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第九章 微生物生态学 山东教育学院生物科学与技术系 微生物学课程组 五、微生物与环境监测 生物监测就是利用生物对环境污染所发生的各种信息作为判断环境污染状况的一种手段。 生物长期生活在自然界中，不仅可反映多种因子污染的综合效应，而且还能反映环境污染的历史状况。故生物监测可以弥补物理、化学分析测试的不足，特别是微生物具有得天独厚的特点，与环境关系极为密切，因此微生物学方法在生物监测中占有特殊的地位。 ( 一 ) 粪便污染指示菌 粪便污染指示菌的存在，是水体受过粪便污染的指标。根据对正常人粪便中微生物的分析测定结果，认为采用大肠菌群及粪链球菌作为指标较为合适，其中以前者较为广用。 大肠菌群数量的表示方法有两种，其一是“大肠菌群数”，亦称“大肠菌群指数”，即 1L 水中含用的大肠菌群数量。其二是“大肠茵群值”是指水样中可检出 1 个大肠菌群数的最小水样体积（ mL 数 ） 。该值越大，表示水中大肠菌群数越小。 我国生活饮用水卫生标准规定， 1L 水中总大肠菌群数不得超过 3 个，即大肠菌群值不得小于 333mL 。 ( 二 ) 水体污染指示生物带 一般的生物多适宜于清洁的水体，但是有的生物则适宜于某种程度污染的水体。在各种不同污染程度的水体中，各有其一定的生物种类和组成。根据水域中的动、植物和微生物区系，可推该水域中的污染状况，污水生物带便是通过以上检测而确定的。通常把水体划分为多污带、中污和寡污带。中污带又分为甲型中污带和乙型中污带。  ( 三 ) 致突变物与致癌物的微生物检测 ? 80 ％一 90 ％的人类癌症是由环境因素引起的，其中主要是化学因素。目前世界上常见的化学物质有 7 万多种，其中致癌性研究较充分的仅占 1 ／ 10 ，而每年又至少新增千余种新的化合物。采用传统的动物实验法和流行病学调查法己远远不能满足需要，至今世界上已发展了上百个快速测试法，其中以致突变试验应用最广，测试结果不仅可反映化学物质的致突变性，而且可住推测它的潜在致癌性。应用于致突变的微生物有鼠伤寒沙门氏菌、大肠埃希氏菌等。目前以沙门氏菌致突变试验应用最广。 ?Ames 试验，原理是利用鼠伤寒沙门氏菌组氨酸营养缺陷型菌株发生回复突变的性能，来检测物质的致突变性。在不含组氨酸的培养基上，它们不能生长。但当受到某致突变物作用时，因菌体 DNA 受到损伤，特定部位基因突变，由缺陷型回复到野生型，在不含组氨酸的培养基上也能生长。 Ames 试验，准确性较高、周期短、方法简便，可反应多种污染物联合作用的总效应。通过对亚硝胺类、多环芳烃、芳香胺、硝基吱喃类、联苯胺、黄曲霉毒素等 175 种已知致癌物进行 Ames 试验，结果阳性吻合率为 90 ％；用 108 种非致癌物进行测定，其阴性吻合率为 87 ％。有人将 180 种物质进行 Ames 试验，其中已知致癌物有 26 种，经 Ames 试验测得 25 种为阳性，其吻合率达 95 ％。人们称此法是一种良好的潜在致突变物与致癌物的初筛报警手段。 有机硫化物 硫酸盐 Ｈ２Ｓ 元素Ｓ 分解作用 分解作用 同化作用 同化作用 无机硫的氧化作用 无机硫的氧化作用 无机硫的还原作用 1、分解作用： 动、植物和微生物尸体中的有机硫化物，被微生物降解成无机物（硫酸盐、Ｈ２Ｓ等）的过程称为分解作用。 2、同化作用 微生物利用硫酸盐和Ｈ２Ｓ，组成本身细胞物质的过程称为同化作用，细菌、放线菌、真菌中都有能利用硫酸盐作为硫源的种类。仅少数微生物同化Ｈ２Ｓ。 3、无机硫的氧化作用 无机硫的氧化作用是微生物氧化硫化氢、元素Ｓ或ＦeＳ等生成硫酸盐的过程。主要是硫细菌。 4、无机硫的还原作用 无机硫化物的还原作用是在厌氧条件下微生物将硫酸盐还原成Ｈ２Ｓ的过程。参与此过程的微生物是硫酸盐还原细菌。（脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属） 有机硫化物 硫酸盐 Ｈ２Ｓ 元素Ｓ 分解作用 分解作用 同化作用 同化作用 无机硫的氧化作用 无机硫的氧化作用 无机硫的还原作用 参照P215图9-5 四、微生物在磷素循环中的作用 磷素循环主要包括无机磷的溶解、无机磷的同化、有机磷的矿化。 第四节 微生物与环境保护 生物圈内的各种物质，都是处于不断地合成，分解和转化的动态平衡状态之中。由此组成一个自我调节，自我维持的一个协调整体，从而保证了地球上生命的延续。 当人们违背了自然界的生态平衡规律，将粪便垃圾，污水等生活废弃物和工业生产所形成的“三废”及农业生产中的使用的农药残留物等，大量排入环境中，这些物质超过了生态系统的自净能力，打破坏了自然界正常的生态平衡，其结果造成环境污染。 环境污染不仅危及国民经济，而且对人类健康有严重危胁，甚至影响到子孙后代的繁衍昌盛。因此保护环境已成为人们日益关心的重大问题。