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1、第六章 微生物的生态,第一节微生物在自然界中的分布第二节微生物与生物环境间的相互关系第三节微生物在自然界物质循环中的作用第四节微生物在污水处理中的作用,微生物生态系统,生态系统:生物群落与其生存环境组成的整体系统。微生物生态系统：微生物与周围的生物及非生物共同构成的整体系统。微生物生态学：研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的科学。,微生物生态系统的特点1、微环境微生物的微环境指直接影响微生物生存和发展的，与微生物的关系最为密切的微生物细胞周围环境。2、稳定性由于微生物生态系统中微生物种类的多样性,使之在环境条件一定范围的变化时,微生物种类组成比较稳定的特性。3、适应性微生物的微环境
2、发生剧烈变化时，微生物群落的结构会发生相应的变化的特性。,一、土壤中的微生物,（一）土壤与微生物相互作用1、微生物对土壤的作用：（1）微生物是土壤形成的先驱生物 自养固氮菌固氮，使成土母质间有了氮素成分。（2）为植物生长提供有效氮源。有机态氮向无机氮（氨态氮、硝态氮）的转换,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,土壤是微生物良好的生活场所,1、为微生物提供了良好的源、源、能源。,2、为微生物提供有机物、无机盐、微量元素。,4、土壤值范围5.58.5之间。,5、温度、季节与昼夜温差不大。,6、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分。,7、适宜的渗透压。,3、满足了微生物对水分的要求。,2、微生物在土壤
3、中的分布,生物量：单位体积内活细胞的重量。,每克肥土可含亿个细菌。,以每亩半尺深耕作层土壤重30万计，细菌活重约100450斤。,放线菌,多分布在有机物较丰富的碱性土壤中。,(几万-几百万)/克土壤,土壤中放线菌数量仅次于细菌,由于菌体大，其生物量与细菌接近。,真菌,真菌主要分布在接近地面的土层中，以丝状体和孢子体形式存在于土壤中，(几千几十万个)/每克土壤。,由于菌体粗大，其生物量不低于细菌，放线菌，为0.6mgg土壤，菌丝最长可达40米。如酵母在果园土壤里含量几十万个g土壤。,藻类和原生动物,藻 类（万个克土）原生动物（万个克土）,纤毛虫，鞭毛虫、肉足虫等为主，它们以其它微生物和有机物碎片
4、为食，对其它几类微生物的数量起调节作用。,土壤中微生物的数量：按种类递减细菌放线菌霉菌酵母菌藻类原生动物耕作土壤中，细菌湿重约90 225kg；以土壤有机质含量为2%计算，则所含细菌干重约为土壤有机质的1%左右。土壤微生物的代谢活动，可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。若按生物量计算则各种微生物的生物量基本相当。,(二)微生物在土壤中的分布的影响因素,土壤深度对微生物分布的影响,有机物含量对微生物分布的影响,碳源对微生物分布的影响,酸碱度影响微生物分布,（二）土壤中微生物分布的影响因素1、土壤剖面结构与微生物垂直分布,有机质层,淀积层,碳酸盐积累,疏松
5、母质,淋溶层,土体层,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,一、土壤中的微生物,（二）土壤中微生物的分布2、土壤团聚体与微生物的分布土壤团聚体（土壤团粒）：由土壤矿物质颗粒（黏粒）、微生物、植物残体以及腐殖质构成的微团聚体经过多次复合和团聚而成的结构。,不同的团聚体微生物的分布不同。同一团聚体内外微生物的分布不同。,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,一、土壤中的微生物,土壤颗粒表面的微生物,团聚体周围的等氧线,（二）土壤中微生物的分布2、土壤团聚体与微生物的分布,团聚体周围的等氧线,耕地土壤一个团聚体等氧压线，在近中心部位为一缺氧带，由此向外，氧浓度逐渐提高。,O2%,第一节 微生物在
6、自然及人为环境中的分布,一、土壤中的微生物,3、根际微生物,（1）几个基本概念 根际 根际效应 根土比,溶胞物质,植物黏液,渗出物,黏质,植物黏液,渗出物和分泌物,植物黏液,植物黏液,植物根际,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,一、土壤中的微生物,（二）土壤中微生物的分布,（2）根际微生物类群1、根际细菌：假单胞菌、黄杆菌、产碱杆菌 2、根际真菌：镰孢霉属、黏帚霉属、青霉属 3、根际原生动物,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,3、根际微生物,（二）土壤中微生物的分布,一、土壤中的微生物,二、水体中的微生物,（一）淡水微生物1、来源：土壤、空气、污水及有机残体2、种类：自养菌3、影响
7、微生物在淡水中分布的因子：营养物质、温度、溶解氧等。,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,浸入小河里的载玻片上的发育形成的小菌落,二、水体中的微生物,蓝细菌、藻、水生植物,层次化湖泊生态Ecology of a Stratified lake,水体不同层次微生物分布,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,淡水中的微生物,细菌总数不得超过：100个/毫升,饮用水消毒常用方法：,大肠菌群指数不得超过：3个/升,我国相关法规对饮用水微生物指标的规定：,加入液态氯或次氯酸盐,清水型水生微生物,洁净湖泊和水库，微生物数量少(10-103/ml)，以化能自养型和光能自养型微生物为主，部分腐生细菌，如
8、色杆菌、无色杆菌和微球菌等；霉菌中如水霉、绵霉等的一些种；以及单细胞和丝状的藻类和一些原生动物常在水面生长，数量较少。以上微生物种类可以认为是水中的“土著”菌群。根据微生物对水生环境中的营养要求，将其分为三类：贫营养细菌（1-15mgC/L）、兼性贫营养细菌（指一些在富营养培养基中经反复培养后也能适应并生长的贫营养细菌）、富营养细菌（10gC/L）,类型及环境情况：流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水、阴沟水；流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，有机物含量大增。微生物数量和类群：数量：大量外来的腐生细菌，使腐败型水生微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到
9、107108个；类群：革兰氏阴性无芽孢杆菌，纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类等原生动物，还有一些随人畜排泄物和病体污物进入水体的动植物致病菌繁殖及后果：通常因水体环境中的营养等条件不能满足其生长繁殖的要求，加上周围其它微生物的竞争和拮抗关系，一般难以长期生存，但由于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。,腐败型水生微生物,二、水体中的微生物,（二）海洋微生物1、种类：多数是嗜盐菌2、分布：（1）平面分布：近海数量很高（2）垂直分布：表层：好氧性微生物 中层：紫硫细菌 底层：厌氧菌及硫酸还原菌,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,海水中的微生物,平均含盐量：3.5%，密度大、渗透压高、
10、冰点低。微生物组成：多数为革兰氏阴性菌、多嗜盐、河口处有耐盐菌；形态：多有鞭毛，常见多形性、可变为球形、弧形、丝状及螺旋状，个体小；生理：兼性厌氧，生长慢，能在低营养下生活，常产色素，分解蛋白质能力强，解糖能力低，多嗜冷，对热敏感；分布：不均匀，与水深成反比，010米少；1050米呈上升变化；50米以下数量减少；海底沉积物上多；常见菌种：假单孢菌、弧菌、螺菌、无色杆菌、黄杆菌,二、水体中的微生物,（三）水体自净及污染水体的微生物生态1、水体自净过程,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,水体接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的及生物等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前的水平和
11、状态。,水的自净作用,污水中的微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有机物分解成简单的无机物，同时它们的数量随之减少，污水也就逐步净化变清。水源的饮用价值：良好的饮用水细菌含量应在100个/ml以下，当超过500个/ml时，即不适合作为饮用水。更重要的是水中的微生物种类，一般用大肠菌群数作为是否含有病原菌的指标。在自然水体尤其是快速流动的水中，存在着对有机或无机污染物的自净作用。其原因是多方面的，有稀释、沉降、吸附等物理作用，更重要的是各种生物学和生物化学作用，这种作用称为水的自净作用。是流水不腐的原因。,二、水体中的微生物,（三）水体自净及污染水体的微生物生态2、污染水体的微生物生态,第一
12、节 微生物在自然及人为环境中的分布,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,三、空气中的微生物,1、存在形式：多为孢子2、来 源：土壤、水体、动物3、常见种类：霉 菌：曲霉、青霉、木霉、根霉、毛霉、白地霉细 菌：枯草芽孢杆菌、八叠球菌等病原菌：结核杆菌、白喉杆菌、肺炎双球菌、流感病毒,表8-1 不同室内环境的微生物总数及致病微生物的种类和数量（cfu/m3）,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,三、空气中的微生物,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,三、空气中的微生物,4、大气微生物分布（数量与种类）的影响因子：（1）地区性质（2）季节的演替（3）气候条件:日照、降水、气流,表8-2
13、不同场所的上空微生物数量（cfu/m3）,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,四、植物体表和体内的微生物1、植物根际微生物群与植物互生或共生2、植物地上部分存在着微生物，主要来源于土壤，根际与空气尘埃等3、植物被收割之后，就失去了对微生物的屏障作用 4、正常果蔬组织内部一般为无菌状态或菌数很少,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,人体及各种动物，如犬、猫、鼠等的皮肤、毛发、口腔、消化道、呼吸道均带有大量的微生物，如未经清洗的动物被毛、皮肤微生物数量可达105106/cm2。当人或动物感染了病原微生物后，体内会存在有不同数量的病原微生物，其中有些菌种是人畜共患病原微生物，如沙门氏菌、结核
14、杆菌、布氏杆菌。这些微生物可以通过直接接触或通过呼吸道和消化道向体外排出而污染食品。蚊、蝇及蟑螂等各种昆虫也都携带有大量的微生物，其中可能有多种病原微生物，它们接触食品同样会造成微生物的污染。,五、动物体表和体内的微生物,人体微生物及病原微生物的传播,正常菌群：生活在健康动物各部位，数量大，种类较稳定且一般是有益无害的微生物，称为正常菌群。,正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群内部的各种微生物之间，也是相互制约而维持相对稳定。,变化情况：正常菌群是相对的、可变的、有条件的。,机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成为病原微生物；正常菌群在非正常部位时也可引起疾病；由于外界因素的影响，破坏了
15、各种微生物之间的相互制约关系，正常菌群也会引起疾病（菌群失调症）。,六、工农业产品中的微生物（霉腐微生物学）,定义：工农业产品的劣化主要是霉变与腐烂，故研究危害各种工农业产品的微生物种类、分布、作用机理以及如何防治其危害的科学。霉腐微生物的作用机理：通过微生物酶系分解各种工农业产品中的相应组分产生危害；在矿物油中生长，不仅因大量菌体阻塞机件，代谢产物会腐蚀金属器件；硫细菌、铁细菌和硫酸盐还原菌会对金属制品、管道和船体外壳等产生腐蚀；菌体和代谢物属于电解质，对电讯、电机器材等会危及其电学性能；有些霉菌分泌的有机酸能腐蚀玻璃以致严重降低光学仪器的性能；烟叶、中药材、化妆品建材、图书、文物、档案、艺
16、术品、生物标本。,微生物引起的劣化种类：霉变（mildew，mouldness）：由霉菌引起的劣化腐朽（decay）泛指在好氧条件下微生物酶解有机质使其劣化的现象，常见的如由担子菌引起的木材或木制品的腐朽现象腐烂（或腐败，Putrefection，rot）主要指由细菌或酵母菌引起的使物体变软、发臭性的劣化腐蚀（corrosion）主要指由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化变质（deterioration）指由各种生物或非生物因素引起的工农业产品质量下降的现象,工业材料上的微生物,腐蚀木材：担子菌类、多孔目、多孔菌、层孔菌腐蚀金属：铁细菌、细菌腐蚀纺织品：细菌、霉菌,
17、防腐方法：,用防菌物隔离：沥青涂管道,用杀菌剂处理材料：纸浆中加入五氯酚，有机汞,改变材料分子结构使之具抗菌性能：如把棉花纤维素分子乙酰化或氰乙基化,鲜肉：假单胞杆菌,大肠杆菌,球菌,肠球菌蛋类：环境中细菌、霉菌可进入蛋壳使蛋变臭菜果：细菌、真菌、病毒、酵母菌鱼：水体中的微生物类群,粮油食品中的微生物,罐头食品是人仍然用来长期保存食品的一种方法，主要通过密封如热杀死微生物，即可长期保存，但有些耐热的芽孢杆菌，芽孢梭菌能形成芽孢，引起罐头变质。,所贮粮食含水量低于造成低温缺氧环境（密闭）使用防霉化学药剂,防止粮食污染霉变的办法是,七、极端环境中的微生物,极端环境：高、低温环境 高盐环境 高酸、高
18、碱环境 高压环境。,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,七、极端环境中的微生物,（一）嗜热微生物1、发现,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,地热泉,热水系统 制糖厂,七、极端环境中的微生物,（一）嗜热微生物2、生存机制（高温对微生物的一般影响是什么？）有限的保护机制：细胞膜的蜡质程度、震热蛋白 极端嗜热菌的保护机制：高溶点脂肪、抗热蛋白、核酸保护蛋白,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,（二）嗜冷微生物1、发现（红雪现象：嗜寒水藻）,七、极端环境中的微生物,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,耐寒喜温型嗜冷型,（二）嗜冷微生物2、生存机制 特殊的酶、细胞膜含特殊的脂肪,七、极
19、端环境中的微生物,第一节 微生物在自然及人为环境中的分布,一、互生：两个群体相互协作，达到在某一生境中共同生存的目的。,H2S,硫酸盐,硫酸盐还原菌,绿硫细菌,第二节 微生物与生物环境间的相互关系,一、互生,两种生物可以独立生活。也可以形成松散的联合，对一方有利，或双方都有利。,微生物间的互生关系,微生物与高等植物之间的互生关系,微生物与人及动物间的互生关系,固氮菌,纤维素分解菌,固氮,碳源,第二节 微生物与生物环境间的相互关系,微生物与高等植物之间的互生关系,根际微生物与高等植物：高等植物为微生物提供所需的营养物质，植物发达的根系改善了土壤结构，水分和空气条件，有利于微生物的生长。,微生物与
20、人及动物间的互生关系,某些种类微生物在数量极少的情况下对人及动物物体是有益的。一般不会致病。,二、共生,两种微生物紧密生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利条件，有的达到了难以分离的程度。生理上相互分工，组织上形成了新的结构，彼此分离各自就不能很好地生活。,微生物间的共生,微生物与植物共生体菌根,微生物与动物共生,微生物间的共生-,组成：真菌(子囊菌，担子菌)单细胞藻类(绿藻，蓝藻)共生组成一种植物体。,地衣,结构：有些种地衣真菌无规律地缠绕藻类细胞，另一些种地衣真菌与藻类形成一定层排列。当地衣繁殖时，表面生出珠状粉芽。其中含有少量藻细胞和真菌丝，粉芽脱离母体。,生理：地衣中的真菌和藻类已形
21、成特殊形态的整体了，在生理上相互依存，真菌异养生活，藻类制造养料，真菌提供水分、无机盐供藻类光合作用。,微生物与植物共生体菌根,侵入线,根瘤的形成过程,微生物与动物共生,微生物和昆虫的共生,瘤胃共生,发光细菌和海洋鱼类共生,牛羊等反刍动物，草是主要饲料，但它们本身没有分解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮助分解，使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。,三、寄生,一种生物能侵入另一种生物体内吸取自己所需要的营养物质进行生长繁殖，在一定的条件下对后者造成损害或死亡的现象叫寄生。,微生物间的寄生关系,微生物对植物的寄生,微生物对人与动物的寄生,微生物间的寄生关系,细菌间：一种细菌可以寄生在另一种细菌体内，如
22、食菌蛭弧菌能寄生在大肠杆菌等许多-菌体内。,真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌间较普遍。,寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再缠绕致死。,有些寄生真菌不分泌毒素，由菌丝将寄主的菌丝紧紧地缠绕起来，再由接触部位侵入寄主菌丝内吸收营养使之死亡。,还有些寄生真菌将菌丝或吸器伸到寄主真菌丝内或寄生菌丝与寄主菌丝接触，溶解寄主细胞膜，吸取其营养物质进行生长繁殖。,微生物对植物的寄生,微生物对植物的寄生很普遍，这是植物发生病害的重要原因。,能引起植物病害的微生物称为植物病原微生物。,植物或染病微生物发病后，出现变色，组织坏死，萎蔫和畸形等症状。,能引起植物病害的有真菌、细菌、病毒等。,植物病害以真菌病
23、害为主，占。细菌性植物病害占。,微生物对人与动物的寄生,微生物在人体和动物体内寄生引起人与动物的传染病常见的畜禽传染：炭疽病，口蹄疫，猪瘟，鸡瘟病等,病原微生物寄生在有益的动植物体内会给人们造成经济损失，寄生有害在动物体内，则对人类是有益的，可以加以利用。,四、偏害或拮抗：某一微生物群体产生某种物质，使另一微生物群体生长受到抑制，而本身不受影响的现象。,酸泡菜与酸牛奶：水体中的产氧藻类：抗生素产生菌：,第二节 微生物与生物环境间的相互关系,五、捕食：一种微生物直接吞食另一种微生物的现象。原生动物对细菌的捕食 藻类对细菌和其它藻的捕食,各种捕食线虫的真菌和捕捉器,1,2,3,4a,4b,5a,5
24、b,1 梯状捕捉网 2 环状捕捉网3 环状捕捉网 4a 三环菌丝网4b 绞环和被勒死的昆虫5a 环状网 5b 被两个环状网勒死的线虫和侵入虫体的菌丝,第二节 微生物与生物环境间的相互关系,六、竞争：两个或多个群体共同依赖同一个生长基质或环境因素，结果一方或两方的群体大小或生长率受到限制的现象。,根瘤菌接种剂与土壤中的土著性根瘤菌的竞争关系,第三节 微生物之间的相互作用,一、碳素循环中微生物的作用 纤维素的分解 半纤素的分解 果胶物质的分解 木质素的分解 几丁质的分解二、氮素循环中微生物的作用 氨化作用 硝化作用 反硝化作用 生物固氮,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,一、碳素循环中微生物的
25、作用,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,碳循环,碳在生物圈中的总体循环,微生物在碳循环中的作用,CO2+H2O,CO2+CH2O,醇有机酸 CO2+H2,CH4,光合作用,发酵作用,呼吸作用,化石燃料,碳在生物圈中的总体循环,（一）纤维素的分解,(C6H10O5）n,1014,1、分解纤维素的微生物(1)有氧、中温条件a.真菌(木霉属)木材腐朽：棕色腐朽（褐腐）：真菌分解纤维素剩下木质素 白 腐：真菌分解木质素剩下纤维素b.细菌（食纤维菌属)c.放线菌,一、碳素循环中微生物的作用,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,(2)无氧中温条件 细菌：纤维分解梭菌。真菌：木朽菌、层孔菌 放线菌：,
26、（一）纤维素的分解,(3)高温条件：在6070条件下生长，并分解纤维素 细 菌：热纤维菌 放线菌：链霉菌属、小单孢菌属,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,一、碳素循环中微生物的作用,（一）纤维素的分解,2、微生物分解纤维素的生化机制 纤维素 单糖,纤维素复合酶的类型（按作用场所分）：表面酶：分布于细胞表面,不能在其细胞培养液中起作用的酶（食纤维菌）外 酶：分泌到胞外,在细胞生活环境中起作用的酶（真菌的纤维素酶）。,内切葡萄糖酶外切葡萄糖酶-葡萄糖苷酶,纤维素复合酶,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,一、碳素循环中微生物的作用,（二）半纤维素的分解,五碳糖、六碳糖及糖醛酸的组成的多糖,分
27、解半纤维素的微生物：,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,一、碳素循环中微生物的作用,（三）果胶物质的分解,半乳糖醛酸以-1，4糖苷键连成的多糖,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,一、碳素循环中微生物的作用,（三）果胶物质的分解,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,一、碳素循环中微生物的作用,（四）木质素的分解,带支链的芳香族化合物的聚合体。,降解特点：,主要微生物：真菌中的担子菌。,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,一、碳素循环中微生物的作用,（五）几丁质的分解,N-乙酰氨基葡萄糖以-1，4糖苷键连接,细菌：嗜几丁质芽孢杆菌放线菌：链霉菌,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,一
28、、碳素循环中微生物的作用,有机氮,无机氮,无机氮,无机氮,氮 气,植物及微生物的固定,微生物,微生物,微生物,微生物,微生物,第三节 自然界物质循环中微生物的作用,二、氮素循环中微生物的作用,氮循环,自然界中的氮素循环,微生物在氮素循环中的作用,固氮,氨化作用,硝化作用,硝酸盐还原和反硝化作用,生物体有机酸,NO3-,NH4+,NO2-,NO,N2O,大气N2,同化作用,氨化作用,硝化作用,硝化作用,反硝化作用,生物固氮,同化作用,还原作用,自然界中的氮素循环,生物固氮：据70年代中期的统计全球生物圈每年生物固氮达1.7108吨，其中草原3.5 107吨，林地4.0 108吨，海洋3.6 10
29、8吨，其它土壤0.6 108吨。根瘤菌属每年可为每公顷土地固氮达250Kg。,硝化作用（nitrification）,定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的氧化而成为硝酸态氮的过程。过程：两阶段（1）由亚硝化细菌参与，铵亚硝酸；（2）由硝化细菌参与，亚硝酸硝酸。意义：是自然界氮素循环中不可缺少的一环，对农业无益。,氨化作用（ammonnification）,定义：含氮有机物经微生物的分解产生氨的作用。含氮有机物的种类：蛋白质、尿素、尿酸、几丁质等。分解蛋白质的微生物种类：Proteus vulgaris（普通变形杆菌），Bacillus megaterium（巨大芽孢杆菌），Clostrid
30、ium putrificum（腐败梭菌）。分解尿素的细菌：Sporosarcina ureae（脲芽孢八叠球菌）和Bacillus pasteurii（巴氏芽孢杆菌）。分解几丁质的细菌：Bacterium chitinophilum（嗜几丁杆菌）等。意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物利用。,反硝化作用,定义：由硝酸盐还原成NO2并进一步还原成N2的过程（广义）。狭义的反硝化作用仅指由亚硝酸还原成N2的过程。条件：厌氧（淹水的土壤或死水塘中）。菌种：少数异养和化能自养菌。如：Pseudomonas aeruginosa（铜绿假单胞菌）、Ps.stutzeri（施氏假单胞菌）、Thiob
31、acillus denitrificans（脱氮硫杆菌）以及Spirillum（螺菌属）和Moraxella（莫拉氏菌属）等。意义：土壤中氮元素流失的重要原因之一。水稻田中施用化学氮肥，有效利用率只有25%左右。另外可以利用水生性反硝化细菌去除污水中的硝酸盐。,硫循环,生物体有机硫,SO42-,H2S,原素S,硫酸盐还原,脱硫作用,硫氧化作用,硫氧化作用,同化作用,异化性硫酸盐还原,微生物在硫素循环中的作用,硫的氧化,硫酸盐还原,有机硫化物的矿化（硫化氢释放）,有机污染物种类,来源,人工合成天然成分,分子量,复杂简单,浓度,高浓度低浓度,形态,固态液态气态,降解能力,可生物降解非生物降解,决定
32、了是否采用微生物处理以及选用哪种微生物处理方法,第四节 微生物在污水处理中的作用,一、微生物处理污水的原理,（一）、好氧处理的基本原理,有机污染物好氧微生物处理的一般途径,（一）、好氧处理的基本原理,（二）、厌氧处理的基本原理,有机物厌氧分解生成甲烷的过程1)发酵性细菌(2)产氢产乙酸细菌(3)同型产乙酸菌(4)利用H2和CO2产甲烷菌（30%）(5)分解乙酸的产甲烷菌（70%）,4H2+C02CH42H20CH3C00HCH4+C02,产甲烷化学过程,第四节 微生物在污水处理中的作用,二、微生物处理污水的方法（一）需氧处理法,活性污泥：由细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一
33、起形成的具有很强吸附分解有机物的能力和良好的沉降性能的絮状体颗粒。,经过初沉的废水,空气,曝气池,二次沉淀池,出水,剩余污泥,回流污泥,二、微生物处理污水的方法（一）需氧处理法,动胶菌属 丛毛单胞菌属 产碱杆菌属 微球菌属棒状杆菌属 黄杆菌属 无色杆菌属 芽孢杆菌属假单胞菌属 亚硝化单胞菌属 短杆菌属 固氮菌属浮游球衣属 微丝菌属 大肠杆菌属 产气杆菌属节杆菌属 螺菌属其中可分为优势菌、较多、一般、及少量四个数量等级。,、构成正常活性污泥的主要细菌,二、微生物处理污水的方法（一）需氧处理法,、活性污泥中的原生动物,活性污泥的成熟度与原生动物的种类分布,活性污泥逐步成熟,游动型纤毛虫,肉足类鞭毛
34、类,爬行型纤毛虫,附着型纤毛虫,活性污泥法,3、活性污泥法的运行方式,a.推流式活性污泥法,活性污泥增长速率有机物的浓度有机物的降解速率需氧速率溶氧浓度,池首到池尾的动态变化,活性污泥法,3、活性污泥法的运行方式,a.推流式活性污泥法,优点：BOD5去除率可达90%适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水对污水处理程度比较灵活缺点：溶解氧的供求矛盾,活性污泥法,3、活性污泥法的运行方式,b.完全混合活性污泥法,混合液的组成F/M值(污泥有机负荷)微生物数量和组成有机物降解速率耗氧速率,特点：反应器参数的均一性,特点：反应器参数的均一性,活性污泥法,4、活性污泥运行的影响因素及其控制,a.溶解氧
35、（OD）,供氧不足溶解氧浓度过低微生物代谢受阻净化功能下降,易于滋生丝状菌产生污泥膨胀现象,在曝气池出口处的混合液中的溶解氧保持在2mg/L左右,溶解氧浓度过高氧的利用效率降低增加动力费用,b.水温 最适温度：1530最低温度：10,活性污泥法,4、活性污泥运行的影响因素及其控制,c.营养物质,一是各种营养物质比例要适宜。,二是营养物质的浓度要适中,有机负荷率（BOD污泥负荷）F/M：表示曝气池内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机基质的量。kg/(kgd),d.pH最适pH介于6.58.5之间低于4.5：原生动物消失，丝状菌占优势高于9.0，微生物的代谢受抑制,活性污泥法,5、活性污泥运
36、行常见的微生物学问题,二沉池中泥水分离,a.不凝聚b.微小絮体c.起泡沫d.丝状菌污泥膨胀,教材P111，弄清楚其产生原因及解决对策,1、厌氧生物处理中的微生物类型,产甲烷菌,非产甲烷菌,发酵细菌产氢产乙酸菌同型产乙酸菌,二、微生物处理污水的方法（二）厌氧处理法,甲烷细菌一般性质,杆状球状螺旋状,形态,甲烷八叠球菌属,1、厌氧生物处理中的微生物类型,碳源：有机酸、醇类氮源：NH4+,营养,甲烷细菌一般性质,1、厌氧生物处理中的微生物类型,通气：严格厌气温度：多为中温性酸碱性：中性或微碱性,环境,2、厌氧生物处理运行方式,（1）、普通消化池,7.活动盖板,1.进料口,2.出料间,3.隔墙,4.发酵间,5.贮气箱,6.导气管,圆形消化池的结构,二、微生物处理污水的方法（二）厌氧处理法,第二节废水的厌氧微生物处理,2、厌氧生物处理运行方式,(2)、厌氧接触消化池,2、厌氧生物处理运行方式,(3)、厌氧生物滤池,
