10哈工大考研 污染控制微生物本科课堂讲义PPT课件
考研哈工大环境工程专业污染控制微生物学考研参考书
12年考研哈工大环境工程专业-污染控制微生物学考研参考书12年考研哈工大市政环境工程学院环境工程参考书及目录《环境化学》内容提要《环境化学（第2版）》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
全书共八章，包括绪论、大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、生物体内污染物质的运动过程及毒性、典型污染物在环境各圈层中的转归与效应、受污染环境的修复和绿色化学的基本原理与应用。
以阐述污染物在大气、水、岩石、生物各圈层环境介质中迁移转化过程所涉及的污染化学问题及其效应为主线，较全面深入地阐明基本原理、环境化学相关交叉学科的知识。
为进一步贯彻可持续发展的战略思想和方针，增添了反映近年环境科学领域新发展且应用性较强的两个重要研究方向，即“受污染环境的修复”和“绿色化学”内容的介绍和讨论。
《环境化学（第2版）》密切结合我国乃至全球关注的环境问题，在介绍基本和主要内容的基础上，注意适当反映本领域的最新研究成果和进展。
目录第一章绪论第一节环境化学一、环境问题二、环境化学第二节环境污染物一、环境污染物的类别二、环境效应及其影响因素三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介第二章大气环境化学第一节大气的组成及其主要污染物一、大气的主要成分二、大气层的结构三、大气中的主要污染物第二节大气中污染物的迁移一、辐射逆温层二、大气稳定度三、大气污染数学模式四、影响大气污染物迁移的因素第三节大气中污染物的转化一、自由基化学基础二、光化学反应基础三、大气中重要自由基的来源四、氮氧化物的转化五、碳氢化合物的转化六、光化学烟雾七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染八、酸性降水九、温室气体和温室效应十、臭氧层的形成与耗损第四节大气颗粒物一、大气颗粒物的来源与消除二、大气颗粒物的粒径分布三、大气颗粒物的化学组成四、大气颗粒物来源的识别五、大气颗粒物中的PM2.5第三章水环境化学第一节天然水的基本特征及污染物的存在形态一、天然水的基本特征二、水中污染物的分布和存在形态三、水中营养元素及水体富营养化第二节水中无机污染物的迁移转化一、颗粒物与水之间的迁移二、水中颗粒物的聚集三、溶解和沉淀四、氧化还原五、配合作用第三节水中有机污染物的迁移转化一、分配作用二、挥发作用三、水解作用四、光解作用五、生物降解作用第四节水质模型一、氧平衡模型二、湖泊富营养化预测模型三、有毒有机污染物的归趋模型四、多介质环境数学模型第四章土壤环境化学第一节土壤的组成与性质一、土壤组成二、土壤的粒级分组与质地分组三、土壤吸附性四、土壤酸碱性五、土壤的氧化还原性第二节重金属在土壤一植物体系中的迁移及其机制一、影响重金属在土壤一植物体系中迁移的因素二、重金属在土壤一植物体系中的迁移转化规律三、主要重金属在土壤中的积累和迁移转化四、植物对重金属污染产生耐性的几种机制第三节土壤中农药的迁移转化一、土壤中农药的迁移二、非离子型农药与土壤有机质的作用三、典型农药在土壤中的迁移转化第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性第一节物质通过生物膜的方式一、生物膜的结构二、物质通过生物膜的方式第二节污染物质在机体内的转运一、吸收二、分布三、排泄四、蓄积第三节污染物质的生物富集、放大和积累一、生物富集二、生物放大三、生物积累第四节污染物质的生物转化一、生物转化中的酶二、若干重要辅酶的功能三、生物氧化中的氢传递过程四、耗氧有机污染物质的微生物降解五、有毒有机污染物质生物转化类型六、有毒有机污染物质的微生物降解七、氮及硫的微生物转化八、重金属元素的微生物转化九、污染物质的生物转化速率第五节污染物质的毒性一、毒物二、毒物的毒性三、毒物的联合作用四、毒作用的过程五、毒作用的生物化学机制第六节有机物的定量结构与活性关系一、概述二、Hansch分析法三、分子连接性指数法四、量化参数在QSAR研究中的应用五、比较分子力场分析方法第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应第一节污染物在多介质多界面环境中的传输第二节重金属元素一、汞二、镉三、铬四、砷第三节有机污染物一、持久性有机污染物二、有机卤代物三、多环芳烃四、表面活性剂第七章受污染环境的修复第一节微生物修复技术一、概述二、影响微生物修复效率的因素三、强化生物修复的主要类型四、生物修复的优缺点第二节植物修复技术一、概述二、植物修复重金属污染的过程和机理三、植物修复有机污染物的过程和机理第三节化学氧化技术一、概述二、高锰酸钾氧化法三、臭氧氧化技术四、过氧化氢及Fenton氧化技术第四节电动力学修复一、基本原理二、影响因素三、联用技术第五节地下水修复的可渗透反应格栅技术一、概述二、Fe—PRB第六节表面活性剂及共溶剂淋洗技术一、基本原理二、影响因素第八章绿色化学的基本原理与应用第一节绿色化学的诞生和发展简史一、绿色化学的诞生二、绿色化学的定义和发展简史第二节绿色化学的基本原理一、绿色化学的12条原理及特点二、绿色化学与绿色工程三、工业生态学原理第三节绿色化学的应用一、绿色化学的主要研究方向二、绿色化学的应用《污染控制微生物学》内容简介本书除介绍了微生物的形态结构、生理特征、新陈代谢、生长繁殖和遗传变异等知识外，还叙述了难降解物质的降解与转化规律、废水生物处理基本原理和新工艺、新技术及生物修复等方面内容，反映了国内外最新研究成果。
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（乱七八糟的坚决不在本列）3、抄写者必须是专业课单科考试成绩非工科130～140分、工科110～120分的牛人。
4、该笔记必须是第一次原版经典复印，而非二次、三次、N次粗糙复印。
（很多卖家都是N次复印）5、辅导班录音必须用高清晰录音笔或者品牌MP3进行录制，有杂音的不在本范围内。
ppt 哈尔滨工业大学 污染控制微生物学8.3
水体自净过程中溶解氧呈现出变化规律
水体自净过程中群落的演替现象 （P182）
1.肉足虫，2.植物性鞭毛虫，3.动物性鞭毛虫，4.吸管虫， 5.游泳型纤毛虫，6.细菌，7.固着型纤毛虫，8.轮虫
（五）水体自净的评价指标
（1）P/H指数 P代表光能自养型微生物，H代表异养型微生物， 二者的比值即P/H指数。P/H指数反映水体污染 和自净程度。
进行。 （参考教材P305）
在以上水体净化过程中，只有微生物的降解 作用，才能将进入水体的有机物质彻底清 除，所以，可以通过水体中微生物的代谢 作用，使污染水体的生态得以修复。同时， 也可以有目的地培养和驯化特定的微生物 群落（活性污泥），以处理各种工业有机 废水和生活污水。
（四）水体自净过程的生态学特征变化
8 微生物生态学基础
8.1生态系统与生态平衡 8.2土壤微生物生态 8.3空气微生物生态 8.4水体微生物生态 8.5极端环境中的微生物 8.6生态因子及其作用的基本规律 8.7微生物之间的生态关系 8.8微生物的群落特征 8.9其他一些重要知识点 8.10复习题
二、水体污染与水体的自净
（一）水体污染 （二）水体自净的概念 （三）水体自净的基本原理 （四）水体的自净过程及其生态学特征变化 （五）水体自净的评价指标
影响水体自净过程的因素包括受纳水体的地形和水 文条件、水中微生物的种类和数量、水温和复氧状 况、污染物的性质和浓度等。
（三）水体自净的基本原理
（1）沉淀、稀释、混合、挥发等物理过程； （2）氧化还原、分解化合、吸附凝聚、离子
交换等化学和物理化学过程； （3）厌氧和好氧微生物代谢的生物化学过程。 各种净化过程同时发生，相互影响，相互交织
水体被污染的初始阶段，水中有机物浓度高， 异养型微生物大量繁殖，P/H指数低，自净的速 率高。随着自净过程的进行，异养型微生物数 量减少，而光能自养型微生物数量增加，故P/H 指数升高，自净速率逐渐降低。
ppt 哈尔滨工业大学 污染控制微生物学11.1
（4）水体富营养化的防治
（4-1）水体富营养化的防治措施 限制N、P营养进入天然水体，
对废水进行脱氮除磷深度处理。 （4-2）水体富营养化的治理措施
请参考教材P379-381
（二）生物脱氮的基本原理与工艺技术
（1）原理
根据自然界物质循环过程中，氮素各种形 态的转化和相关微生物群体的功能作用， 将脱氨作用、硝化作用和反硝化作用有机 地组合在一起，使废水中的氮素以气态形 式从中分离进入大气，从而降低排放废水 中总氮的含量。
水体富营养化的人为因素
随着工农业生产大规模地迅速发展，人 口集中的城市排放出大量含有氮、磷营 养物质的生活污水和工业污废水排入湖 泊、河流和水库，增加了这些水体的营 养物质的负荷量。
同时，在农村，为了提高农作物产量， 施用的化学肥料和牲畜粪便逐年增加， 经过雨水冲刷和渗透，以面源的形式使 一定数量的植物营养物质最终输送到水 体中。
给水处理传统工艺及生物预处理
源水 药剂
给水管网
沉砂池
混凝沉 淀池 砂虑 消毒
生 物 预 处 理
投药
（二）预处理的概念及其作用
（1）预处理的概念 P392 （2）预处理的目的 P392-394
（三）生物预处理技术
（1）生物预处理的概念P394 （2）给水生物预处理的特点P394 （3）可用于饮用水处理的生物预
污染控制微生物学
1. 绪论
2. 原核微生物
3. 真核微生物
4. 非细胞生物——病毒
5. 微生物的营养
6. 微生物的代谢
7. 微生物的生长繁殖
8. 微生物的生态
9. 微生物的遗传和变异
10. 废水生物处理基本原理和主要微生物类群 11. 厌氧生物学原理及厌氧生物处理技术
哈工大污染控制微生物课件
2. 原核微生物
微生物除病毒外都具有细胞结构， 而具有细胞结构的微生物， 又可分为真核微生物和原核微 生物。细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、蓝细菌属原核生物（procaryote） ， 真菌、单细胞藻类和原生动物以及后生动物属真核生物（eucaryote） 。这两类微生物在细胞 结构上，特别在细胞核上有显著区别。 原核微生物与真核微生物的主要区别
（5）易变异 微生物繁殖后，其子代与亲代在形态、生理等性状上常有差异，这些差异又能稳定地遗传下 去，这一特性被称为变异。
1.2 污染控制微生物学
1.2.1 在微生物学中的地位 微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、 分类、生态等生命活动规律及其用用的一门科学。随着微生物学的不断发展，已经形成了基 础微生物学和应用微生物学， 又可分为许多不同的分支学科， 并还在不断地形成新的学科和 研究领域。 1.2.2 污染控制微生物学的内涵 污染控制微生物学是环境污染治理与微生物学相结合而产生发展起来的一门边缘性学科， 属 于环境微生物学的研究范畴， 重点是研究污染控制工程中涉及到的微生物学问题， 是在普通 微生物学的基础上， 着重研究栖息在自然环境、 受污染环境和人工处理系统中的微生物生态、 环境的自净作用、环境污染及其生物处理工程中的微生物学原理。 1.2.3 主要研究内容和任务 自然环境以及污染环境中的微生物生态学； 污染控制中的微生物学原理以及微生物资源的开发与利用； 特种废水的处理技术以及高效、经济、节能废水处理技术的开发与应用； 生物工程和一些微生物新技术在污染控制中的应用； 环境中有害微生物的去除以及病原微生物的快速检测技术； 废水及固体废弃物生物处理过程中的减量化和资源化技术。 作业： ① 微生物的概念； ② 微生物的特点； ③ 概述微生物在环境污染控制中的作用。
ppt 哈尔滨工业大学 污染控制微生物学6.4
大肠杆菌的二次生长曲线
B. 大肠杆菌二次生长的原因
利用G的酶为固有酶，而利用乳糖的 酶为诱导酶，在G存在时，利用乳糖 的酶不能产生。
为什么？
C. 葡萄糖效应的机制——分解物阻遏作用
大肠杆菌在分解利用葡萄糖过程中所产 生的代谢产物，阻遏了利用乳糖的酶的 合成中的转录过程，因而细菌不能产生 利用乳糖的酶。把一种底物分解的产物， 抑制另一种底物酶合成的现象，称为分 解物的阻遏作用。
在生物代谢过程中，一种产物的生成可 能要经历若干中间反应步骤，每一反应 步骤都有特定酶的催化，酶的反馈抑制 作用是指末端产物与引起这一系列反应 的第一个酶结合，使其构象发生改变而 暂时失去了催化活性，当末端产物消除 或减少到一定程度时，其活性重新恢复 的现象。
脂肪酸
β-氧化
乙酰辅酶A
丙酮酸
进入TAC
β-氧化简介
脂酰辅酶A的降解，每一轮是放出一个乙酰辅酶 A并产生比原来少两个碳原子的脂肪酰辅酶A
6.5.3含氮有机物的分解与氮素转化
氨基酸
脱氨作用Biblioteka 水解 含氮有机物 （蛋白质）
氨态氮
硝
化 亚硝酸盐
作 用
脂肪酸
反硝化作用
脂酰辅酶A
硝酸盐
亚硝酸盐
N2、N2O
主要内容
（1）水解作用
（2）氨化作用
（3）硝化作用
（4）反硝化作用
（5）对废水生物处理的指导意义
（1）水解作用 在水解酶的作用下：
蛋白质→胨→肽→氨基酸
（2）氨化作用
有机物中的氮转化为氨态氮的过程称为 氨化作用。一般是含氮有机物中的氨 基－NH2脱离，转化为NH3，所以又 称脱氨作用。（P115）
（3）硝化作用（P116）
ppt 哈尔滨工业大学 污染控制微生物学10.2
10.1 水体污染与水体自净 10.2 废水生物处理的基本原理 10.3 废水好氧生物处理技术 10.4 氧化沟技术简介 10.5 氧化塘技术简介 10.6 原生动物在废水处理中的作用 10.7 厌氧生物处理的基本原理与技术 10.8 作业
10.3.2 常规活性污泥法
由于增设了“着床”，生物膜的生物相更丰富， 组成更复杂，食物链延长，生态系统更加完善， 因而提高了对废水处理的效率和系统运行的稳 定性。
（一）生物膜法的工作原理
请参考教材P296-297 “生物虑池 工作原理”一节
请查找并自学关于土壤净 化原理和技术的资料
（二）常见生物膜法
（1）生物虑池法 P295 （2）塔式生物虑池P296
具有操作简单、管理方便、运行稳定等特点。
氧化沟污水处理工艺流程
10.5 氧化塘技术简介
10.5.1 氧化塘的概念 10.5.2 氧化塘的污水净化原理 10.5.3 藻菌互生系统 10.5.4 氧化塘的分类
10.5.1 氧化塘的概念
氧化塘又名生物塘，是经过人工适当 修整的土地，设围堤和防渗层的污 水池塘，主要依靠自然生物净化功 能使污水得到净化的一种污水生物 处理技术。
10.5.2 氧化塘的污水净化原理
1) 塘中污水的净化过程与自然水体的自净 作用相近，除个别类型如曝气塘外，在 提高其净化功能方面不采取实质性的人 工强化措施。
2) 污水在塘内缓慢的流动、较长时间的贮 留，通过稀释作用、沉淀作用、絮凝作 用和生物氧化作用使污水得到净化。
3) 氧化塘中的藻菌互生系统在污水净 化过程中发挥着重要作用，是好氧 塘净化污水的主要机制。
（一）推流式均衡曝气法 P291 （二）渐减曝气法 P291 （三）阶段曝气法 P292 （四）延时曝气法 P292 （五）吸附-再生法（接触稳定法）P292 （六）完全混合式曝气法 P293 （七）深井曝气法 P294
哈工大考研 污染控制微生物本科课堂讲义
真 菌
酵母菌的菌落与细菌相似，但比细菌菌
落大而且厚，菌落表面湿润、粘稠，易被挑
起。有些种因培养时间较长，使菌落表面皱
缩，较干燥。菌落通常是乳白色，少数呈红
色。 酵母菌在液体培养基中生长时，有的在 培养基表面生长并形成菌膜；有的在培养基 中均匀生长；有的则生长在培养基底部并产
生沉淀。
真 菌
利用酵母菌处理废水及单细胞蛋白的生 产
2.多细胞霉菌 (1)曲霉(Aspergillus) (2)青霉(Penicillum) 此外，常见霉菌还有镰刀霉属(Fusar ium)、木霉属(Trichoderme)、交链孢霉属 (Alternaria)和地霉属(Geotrichum)等。
真 菌
霉菌的代谢物与环境污染
主要是指霉菌产生的有毒污染物——真菌 毒素。真菌毒素(mycotoxin)是指以霉菌为主 的一切真菌代谢活动所产的毒素。 1.真菌毒素致病特点 ①中毒的发生常与某种食物有联系，在 可疑食物或饲料中常可检出真菌或其毒素的 污染；②发病可有季节性或地区性；③药物 或抗菌素对中毒症疗效甚微；④无传染性。
真 菌
酶制剂（淀粉酶、纤维素酶等）；农业上
用于饲料发酵、杀虫农药（白僵菌剂）等。
腐生型霉菌在自然界物质转化中也有十分
重要的作用。在污水处理生物膜中常见， 如镰刀霉对含无机氰化物（CN－）的废水 降解能力很强。
真 菌
霉菌的形态、大小和结构
霉菌的营养体由分支或不分支的菌丝 （hypha）构成，菌丝可以无限制的伸长和 产生分支，分支的菌丝相互交错在一起，形 成菌丝体（mycelium）。菌丝直径一般为3 －10μm，比放线菌的菌丝粗几倍到几十倍， 所以在显微镜下很容易观察到。
藻 类
概述
《污染控制微生物学》课件
《污染控制微生物学》 PPT课件
本课程将详细介绍污染控制微生物学的重要性，并探讨微生物在环境污染中 的作用。通过案例分析和未来的发展趋势，帮助学生深入了解该领域。
课程介绍
了解微生物学
学习污染控制微生物学 的前提是对微生物学的 基本概念有一定了解。
课程目标
明确学习污染控制微生 物学的目标和意义。
学分和时间安排
介绍课程的学分和时间 安排，以便学生能够合 理规划学习计划。
为什么要学习污染控制微生物学
1 保护环境
了解污染控制微生物学的重要性，能够帮助保护环境并减少污染。
2 健康影响
认识到环境污染对人类健康的影响，学习如何通过微生物控制污染以保护健康。
3 可持续发展
学习污染控制微生物学有助于推动可持续发展和生态环境保护。
微生物对环境污染的作用
1
生物降解
了解微生物如何分解有害化学物质，从而减少环境污染。
2
生物吸附
学习微生物吸附和去除污染物质的能力，以及其应用案例。
3
生物转化
探讨微生物如何将有机和无机物质转化为无害或有用的化合物。
常见的污染控制微生物
活性污泥法
介绍活性污泥法在污水处理中的应用以及其工 作原理。
生物滤池
介绍微生物如何改善空气 质量，如通过生物滤池去 除有害气体。
未来的发展趋势
展望污染控制微生物学的未来，包括新技术的应用、研究的前沿领域以及解决环境挑战的创新方 法。
总结和复习
1 课程要点回顾
总结课程中的重要概 念和学习要点。
2 问题解答
提供问题解答环节， 帮助学生巩固知识。
3 课程评价
邀请学生对课程进行 评价和反馈，以便改 进教学质量。
ppt 哈尔滨工业大学 污染控制微生物学8.2
研究证明，土壤水分适宜、温度在30℃左右， 通气良好，Eh值较高，土壤pH值偏中性 到弱碱性，C/N比值在20︰1左右，则有 利于天然有机物的生物降解。在污水土地 处理和污染土壤修复工程中，为了强化土 壤的生物降解作用，常采用增加碳源、布 设通气系统、引入优势微生物种群等措施， 以达到较快、较彻底地去除污染物的目的。
②土壤中的细菌、真菌和放线菌等微生物的 降解、转化和生物的固定化作用，
③土壤的有机、无机胶体及其复合体的吸收、 络合和沉淀作用，
④土壤的离子交换作用， ⑤土壤和植物的机械阻留作用， ⑥土壤的气体扩散作用。
（3）土壤自净作用的机理
包括物理净化作用、物理化学净化作用、化学 净化作用和生物净化作用； 土壤的生物降解作用是土壤环境自净作用的主 要途径，其净化能力的大小与土壤中微生物的 种群、数量、活性，以及土壤水分、土壤温度、 土壤通气性、pH值、Eh值、适宜的C/N比值等 因素有密切关联。
（3）污水和其他废物中含有的各种病原微 生物，例如病毒、立克次氏体、病原细菌 及寄生虫卵等，虽然有些在土壤中不适应 而死亡，但有些可在土壤中长期存活，并 可以通过各种途径转移到水体，进而进入 人体，引起人类疾病。
（二）土壤自净
（1）土壤自净的概念 （2）土壤自净的主要过程 （3）土壤自净作用的机理
参考教材P139和相关资料
二、土壤微生物的种类及分布
（一）土壤中微生物的种类 （二）微生物在土壤中的分布
（一）土壤中微生物的种类
土壤中的微生物种类很多，它们因生理习性的不 同而在土壤环境中发挥着不同的作用。由于不 同土壤环境条件的差异，其中微生物群落的组 成和微生物数量各不相同。每克肥土中通常含 有几亿至几十亿个微生物，贫瘠土壤每克也含 有几百万至几千万个微生物。土壤中的微生物 以细菌最多，作用强度和影响范围也最大。放 线菌和真菌类次之，藻类和原生动物等的数量
《污染控制微生物学》PPT课件
第二十六页，共38页。
微生物的生长曲线
连续培养装置的类型
连续培养装置有两种类型： 恒化器连续培养装置 恒浊器连续培养装置
常用的一种连续培养方法为恒化连续长曲线
第二十八页，共38页。
微生物的生长曲线
恒化器连续培养装置 通过控制培养基中某种限制性营养物
第三十页，共38页。
微生物的生长曲线
活性污泥增长曲线
在废水生物处理中，为了描述活性污泥中微生物的 生长，常采用间歇培养法获得图所示的曲线。活性污泥 中的微生物种类繁多，不仅包括细菌，而且还含有原生 动物和后生动物等微生物，因此，不是纯培养的生长曲 线，但曲线形式与纯培养的类似。活性污泥增长曲线可 以分为三个时期：对数生长期、减速生长期和内源呼吸 期。
当细胞增长到一定程度时就开始分裂，这种菌体数量增多 的现象称为繁殖。生长是繁殖的基础，繁殖是生长的结果。 生长和繁殖虽有区别，但关系十分密切。微生物群体在生 长过程中，个体的细胞体积和重量变化不易被察觉，所以， 常以细胞数量的增加或以细胞群体重量的增加作为生长繁
第三页，共38页。
微生物纯培养的生长
第二十页，共38页。
微生物的生长曲线
细菌群体的这种指数增长可用以下方程式表示：
Ｘ2=Ｘ1 ·2ｎ
式中：Ｘ1、Ｘ2——分别为时间ｔ1和ｔ2
ｎ—— 世代时间是由遗传性决定的，不同菌种对数期的世代时
间不同，同一菌种的世代时间受培养基组成及物理环境的影 响也不同。
对数期细菌的生长速度达到高潮，世代时间最短， 细胞的代谢活性比较稳定，酶的活力也高。这个时期的 细胞是作为研究工作的理想材料。
污染控制微生物学
第一页，共38页。
第七章 微生物的 生长繁殖
ppt 哈尔滨工业大学 污染控制微生物学8.6
哈尔滨工业大学
环境科学与工程系
指示处理效率和处理障碍的作用
a.污泥膨胀时出现的生物
球衣菌属、各种霉菌等丝状菌生物导致的污 泥膨胀：
污泥膨胀原因：
1.BOD:N BOD:P比例高 2.pH值低 3.BOD负荷高 4.流入废水的小分子化合物多 5.水温低 6.流入重金属等有毒物质
哈尔滨ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ业大学
诺卡氏菌
1).现象： 原生动物和轮虫等后生动物减少 楯纤属急剧减少 2).解决措施：增加曝气池微生物 浓度，去除有毒物质
原生动物捕食
哈尔滨工业大学
环境科学与工程系
指示处理效率和处理障碍的作用
g、活性污泥从恶化恢复到正常时出现的微生物
1）.指示生物：慢速游动的微生物、漫游虫 属、斜叶虫等，不会出现优势种属
2）.观察时间：运行5-10天
微生物的生物群落-概念
生物群落（biotic community）：在一定时间 内，特定生境中各种群相互松散组合构成的结构单元。 结合虽然松散，但却由于其种群成员的种类及一些个 体的特点而显现出一些特征。生物群落概念在生态理 论中是十分重要的，这是因为在自然环境中共居一处 的有机体，是有序地、相互协调一致地生活在一起， 而不是偶然地、彼此无关地共处同一生境。即在群落 的分布区，一定时空内，常有一些固定种群构成指示 性生物群（即一种和谐状况）。
水体自净-原理与过程
水体的自净原理：沉淀、稀释、混合、挥发
等物理过程，氧化还原、分解化合、吸附凝聚、离 子交换等化学、物理化学过程，以及厌氧和好氧的 生物代谢过程。
环境科学与工程系
指示处理效率和处理障碍的作用
b、活性污泥分散、解体 时出现的生物
变形虫属和简便虫属等肉足类 1ml混合液中出现1万个以上个体 时，絮体变小，出水混浊并呈现 白色 解决方案：减少污泥回流量，可 以使污泥解絮得到控制。
ppt 哈尔滨工业大学 污染控制微生物学9.1
9.1.4 遗传信息的传递与表达—中
心法则
9.1.1 证明核酸是遗传物质的经 典实验 P240
（1）肺炎双球菌的转化实验 （2）噬菌体感染实验 （3）病毒的拆开和重建实验
（1）肺炎双球菌的转化实验
1928年，英国医生F.Griffith最早利用肺 炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）[又称肺炎双球菌 （Diplococcus pneumoniae）]进行了 转化实验。
13. 污染控制微生物学的应用
14. 生物修复技
9. 微生物的遗传和变异
遗传性和变异性是生物界最本质的属性之 一。
遗传性是指亲代生物传递给子代的与自身 相同性状的遗传信息，这种遗传性是相对 稳定的。
凡在遗传物质水平上发生了改变而引起某 些相应性状发生改变的特性，称为变异性， 这种变异性是可以遗传的。
生物产生变异的根本原因，是在外 部的和内在的因素作用下，遗传物 质发生了改变，如果这一改变是可 以稳定遗传的，则称为突变；
突变包括基因突变、基因重组和染 色体变异；
1944年，O.T.Avery等人对转化实验进 行了进一步的研究。在实验中，他们从 活的SⅢ型菌株中提纯了蛋白质、DNA 和荚膜多糖等各种细胞成分，并在离体 条件下分别利用这几种物质进行了转化 实验，结果只有SⅢ型菌株的DNA才能 将RⅡ型菌株转化为SⅢ型菌株，从而证 明了DNA是引起转化作用的物质。
微生物的遗传变异特性在环境科学与工程 中有重要应用价值。
主要内容
9.1 微生物的遗传
9.2 微生物的变异与突变
9.3 细菌的基因重组
9.4 基因工程在环境科学中的应用
9.5 作业
9.1 微生物的遗传
9.1.1 证明核酸是遗传物质的经典
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污染物的生物降解
➢经 过 筛 选 驯 化 的 特 殊 微 生 物 种 源 ， 此 类 研究是为了研究以不同化合物为基质培养 驯化的细菌对特定化合物的生物降解性能 ，以及对同等物相似化合物的生物降解能 力，研究有机化合物的降解途径和各种特 定酶在生物降解每个环节中的作用，是最 为活跃的领域。
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污染物的生物降解
可生化降解性的测定方法 ③相对耗氧速率
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污染物的生物降解
污染物的可生物降解性及其评价方法 可生物降解性是指有机化合物在微生物作用下
转变成简单小分子化合物的可能性。根据微生物 的降解能力，可分为三种： ①可生物降解的，如醇、酚类化合物 ②难生物降解性物质，此类化合物虽能被降解， 但时间较长，如农药、石油烃类 ③不可生物降解的物质，如一些高分子化合物、 尼龙、塑料等。
污染控制微生物学
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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第十章 微生物 对难降 解物质的降解与转化
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污染物的生物降解
研究有机污染物的生物降解性，有助于深 入认识污染物在环境中的迁移转化规律和了解 这些污染物对自然界物质转化循环的影响程度 ，从而为控制污染，保护环境提供理论上的依 据。此外，这项研究与保护人类健康和自然界 生态平衡有密切关系。
污染物的生物降解
从某一生态系统中分离获得一株微生 物后的重要任务之一，是确定该株微生物 在该系统中的地位，即该菌是常驻的优势 菌，还是外来的短暂存在的菌株。前者是 在该生态系统中幸存并增殖，具有代谢活 性并且在生理上和生存竞争上能
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微生物对自然界中难降解物质的分解与转化
自然界中的纤维素主要来源于稻草，树 木、蔗渣、芦苇、野生植物等。我国仅非木 材纤维年产量就超过1×1012kg。这些非木材 纤维以及大量的木材加工剩余物，都是取之 不尽的天然高分子原料和能源。由于纤维素 具有水不溶性的高结晶构造,其外围又被木质 素层包围着,要把它水解成可利用的葡萄糖相 当困难,所以到目前为止仍没有得到很好地利 用.
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污染物的生物降解
生物降解试验是研究有机化合物可生物降解 性的基本方法，包括几个基本要素：
➢以适当浓度范围的被试物作为微生物生长代谢所需 的唯一或主要碳源和能源
➢选择能分解化合物的微生物
➢创造适合微生物生长的环境和条件，包括好氧中提 供充足DO、厌氧保证无O2 ➢适宜的温度条件
➢微生物所需的N、P源和无机盐等
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前3种有机污污 染物的生物降解 过程如图
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污染物的生物降解
1）可以立即被微生物利用作为营养和能量来源 的，包括糖、Pr(AA)、脂肪酸和一些涉及典型代谢 途径的污染物。
2)能够逐步被微生物分解利用的，此类污染物的
生物降解需要一个驯化期，在些期间有机污染物很
少或根本不发生生物降解，故随时间的变化曲线中
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有机污染物的生物降解性
生物降解度
根据污染物生物降解进行的程度，可将其分 为三种（或3个阶段）。 1）初级生物降解是指有机污染物在微生 物的作用下，母体化合物的化学结构发生 变化，并改变了原污染物分子的完整性， 即有机污染物本来的结构发生部分变化。
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污染物的生物降解
2)环境容许的生物降解是指可去除有机污 染物的毒性或人们所不希望的特性，如表面活 性剂的降解过程中那种使其失去起泡作用的降 解。
明显地有一个滞后期，它表示微生物对有机污染物
的适应过程所需要的时间。一般将微生物从开始接
触有机化合物到有机化合物被明显分解的这段时间
称为化合物生物降解的驯化期。
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污染物的生物降解
其原因在于：①在微生物混合群落中污染物的 加入实际上是在定向地选择那些能够吸收和降 解污染物基质的微生物种属；这时滞后期是由 于特定降解微生物的指数生长特性；同时，微 生物对污染物也有一个选择过程，所谓巴斯德 效应。②微生物对污染物的适应要通过诱导酶 的合成，而且需要合成必需的辅酶或中间代谢 产物。
3) 最终生物降解是指有机污染物向无机物 转化，完全被降解成CO2、H2O和其他无机物 ，并被同化为微生物的一部分。
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污染物的生物降解
根据有机污染物与微生物的相互关系可 以将有机污染物分为4类。 ❖可以立即被微生物利用作为营养和能量来 源的 ❖能够逐步被微生物分解利用的 ❖生物降解十分缓慢或者根本就不能降解的 ❖可以通过共代谢作用分解的
4)可以通过共代谢作用分解的，共代谢，又 称共氧化、联合氧化，有的称为辅助代谢， 是指微生物在它有可利用的唯一碳源存在时 ，对原来不能利用的物质也能分解代谢的现 象。是由美国德克萨大学的二位学者发现， 如 甲 烷 假 单 胞 菌 唯 一 能 利 用 的 碳 源 是 CH4 ， 但如果有CH4存在时加入C3H8、C4H10时，则 该菌也能将这些烃类部分氧化为乙酸的，丙 醇和丁酸。
➢选择合适的化合物测定方法
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污染物的生物降解
在进行试验时，微生物的种源可使用： ➢天然环境中的微生物，如取自河水、湖水、 沼泽、土壤等，为了评价有机化合物在自然环 境中可否被降解，故应尽可能使用接近于自然 环境的未经驯化的种源，而化合物浓度较低， 5~10mg/L。 ➢选自废水处理厂的污泥。此类试验是为了评 价在人工处理条件条件下有机化合物是否被降 解，被试化合物浓度从凡mg/L到几百mg/L。
和能源，其降解并不导致微生物的生长和能量的产生
，它们只是在微生物利用生长基质(例如甲烷)时，被
微生物产生的酶降解或转化成为不完全的氧化产物，
这种不完全的产物进而可以被别的微生物利用并彻底
氧化。
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污染物的生物降解
可生化降解性的测定方法 ①氧化率
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可生化降解性的测定方法 ②呼吸线
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污染物的生物降解
3) 生物降解十分缓慢或者根本就不能降解的 ， 它包括一些天然高分子物质以及许多人 类起源的有机化合物，如有机氯化化物。对 这类物质可以通过其他方式使其转化为可生 物降解的物质，如O3氧化，给水处理中的 O3-GAC或O3-BAC法即依据此原理。
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污染物的生物降解
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污染物的生物降解
共代谢(或协同氧化作用)就是指微生物的“生长
基质”和“非生长基质”共酶，或是在污染物完全氧
化成CO2和H2O的过程中有多种酶或微生物参与。“ 生长基质”是可以被微生物利用作为唯一碳源和能源
的物质。“生长基质”和“非生长基质”共酶，是指
有些污染物(非生长基质)不能作为微生物的唯一碳源