 + H2 丁酸 + 乙酸 + CO2 + H2
好氧分解 厌氧发酵
2）分解纤维素的微生物
• 好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌 • 厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。 • 放线菌——链霉菌属。 • 真 菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。
2. 半纤维素的转化
• 存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维 废水中含半纤维素。
1）分解过程
好氧分解
➢ 含果胶质废水：造纸废水、制麻废水
1） 分解果胶质的微生物 ➢细菌：枯草芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌等好氧菌和
蚀果胶菌等厌氧菌;
➢真菌：青霉、曲霉、木霉、毛霉和根霉等
➢放线菌
2） 果胶质的分解途径
原果胶
H2O
可溶性果胶
果胶酸
半乳糖醛酸
H2O
H2O
好氧分解 丁酸发酵
4. 淀粉的转化
➢ 含淀粉废水：酿洒废水、印染废水、发酵废水等 1）分解淀粉的微生物 ➢ 细菌：枯草芽孢杆菌 ➢ 真菌：根霉、曲霉 ➢ 放线菌
C．芳香烃的降解
• 芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内 它们可以不同程度的被微生物分解。 已知降解不同芳香烃的细菌类别
EMP途径
聚糖酶 半纤维素 单糖 + 糖醛酸
（ATP/CO2 + H2O）
H2O
各种发酵产物
厌氧分解
2）分解微生物
分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素
细菌:芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌 霉菌:根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉
放线菌
3. 果胶质的转化
➢ 由D—半乳糖醛酸以α-1,4糖苷键构成的直链高分 子化合物
• 石油污染主要出现在采油区和石油运输事故现场以及石化行业的工业废水中。
1．石油的生物降解性
• 与分子结构有关
A．链长度
链中等长度（C10~C24）＞链很长的（C24以上）＞短链
B．链结构
• 直链 ? 支链 • 不饱和 ? 饱和
>
• 烷烃 ? 芳烃
• 链末端有季碳原子（四周都与C相连）的烃以 及多环芳烃极难降解