第八章 微生物的生态_.ppt

一、碳素循环 碳元素是组成生物体各种有机物中最主要的组分，它约占有机物干重的50％。自然界中碳元素以多种形式存在着，包括周转极快的大气中的CO2、溶于水中的CO2 (H2CO3、HCO3-和CO32-)和有机物中的碳，以及岩石(石灰石、大理石)和化石燃料中的碳。大气中低含量(0.032％)的CO2只够绿色植物和微生物进行约20年光合作用之需。 二、氮素循环 由于氮元素在整个生物界中的重要性，故自然界中氮素循环极其重要。 在氮素循环的8个环节中，有6个只能通过微生物才能进行，特别是为整个生物圈开辟氮素营养源的生物固氮作用，更属原核生物的“专利”，因此，可以认为微生物是自然界氮素循环中的核心生物。 三、硫素循环与细菌沥滤 无氧条件 硫酸盐呼吸 （一）硫素循环 （二）细菌沥滤 细菌沥滤又称细菌浸出或细菌冶金。在铜矿的细菌沥滤中，有3个环节：溶矿、置换再生浸矿剂。 四、磷素循环 磷在一切生物遗传信息载体(DNA)、生物膜以及生物能量转换和贮存物质(ATP等)的组成中不可缺少，所以，它是一切生命物质中的核心元素。 磷元素及其化合物没有气态形式，且无价态变化，故磷素循环属于一种典型的沉积循环。它的3个主要转化环节为： (1)不溶性无机磷的可溶化： (2)可溶性无机磷的有机化：富营养化，引起湖水中的“水华”或海水中的“赤潮”等环境污染事故。 (3)有机磷的矿化：生物体中的有机磷化物进入土壤后，通过微生物的转化、合成，最后主要以植酸盐(又称植素或肌醇六磷酸)、核酸及其衍生物和磷脂3种形式存在。 生物体 有机磷 磷酸或可溶性磷酸盐 产酸微生物的作用或磷肥生产 与土壤中的盐基结合 植被与微生物的吸收同化 微生物的分解作用 不溶性磷酸盐 第四节 微生物与环境保护 当今人类赖以生存的自然环境严重恶化，保护环境已成刻不容缓的关系到人类生存的最大问题。 我国对环境问题的认识先后经历了4个逐步深化的阶段：治理“三废”(废气、废液、废渣)→消除公害→环境保护→走可持续发展的道路。 环境污染主要指土壤或水体等生态系统的结构和功能受外来有害因素的破坏而失去了平衡，导致物质流、能量流无法正常运转的现象。 2002.11.19巴哈马籍油轮“威望号”在西班牙发生断裂沉没导致燃料油泄漏。这艘船共装有7.7万吨燃料油。 动物保护者在为鸟清洗身上的油污 一、水体的污染——富营养化 自然水体，尤其是快速流动、溶氧量高的水体，对投入其中的有机或无机污染物具有明显的自净作用，其原因除包含物理性的沉淀、扩散、稀释作用和化学性的氧化作用外，起关键作用的则是生物学和生物化学作用。 富营养化是指水体中因氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象。 水华指发生在淡水水体中的富营养化现象。其特点是，在温暖季节，当水体中的氮磷比例达15-20/1时，水中的蓝细菌和浮游藻类突然快速繁殖，从而使水面形成了一薄层蓝、绿色的藻体和泡沫。 赤潮指发生在河口、港湾或浅海等咸水区水体的富营养化现象。 二、用微生物治理污染 （一）污水的微生物处理(又称生化处理法) 1．微生物处理污水的原理 当高BOD的污水进入污水处理系统后，其中的自然菌群在好氧条件下，根据污水这一选择性培养基的性质和成分，随着时间的推延，发生着有规律的群落演替，从而使污水中的有机物或毒物不断被降解、氧化、分解、转化或吸附、沉降，进而达到消除污染和降解、分层效果。 在污水处理中的几个常用名词： (1)BOD：即生化需氧量或生化耗氧量，又称生物需氧量，是水中有机物含量的一个间接指标。一般指在1L污水或待测水样中所含的一部分易氧化的有机物，当微生物对其氧化、分解时，所消耗的水中溶解氧毫克数(其单位为mg/L)。 BOD的测定条件一般规定在20℃下5昼夜，故常用BOD5(5日生化需氧量)符号表示。 (2)COD：即化学需氧量，是表示水体中有机物含量的一个简便的间接指标，指1L污水中所含的有机物在用强氧化剂将它氧化后，所消耗氧的毫克数(单位为mg/L)。常用的化学氧化剂有K2Cr2O7（氧化力更强，优先选用）或KMnO4，该法较测BOD更为快速简便。 (3)TOD：即总需氧量，指污水中能被氧化的物质(主要是有机物)在高温下燃烧变成稳定氧化物时所需的氧量。TOD是评价某水质的综合指标之一，与测BOD或COD相比，具有快速、重现性好等优点，但需用灵敏的检测仪器作测定。 (4)DO：即溶解氧量，指溶于水体中的分子态氧，是评价水质优劣的重要指标。DO值大小是水体能否进行自净作用的关键。天然水的DO值一般为5-10mg/L。 (5)SS：即悬浮物含量，指污水中不溶性固态物质的含量。 (6)TOC：即总有机碳含量，指水体内所含有机物中的全部有机碳的量。可通过把水样中的所有有机物全部氧化成CO2和H2O，然后测定生成C