第七章微生物生态ppt课件.ppt
2022/11/22,1,环境工程微生物学,授课教师:李丽颖 张环,2022/11/22,2,第一篇（1-6章）,第二篇（七，八章）,第二篇（九-十一章）,2022/11/22,3,第二篇 微生物生态与环境生态工程中的微生物作用,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,4,第二篇,微生物生态,生态系统,水体生态,微生物在物质循环中的作用,水环境污染控制与治理中的微生物原理,废水、污水深度处理中的微生物原理,有机固体与废气的微生物处理,第二篇,环境微生物基础教学课件,土壤生态,2022/11/22,5,第一章 微生物生态第一节 生态系统第二节 土壤微生物生态第三节 水体微生物生态第二章 微生物在环境物质循环中的作用第一节 氧循环第二节 碳循环第三节 氮循环第四节 硫循环第三章水环境中的污染控制与治理的生态工程及微生物学原理第一节 好氧污（废）水的生态系统及生物处理原理第二节 厌氧污（废）水的生态系统及生物处理原理第四章 污废水深度处理和微污染水源水的微生物处理第一节 污、废水深度处理微生物脱氮，脱磷第二节 微污染水处理生物原理及生态系统第三节 饮用水卫生学原理第五章 有机固体废弃物和废气的微生物处理第一节 有机固体废弃物的微生物处理第二节 废气的微生物处理,环境微生物基础教学课件,第二篇,2022/11/22,6,环境微生物基础教学课件,第七章 微生物生态,第一节 生态系统几个基本概念，生态系统的基本功能,2022/11/22,7,研究微生物在自然条件下，微生物群体的生活状态、活动规律。,分布规律及群落特征,物质循环中的作用阐明污染物处理的机理,与其他生物的关系驱害补益,研究微生物生态对环境生态系统的意义？,2022/11/22,8,环境微生物基础教学课件,一、生态系统（ecosystem）和生物圈（biosphere）,第一节 生态系统,2022/11/22,9,环境微生物基础教学课件,生态系统就是在一定时间和空间范围内由生物（包括动物，植物和微生物个体、种群、群落）与它们的生活环境（包括光、水、土壤、空气和其它生物因子）通过能量的流动和物质循环组成的一个自然体。,环境条件,生态系统,生物群落,（一）生态系统（ecosystem）,2022/11/22,10,环境微生物基础教学课件,四个基本组成：环境、生产者、消费者、分解或转化者。,环境,生产者,分解或转化者,消费者,2022/11/22,11,环境微生物基础教学课件,环境条件,生物群落,能源：太阳辐射,生物代谢产物:CO2 H2O O2无机盐,媒质：水、大气、土壤,基质:砂、岩石、泥土,生产者：植物群落，藻类，光合细菌和化能自养微生物,消费者:动物群落,分解者和转化者:异养微生物，原生动物，微型后生动物,2022/11/22,12,生态系统功能,生物生产 植物藻类和光合细菌就能利用太阳光、H2O、CO2、无机物，将二氧化碳和水合成蛋白质，糖类和脂肪。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,13,生态系统功能,能量流动和物质循环,环境微生物基础教学课件,生态系统能量的源头是什么？,问题？,怎么输入到生态系统的？,太阳能,生产者的光合作用,能量怎样流动？,食物链,2022/11/22,14,生态系统功能,物质循环,环境微生物基础教学课件,本质特征：循环过程按营养级逐级递减，但回到环境中的能重新被利用。,2022/11/22,15,生态系统功能,信息传递。 生态系统中信息传递多种多样，有强有弱，连成一个统一体。营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等，构成信息网。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,16,个体（individual） ：某一具体的生物单个个体，具有生长，发育，繁殖和死亡的过程。种群(population)：生活在同一特定空间的同一生物种的所有个体的集合体，生物群落的组成单位。群落(community)：生活在同一特定的空间或区域的所有生物种群的集合体，是生态系统的组成部分。,环境微生物基础教学课件,几个概念,2022/11/22,17,（二） 生物圈（biosphere）,生存在地球陆地以上的海面以下各约10Km的范围，包括岩石圈，水圈，大气圈，土壤圈内所有的生物群落和人以及它们生存环境的总体，叫生物圈。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,18,二、 生态平衡,环境微生物基础教学课件,生态系统的稳定性（stability）,功能,组成,结构,自身的调节能力,抵抗力resistance,恢复力 resilience,2022/11/22,19,环境微生物基础教学课件,第二节 土壤微生物生态,土壤的生态条件微生物在土壤中的种类、数量和分布土壤自净和污染土壤微生物生态土壤污染和土壤生物修复,2022/11/22,20,环境工程微生物学,固体物质土壤矿物质、有机质和微生物等。液体物质土壤水分。气体土壤孔隙中的空气。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,21,1营养：大量的有机和无机物质（动植物的残体、分泌物、排泄物等）。2pH ：3.58.5，多为5.58.5；适合于大多数微生物的生长繁殖。,3渗透压：土壤是等渗或低渗溶液，通常为0.30.6MPa，而在微生物（细菌）体内，G+为2.02.5 MPa，G-为0.50.6 Mpa。,一、土壤的生态条件,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,22,4氧气和水：土壤具有团粒结构，有孔隙，可以通气和保持水分。土壤中氧气的含量要少于空气中，一般为78%。5温度：具有较强的保温性，其变化幅度要小于空气，适宜的温度1025。,6保护层：表面几毫米厚的土壤，可以使下面的微生物免受紫外线的直接照射。,土壤具备了微生物所需要的营养和各种环境条件，是微生物良好的天然培养基。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,23,1.数量和种类 同一土体由于微环境的通气、水分、营养等状况都存在着差异，致使不同微生物呈立体分布。 每克肥土中通常含有几亿至几十亿个微生物，贫瘠土壤每克也有几百万至几千万个微生物。,二、微生物在土壤中的种类、数量和 分布,陈华癸，1950年出版了奠基性刊物土壤微生物。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,24,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,25,2.分布 水平分布不同类型的土壤（碳源不同）中所含微生物不同; 垂直分布同一土壤不同深度，微生物的分布不同。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,26,土壤对进入其中的一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程，称土壤自净。,三、土壤自净和污染土壤微生物生态,1土壤自净,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,27,环境微生物基础教学课件,自净能力,微生物的种类、数量和活性,土壤结构、通气状况等理化性质,2022/11/22,28,注意： （1）要根据物质和植物的特点，合理灌溉； （2）不能超过自净容量； （3）不能用含有有毒或难以降解物质的污水。,2污染土壤的微生物生态,环境微生物基础教学课件,土地是天然的生物处理厂，可用土地法处理废水、生活污水，易被微生物降解的工业废水经土地处理后得到净化。进行土壤灌溉时，要十分小心。,2022/11/22,29,人工湿地,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,30,1土壤污染 来源：废水（农田灌溉和土地处理）、固体废弃物、油库泄漏或农药的使用等。 污染物质：农药、石油类、氨、重金属等。,四、土壤污染和土壤生物修复,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,31,土壤污染的特点, 土壤污染具有隐蔽性和滞后性。, 土壤污染的累积性。, 土壤污染具有不可逆转性。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,32,2土壤修复 土壤生物修复是利用土壤中的天然微生物或人为加入特定菌株，使土壤中的污染物质加快降解和转化的速度，使土壤恢复其天然功能。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,33,微生物营养： C:N:P,微生物：土著微生物、优势菌种、基因工程菌,土壤生物修复技术的关键,溶解氧：通气良好的土壤溶解氧在5mg/L左右,环境因子：适量的水、pH和温度,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,34,环境工程微生物学,土壤生物修复工程,1.微生物修复法,环境微生物基础教学课件,2.植物修复法,2022/11/22,35,2022/11/22,36,（1）原位处理：加入营养盐、氧、微生物强化降解过程。特点：工艺简单，费用低，但处理速度较慢。 生物通风：气体流动，用于处理因储油罐泄漏而污染的土壤。,1.微生物修复法,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,37,2022/11/22,38,环境工程微生物学, 异位生物修复 a. 现场处理法-需转移； b. 预制床法-挖掘堆置； c. 堆制处理法-堆肥； d. 生物反应器法； e. 厌氧生物修复法。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,39,2022/11/22,40,2.植物修复法,（1）植物提取（2）植物降解（3）植物稳定,苜蓿,蒲公英,蘑菇,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,41,2022/11/22,42,2022/11/22,43,2022/11/22,44,环境微生物基础教学课件,第三节 水体微生物生态,海洋水体微生物群落及分布特征淡水水体微生物群落及分布特征污水自净-氧垂曲线污水中微生物生态特征污化系统水体的微生物监测指标,2022/11/22,45,一、海洋中的微生物群落,嗜盐或耐盐；耐高渗透压；耐高静水压；嗜静水压；耐低温。 数量：港口海水中含菌105/mL；外海，人类活动较少，10250/mL。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,1海洋中微生物特点,海洋水体的特点：高盐、高静水压、低温等,2022/11/22,46,010m浮游藻类较多，如绿藻，硅藻，甲藻等 。,2微生物种类,随海水深度变化，微生物的种类和数量也不同。,2550m微生物数量随海水深度增加而增加。,微生物的数量随海水深度增加而减少。,海底沉积物厌氧菌，兼性厌氧菌，厌氧异养菌及硫酸还原菌,环境微生物基础教学课件,10m,50m,0m,2022/11/22,47,3.海洋中微生物,古菌：嗜盐菌、嗜压菌、嗜冷菌单胞菌属，弧菌属，黄色杆菌属，无色杆菌属，芽孢杆菌属。按栖息地分为底栖性细菌，浮游性细菌和附着性细菌。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,48,水体的类型受污染程度有机物含量溶解氧量,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,1. 影响淡水微生物分布的因素,光照水温pH水深,河流、湖泊,贫营养湖、富营养湖,光合细菌,好氧菌、厌氧菌,二、淡水中的微生物群落,2022/11/22,49,浮游性细菌属：革兰氏阴性杆菌，柄细菌，丝联菌属嘉氏铁柄细菌，赤色纤发菌，浮游球衣菌，贝日阿托氏菌属，发硫菌属假单胞菌属藻类原生动物、微型后生动物。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2.主要的微生物,8095%,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,50,三、 水体自净,河流在接纳了一定的有机物之后，在物理，化学及生物的因素综合作用下，水质恢复到污染前的水平和状态，叫水体自净。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,51,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,在正常情况下，水体单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为同化容量或自净容量。,环境微生物基础教学课件,自净容量,2022/11/22,52,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,1.过程,a.物理作用（作用弱）：有机污染物排入水体后被稀释，有机和无机固体沉降到河底；,b.化学作用（作用弱）,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,53,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,c.生物作用食物链（作用强）：,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,54,溶氧：下降升高 耗氧和复氧过程有机物浓度：高低生物相的变化：异养细菌原生动物藻类,c.生物作用,污水,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,55,用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处的阶段?,2衡量水体污染与自净的指标,水体外观、化学指标、生物种类、数量及比例关系、溶解氧。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,56,光合自养型微生物（如藻类）,P/H指数,污染前 污染 净化开始持续 结束,高,低,最低,上升,高,异养型微生物（如细菌等）,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,57,氧浓度昼夜变化幅度及氧垂曲线,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,58,无色 暗灰色 灰色 继续变清 无色澄清透明 很混浊、臭 混浊 浊度下降 澄清透明 水面有泡沫 泡沫减少,外观:,水体颜色、浊度,污染前 污染 净化开始 持续 结束,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,59,四.污染水体的微生物生态,污化系统污化带,根据指示生物的种群，数量和水质划分的污化带：多污带，中污带，中污带，寡污带。,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,60,2022/11/22,61,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2022/11/22,62,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2022/11/22,63,水体的有机污染指标,A为有叶绿素的微生物数；B无叶绿素的微生物数。,100%,五、水体的微生物监测指标,环境微生物基础教学课件,2022/11/22,64,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,细菌菌落总数（CFU）,指1mL水中在营养琼脂培养基中，于37培养24小时，所生长的细菌菌落总数。,我国规定1mL生活饮用水中的细菌菌落总数在100个以下。,2022/11/22,65,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,总大肠菌群,总大肠菌群，包括埃希氏菌属，柠檬酸杆菌属，肠杆菌属，克雷伯氏菌属等十几种肠道杆菌，一群好氧和兼性厌氧的无芽孢革兰氏阴性杆菌。这些菌属在37能不同程度的发酵乳糖产酸，产气，是指示水体被粪便污染的指标。,2022/11/22,66,间接病原菌测定：测定水中是否有肠道正常细菌的存在若检出，则表明水被粪便所污染，则有肠道病原菌的可能。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,我国目前的生活饮用水的卫生标准规定，一升水中总大肠菌群数不得超过3个。,2022/11/22,67,总N达到0.3 mg/L，总P达到0.02 mg/L,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,水体富营养化,2022/11/22,68,潜在生成力（AGP）,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,把特定的藻类接种在天然水体或废水中，在一定的光照度和温度条件下（20）培养，使藻类增长到稳定期为止，通过测1L藻类的干重或细胞数来测其增长量，此即该水体的藻类潜在生产力AGP。,裸藻,甲藻,蓝藻,2022/11/22,69,第一节 生态系统几个基本概念，生态系统的基本功能第二节 土壤微生物生态土壤中微生物分布的数量及种群特征第三节 水体微生物生态淡水水体及海洋水体微生物群落及分布特征污水自净过程-氧垂曲线，P/H指数污水中微生物生态特征污化系统水体的微生物监测指标，BIP 指数，CFU，总大肠菌群数,本章总结,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,
