微生物的生态PPT

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1. 第八章微生物的生态
2. 一、微生物生态学的研究内容1. 概念: 生态学是研究生命系统与环境系统相互作用及规律的科学。2 . 微生物生态学研究内容：微生物群体——微生物区系（microflora）或正常菌群（normal flora）对其周围生物和非生物环境条件的相互作用关系。
3. 3. 方向 :1）微生物在污染环境和环境保护中的作用 2）微生物生态研究方法的探讨 3）生态环境、种群分布规律 4）极端环境下的微生物的研究 5）探索宇宙微生物微生物生态学已成为阐明生物进化，推动微生物分类，开发利用微生物及其遗传基因资源的理论基础，阐明其导致的物质与能量的转化机理，已广泛地用于农、工、医、环保及地球化学等领域。
4. 第一节、微生物在自然界中的分布与菌种资源
5. 一、微生物在自然界中的分布（一）土壤中的微生物——土壤是微生物的大本营土壤环境适合微生物的生长：营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度条件都适于微生物的生活，是微生物的大本营、也是人类最丰富的“菌种资源库”。种类：细菌>放线菌>真菌>藻类>原生动物 ~108~107 ~106 ~105 ~104 ~103个/g 细菌多为异养类型；藻类为光能自养耕作土壤中，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。作用：在物质循环中起重要作用，降解土壤有机物。因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。
6. 土壤中微生物的含量土壤中微生物的含量与土壤有机质含量有直接关系。表层耕作土中含量最高，耕作层厚度20~30cm，地表土受阳光直接照射，其中微生物含量较低。采取土样时一般要刮开表土2~3cm后采样。深层土壤和岩层中也有微生物生存，多是古生菌、化能自养菌。
7. 我国各主要土壤的含菌量(万/克干土)土类地点细菌放线菌真菌暗棕壤黑龙江呼玛 2,327 612 13 棕壤辽宁沈阳 1,284 39 36 黄棕壤江苏南京 1,406 271 6 红壤浙江杭州 1,103 123 4 砖红壤广东徐闻 507 39 11 磷质石灰土西沙群岛 2,229 1,105 15 黑土黑龙江哈尔滨 2,111 1,024 19 黑钙土黑龙江安达 1,074 319 2 棕钙土宁夏宁武140 11 4 草甸土黑龙江亚沟 7,863 29 23 嵝土陕西武功 951 1,032 4 白浆土吉林皎河 1,598 55 3 滨海盐土江苏连云港 466 41 0.4
8. 水环境：地球的70%左右由水覆盖，其中溶解和悬浮有机、无机物，流动水有氧渗入可供微生物生长。自然界江河湖海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应的微生物。水域中微生物的种类和数量与水域的有机物、无机物的种类和含量，光照、酸碱度、渗透压、温度、含氧量和有毒物质的含量有密切关系（二）水中的微生物
9. 微生物在自然界中的分布微生物种类：水中有机物含量多少决定微生物种类。作用：在水生环境的食物链中起关键作用。浮游生物无脊椎动物鱼类光合细菌水中的微生物
10. 水淡水海水地下水：无色杆菌、黄杆菌、革兰氏阳性杆菌、微球菌、诺卡氏菌地表水溪水：营养少、主要是革兰氏阴性无芽孢杆菌、生丝微菌河水：出现假单孢菌、芽孢、肠杆菌、弧菌、螺菌、硫细菌、微球菌、八叠球菌、诺卡氏菌、链球菌、螺旋体等污水生活污水：荧光、绿脓、变形、枯草、阴沟、大肠、粪链球菌、病毒和噬菌体生产污水：与所含污物有关
11. 海水：平均含盐量：3.5%，密度大、渗透压高、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，嗜盐菌：低嗜盐菌，适于生活在盐浓度2~5%；中等嗜盐菌，适于生活在盐浓度5~20%；高嗜盐菌：适于生活在盐浓度20~30% 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：垂直分布明显： ①透光区：多种微生物生长 ②无光区：25 m-200 m，较多 ③深海区：200-600 m，极少 ④超深渊区：极少耐压菌生长常见菌种：假单孢菌、弧菌、螺菌、无色杆菌、黄杆菌
12. 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）
13. 类型：流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水、阴沟水环境情况：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107~108个。类群：革兰氏阴性无芽孢杆菌，如Proteus、E. coli、Enterobacter aerogenes和Alcaligenes等，各种Bacillus、Vibrio和Spirillum等的一些种纤毛虫类、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
14. 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。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，如好氧菌对有机物的分解作用、原生动物对细菌等的吞噬作用，噬菌体对宿主的裂解作用，以及微生物产生的凝胶物质对污染物的吸附、沉降作用等使水中有机物含量降低，这种作用称为水的自净作用。是流水不腐的原因。
15. 饮用水标准水源的饮用价值：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。 1 mL自来水中细菌总数不可超过100个(37℃，培养24 h) 1000 mL自来水中大肠菌群数不能超过3个(37℃，培养48 h) 大肠菌群：指任何可能发酵乳糖产酸产气的G-、杆状、无芽孢、兼性厌氧的肠道细菌，包括产气肠杆菌、柠檬酸杆菌属和肺炎克氏杆菌等，典型代表E. coli
16. 空气中的微生物空气中的环境条件：无营养和水分、紫外线直射存在状态：漂浮，短暂停留，以吸附于尘埃微粒上的形式存在。空气中的尘埃颗粒数与微生物数量有直接关系。分布：越接近地面的空气含菌量越高，目前人类检测到微生物存在的最高处为85km的高空。种类：球菌、芽孢杆菌、产色素细菌、真菌孢子,在医院，公共场所致病菌的数量多。空气中微生物数量的测定：培养皿沉降法、液体阻留法空气中微生物的杀灭与去除：紫外线照射、甲醛熏蒸、药物喷雾、过滤除菌等，常用的过滤介质有棉花、纱布、石棉滤板、活性炭或超细玻璃纤维过滤纸等。
17. 工农业产品上的微生物工业品：食品：农产品：极端环境条件下的微生物（自学）
18. 微生物引起的工业产品的霉腐工业品类型：纤维制品、革制品、橡胶制品、油漆、卷烟、化妆品等，塑料、水性涂料等，光学镜头、棱镜、建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属材料等，电讯器材、感光和录音录象材料、文物、书画等材料劣化：工农业产品因受气候、物理、化学或生物因素的作用而被破坏的现象微生物引起的劣化种类（生物劣化）：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
19. 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有害微生物种类、分布、作用机理以及如何防治其危害的科学。
20. 霉腐微生物的控制控制其温度、湿度、氧气和养料采用有效的化学抑菌剂、杀菌剂或物理杀菌剂在工业产品加工、包装过程中，尽量保持环境卫生并严防杂菌污染工业防霉剂筛选的试验菌种及其特性菌名破坏性能 Aspergillus niger（黑曲霉）在许多材料上广泛生长，抗铜盐 Asp. terreus（土曲霉）侵蚀多种材料 Aureobacidium pullulans（出芽短梗霉）侵蚀涂漆与喷漆 Paecilomyces varioti（宛氏拟青霉）侵蚀塑料和皮革 Penicillium funiculosum（绳状青霉）侵蚀织物及多种材料 P. ochro-chloron（赭绿青霉）侵蚀塑料与织物，抗铜盐 Scopularriopsis brevicaulis（短柄帚霉）侵蚀橡胶 Tricoderma viride（绿色木霉）侵蚀纤维织物与塑料
21. 食品上的微生物食品的基质条件：含有丰富的营养物质和适宜的环境食品上微生物的来源：食品原料的采收、运输、加工和包装过程中被微生物污染，食品原料在土壤中生长所正常带有的微生物污染食品的微生物种类：Aspergillus、Penicillium、Fusarium、 Alternaria、Paecilomyces、Rhizopus、Mucor、Trichoderma、 Phoma、 Escherichia coli、Staphylococcus aureus、Bacillus subtilis、 B. megaterium、 Salmonella、Proteus vulgaris、 Pseudomonas aeroginosa、Lactobacillus、Streptococcus lactis、Clostridium、Sacchromyces cerevisiae等。微生物污染的危害：除引起食品变质外，还可能含有各种致病菌和毒素等有害代谢产物，会引起人类的各种严重疾病
22. 防止霉腐的方法：在加工、制造、包装过程中必须特别注意清洁卫生控制保藏条件——采用低温、干燥、密封等措施添加少量无毒的化学防腐剂——如苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸、维生素K、丙酸、二甲基延胡索酸等主要食品中常见防腐剂的应用情况食品名硝酸盐 SO2 环六甲甲酸乙酸丙酸山梨酸苯甲酸对羟基联苯烟熏亚硝酸盐基胺苯甲酸酯干酪（+） – （+） – – + ++ （+）（+） – ++ 肉制品 ++ （+） – – – – + – （+） – ++ 水产品 + – + – ++ – + + + – ++ 蔬菜食品 – + – + ++ – ++ ++ （+） – – 果品 – ++ – + + – ++ ++ （+）（+） – 软饮料 – ++ – + – – ++ ++ （+） – – 葡萄酒 – ++ – – – – ++ – – – – 面包 – – – – – ++ ++ – – – – 糖果糕点 – – – – – – ++ （+） + – –
23. 农产品上的微生物——粮食和饲料上的微生物主要菌种：以青霉属、曲霉属、镰孢霉属（Fusarium）等的一些种为主。真菌毒素：目前已知的9万多种真菌中，至少有两百多个种能产生一百多种真菌毒素，其中有14种致癌，两种是剧毒致癌剂，其一为黄曲霉毒素（aflatoxin），另一种是由某些镰孢菌产生的单端孢烯族毒素T2。凡是被霉菌严重污染的粮食一般都含有多种真菌毒素，因此，“防癌必先防霉”。一份“黄变米”试样中70%米粒污染有产毒真菌，并都含有真菌毒素；北京空气中飘浮的真菌中11.5％是产毒真菌。主要真菌毒素：黄曲霉毒素、赭曲霉素、杂色曲霉素、岛青霉素、黄天精、环氯素、展青霉素、桔青霉素、皱褶青霉素、黄绿青霉素、青霉酸、圆弧青霉素、偶氮酸、单端孢烯族毒素、二氢雪腐镰刀菌烯酮和T2毒素等。
24. （六）生物体内外正常菌群（以人为例）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。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。即微生态平衡。人体内同时存在两个基因组微生物在自然界中的分布1. 人体的正常菌群
25. 菌群失调：正常菌群由于某些外界因素的影响，使其中各种微生物间的相互制约关系破坏，能引起疾病。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；长期服用抗生素等条件致病菌：凡属正常菌群的微生物，由于机体防御性降低、生存部位的改变或因数量剧增等情况而引起疾病者。
26. 无菌动物：凡在其体内外不存在任何正常菌群的动物。起源于1928年主要用于实验，能排除正常菌群的干扰悉生生物：凡已人为地接种上某种或某些已知纯种微生物的无菌动物或植物即已知其上所含的微生物群的大生物巴斯德提出，悉生生物学或悉生学2. 无菌动物与悉生生物
27. 3. 根际微生物和附生微生物1）根际微生物：利用根系分泌的物质大量繁殖的微生物。作用：加强土壤有机物分解，为植物提供养分；分泌激素、维生素；产生抗生素，抑制病源菌生长。有害影响：与植物争夺养分、分泌有毒物质。 2）附生微生物：利用植物表面外渗和分泌物质为营养的微生物。作用：促进植物发肓、提高种子质量有害影响：引起植物腐烂微生物在自然界中的分布
28. 第二节微生物与生物环境间的关系 1既利甲又利乙(+,+)：共生互利共栖 2利甲而损乙(+,-)：寄生，捕食，拮抗 3利甲而不损乙(+,0)：偏利共栖 4不损甲而利乙(0,+)：同3 5既不损甲也不损乙,好不利甲又不利乙(0,0)：中性 6不利甲而损乙(0,-)：偏害共栖 7损甲而利乙(-,+)：同2 8损甲而不利乙(-,0)：同6 9既损甲也损乙(-,-)：竞争共栖
29. 一、互生定义：两种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的生活方式。微生物间的互生关系：好氧性自生固氮菌与纤维分解菌氧化乙酸脱硫单胞菌与一种绿硫细菌，卫星状共栖，脱氢与光合拉曼毛霉与一种红酵母，都是VB1需求者，都是只能合成硫胺素分子的一半结构；二者共栖时，互相吸收对方分泌物而可以不需要VB1，此为代谢共栖。人体的肠道正常菌群：排阻、抑制外来致病菌提供若干种维生素：如VB1、B2、B6、B12、VK、烟酸、泛酸、生物素、叶酸等产生若干种酶类一定程度的固氮作用产气体和粪臭素混菌培养与生产实践天然混菌培养——纯种混菌培养（人为的自觉的混合培养或混合发酵技术——生态工程）
30. 混合发酵举例Arthrobacter simplex（简单节杆菌）和Streptomyces roseochromogenes（玫瑰产色链霉菌）混合培养进行甾体转化 Propionibacterium shermanii（谢氏丙酸杆菌）和Bacillus mesentericus（马铃薯芽孢杆菌）或E. coli的混合培养可生产颉氨酸 Corynebacterium glutamicum（谷氨酸棒杆菌）和E. coli的混合培养可生产组氨酸 Cellulomonas flavigena（产黄纤维单胞菌）和Pseudomonas putida（恶臭假单胞菌）的混合培养可分解97~98%的预处理稻草粉，以生产单细胞蛋白 Trichoderma viride（绿色木霉）408.2和Aspergillus oryzae（米曲霉）3.042混合曲可以提高酱油产率将Aspergillus niger（黑曲霉）和Zymomonas mobilis（运动发酵单胞菌）包埋在海藻酸钠小球中，可以直接将淀粉浆转化为乙醇混菌发酵分为同时合作进行与序列发酵两种，是根据时间上的先后与否划分的。
31. 2.共生（互生关系的发展）两种微生物共同生活时互相依赖彼此获取一定利益，一种类型脱离另一种类型就不能独立生活。微生物与其它生物的关系互利共生（mutualism）：是两者从结合中都有利。偏利共生（commensalism）：是一方有利，但对另一方无害。
32. （一）微生物间的共生地衣：是藻类和真菌共生体（二）微生物与植物间的共生菌根：外生，内生（丛枝菌根）根瘤菌与豆科植物也是共生关系（三）微生物与动物间的共生 1. 微生物与昆虫的共生：外共生和内共生 2. 反刍动物和瘤胃微生物微生物与其它生物的关系
33. 3.寄生：一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内（包括细胞内）或体表，从中夺取营养并进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的一种相互关系。微生物与其它生物的关系微生物间的寄生：噬菌体微生物与植物间的寄生：专性和兼性寄生微生物与动物间的寄生：病原微生物
34. 四、拮抗定义：由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的关系。一般多用来指代微生物之间的“化学战术” 有时也将因某微生物生长而引起的其它条件改变抑制他种生物的现象称为拮抗，如缺氧、pH值改变等拮抗关系的利用：为筛选抗生素、食品保藏、医疗保健、动植物病害防治等提供有效手段。五、捕食定义：一种较大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养需要的相互关系。微生物间的捕食关系原生动物吞食细菌和藻类的现象。真菌捕食线虫和其它原生动物的现象捕食现象的利用——生物防治
35. 第三节微生物的地球化学作用生物圈的繁荣发展，能量来源主要依赖于太阳，而元素来源主要依赖于由微生物推动的物质循环。地球进化可分为：化学进化和生物学进化两个阶段。生物学进化分为：单极生态系统、双极生态系统、三极生态系统等三阶段。原始地球大气的组成氢化物气体：水、氨、甲烷、硫化氢等。原始海洋汇集了地壳表面大量可溶性化合物，成为诞生原始生命的摇篮
36. 地球的进化化学进化：由无机小分子生成有机小分子物质由有机小分子物质形成生物大分子物质由生物大分子组成团聚体或微球体形式的多分子体系，并进一步演变为原始生命生物进化单极生态系统：只存在单一营养类型（异养分解者）的生态系统。原始汤中的生物为异养、厌氧、发酵代谢双极生态系统：生态系统中具备了自养与异养（即合成和分解）两个环节。自养者是蓝细菌。三极生态系统：由于不同类型原核生物间发生内共生作用，出现了真核动物细胞和真核植物细胞，形成了三极生态系统。即出现了食物链。
37. 一、碳素循环大气中的CO2（0.032%）周转利用最快。大气中的CO2只够绿色植物约20年使用。微生物在碳素循环中的作用：把有机物中的碳元素尽快矿化和释放，从而使生物圈处于一种良好的碳平衡循环中。地球上约90%的CO2是由微生物分解作用形成的微生物的分解作用：光合作用固定的CO2中大部分以聚糖形式积累于木本和草本植物躯干中，木材占60%，其中75%是纤维素、约20%是木质素和木聚糖、蛋白质仅占1%左右。在草本植物中多糖含量更高。分解纤维素的任务就是由土壤中的一些特殊微生物来完成的。
38. 醇+有机酸 H2+CO2碳、氢、氧元素在自然界中的循环有氧条件下无氧条件下光合作用 ”发酵作用呼吸作用CO2+H2O O2+ “ CH2O” CH4 甲烷产生作用化石燃料
39. 二、氮素循环自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，而微生物是整个氮素循环的中心。氮元素的自然形态：（1）铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、（2）有机含氮物、（3）氮气。（一）生物固氮据统计全球生物圈每年生物固氮达2.0108吨。根瘤菌属每年可为每公顷土地固氮达250Kg。
40. 生物固氮与化学固氮的比较生物固氮化学固氮生产条件温和（中温、常压）高温（500℃）高压（200~500atm）产量根瘤菌属250Kg/公顷非豆科植物共生固氮菌 22Kg/公顷自生固氮菌 0.5~2.5Kg/公顷共计：1.7 108吨/年 5.0 107吨/年其中：草原3.5 107吨林地4.0 108吨海洋3.6 108吨其它土壤0.6 108吨
41. 三、硫素循环与细菌的金属滤沥生物体对硫的需要量约为氮的1/10。硫循环与氮循环相似，各环节都有相应的微生物参与。菌种： 1.植物和微生物 2.腐败微生物 3.好氧：贝日阿托氏菌属、发硫菌属、硫杆菌属厌氧：绿菌属、着色菌属 4.脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属 5.脱硫单胞菌属生物体有机硫S5.异化性硫酸盐还原SO42– H2S1.同化性硫酸盐还原2.脱硫作用4.硫氧化作用（2）3.硫氧化作用（1）6. 异化性硫还原
42. 又称细菌浸出或细菌冶金原理：利用化能自养细菌对矿物中的硫或硫化物进行氧化，使它不断生产和再生酸性浸矿剂，并让低品位矿石中的铜等金属以硫酸铜等形式不断溶解出来，然后再采用电势较低的铁等金属粉进行置换，获取有色金属或稀有金属细菌沥滤主要有三步： 1.溶矿：硫酸铜溶出 2.置换：用铁屑置换铜 3.再生浸矿剂：Fe2+→Fe3+
43. 第四节微生物与环境保护环境污染：土壤或水体生态系统的结构、机能受到外来有害物质的影响或破坏，无法进行正常的物质循环。水体污染的表现：无法进行水的自净作用污水的种类：生活污水、工业有机污水（如屠宰、造纸、淀粉和发酵工业）、工业有毒污水（如农药、炸药、石油化工、电镀、印染、制革等行业）和其它污水（如医院）。有害物质的种类：农药、炸药、多氯联苯（PCB）多环芳烃（致癌）酚、氰和丙烯腈等污水处理方法中，最关键、最有效和最常用的是微生物处理法。
44. 一、水体的污染——富营养化富营养化：指水体中因氮、磷等元素含量过高而引起水体表面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富营养化现象水面有蓝、绿色藻体和泡沫赤潮：发生在河口、港湾或浅海等咸水区水体的富营养化现象
45. 二、用微生物治理污染（一）污水的微生物处理微生物处理污水的原则原理：主要根据水体自净原理，利用微生物酶的催化性和代谢活性，好氧或厌氧分解和转化污水中的污染物。
46. 污水处理装置是一个小型生态系统，在其中利用各种生理生化性能的微生物类群间的互相配合而进行的一种物质循环过程。高BOD的污水进入处理装置后，其中的自然微生物区系在好氧条件下，根据其中营养物质或有毒物质的情况，在可观上造成了一个选择性的培养条件，并随着时间的推移，发生了微生物区系的有规律的更迭，从而使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，进而达到去除污染物和沉降、分层的效果。其废渣经过厌氧发酵生产沼气和有机肥。
47. 废水的浓度指标：(1) 生化需氧量（biochemical oxygen demand, BOD）水中有机物在特定条件下（5天，20℃）被微生物等生物分解，所消耗的氧量，常以BOD5表示，单位为mg/L 或 ppm. BOD借助于微生物消耗的氧量来间接地表示水中有机物的含量。污水处理(2)总有机碳含量（total organic carbon, TOC）：指水体所含有有机物中的全部有机碳的含量可把水中所有有机物氧化成CO2，测CO2量
48. 指水中的有机物被强氧化剂氧化时所消耗的氧量，它间接表示了废水中全部的有机物的含量。常用的氧化剂有：高锰酸钾，重铬酸钾表示为CODMn , CODCr 单位mg/L(4)悬浮固体（suspended solid , SS）污水处理指水中不能通过滤器的固形物。悬浮固体与水的透明度，浓度有关。在生活废水中，一般与BOD成正比。(3) 化学需氧量（chemical oxygen demand , COD）：
49. (5)总需氧量（total oxygen demand, TOD）：指污水中被氧化的有机物在高温下燃烧变成稳定氧化物时所需的氧量是评价某水质的综合指标之一单位mg/L(6)溶解氧量（dissolved oxygen, DO）：指溶于水体中的分子态氧，是评介水质优劣的重要指标，单位mg/L 天然水的DO值一般为5-10 mg/L 地面水水质的合格标准为> 4 mg/L
50. 生物可降解性的评价：（1）三元素比：C、N、P的比值最好146:16:3 （2） BOD/COD：测定废水的生物可降解性的最简便的方法若BOD/COD接近于1，则废水中可被生物降解的有机物占比例较越大，废水的生物可降解性越好。BOD/COD ×100% >45% >30% <30% <25%废水可降解性较好可进行较难不宜（3）培养实验：直接测定有机物被生物降解的效果污水处理
51. （二）污水处理中的特殊微生物自然界中微生物的分解能力：分解氰诺卡氏菌属等14属49种分解多氯联苯少数红酵母、假单胞菌无色杆菌属等分解多环芳烃产碱杆菌、假单胞菌、棒杆菌、诺卡氏菌分解硝基炸药柠檬酸杆菌属、肠杆菌属克雷伯氏菌属、埃希氏菌属假单胞菌属等若干菌种降解高分子物质恶臭假单胞菌、芽孢杆菌
52. （三）、污水处理的主要装置污水处理装置节能型耗能型产能型：氧化塘法洒水滤床法活性污泥法生物膜法厌氧消化法（即沼气发酵）推流式曝气法完全混合曝气法生物转盘法塔式滤池法
53. 1）厌氧处理法利用厌氧微生物（或兼性）在厌氧条件下分解污水的有机物，如甲烷发酵可在封闭式发酵池中进行。污水处理
54. 2）好氧处理法原则：借助一些特殊装置，通过人工或自然的方式供给氧气，用来强化和维持好氧微生物的活动，促使菌体分解利用废水的有机物。污水处理
55. 污水处理（1）完全混合曝气法用活性污泥处理污水活性污泥：指一种由活细菌、原生动物和其他微生物群聚集在一起组成的凝絮团，在污水处理中具有很强的吸附、分解有机物或毒物的能力
56. （2）生物转盘法适用于土地面积紧张的大城市生物膜：指生长在潮湿、通气的固体表面上的一层由多种活微生物构成的粘滑、暗色菌膜，能氧化、分解污水中的有机物或某些有毒物质
57. （3）氧化塘法：大面积敞开式的污水处理塘。利用藻菌共生系统来分解污水中的有机污染物，使污水得以净化。污水处理
58. （二）固体有机垃圾的微生物处理世界上没有真正的垃圾,只有放错位置的资源利用好氧性高温微生物处理有机垃圾有机垃圾好氧生物反应器
59. 三、沼气发酵与环保沼气（marsh gas或swamp gas）：又称生物气（biogas），是一种混合可燃气体，其中主要成分为甲烷、还含有少量H2、N2、CO2等。沼气发酵：其生化本质是一种由产甲烷细菌进行的甲烷形成（methanogenesis）过程。甲烷形成的阶段理论：1906年，Omeliansky提出，由纤维素等复杂有机物经甲烷菌分解直接产生CH4和CO2；1930年代有人将其分为产酸和产气两阶段；1979年Bryant提出三阶段理论。即：大分子降解产酸，厌氧和兼性厌氧菌，产物为有机酸、氨、H2、CO2；产氢产乙酸细菌，产物为乙酸和H2；产甲烷菌群，严格厌氧产物为甲烷。
60. （一）沼气发酵的意义生物量的概念：某一时刻存在于一个生态系统中的全部生物体有机物质的总和，称为生物量。植物秸杆和其它动植物残体是含量最高的生物量，是一类可再生资源（renewable）或永续资源。一步利用——燃烧，快速取得其中约10%左右的热能和草木灰梯级利用方式：粉碎做牲畜饲料——畜粪沼气发酵，利用其中约90%化学能——固体残渣可做优质肥料，甚至添加到饲料中产甲烷菌是自然界碳素循环中厌氧生物链的最后一个成员
61. （二）沼气发酵的三个阶段（甲烷形成）本质：产甲烷菌在厌氧条件下，利用H2和CO2等碳源营养物以产生细胞物质、能量和代谢废物——CH4的过程 (1)水解阶段；(2)产酸阶段；(3)产气阶段
62. 四、微生物与环境监测：1. 粪便污染指示菌： ①大肠杆菌群：指一群以大肠杆菌为主的兼性厌氧G-杆菌 ②大肠杆菌指数：1升水含有的大肠杆菌数生物发光：检测环境污染污水处理
63. 3．水体污染指示生物带：腐生菌/细菌总数自然水体中，腐生细菌的数量常与水体所含的有机物浓度成正比利用关系：一腐生细菌数，或腐生细菌数与细菌总数的比值在划分与污水或腐生水带。用于监测致突变物的微生物，主要有鼠伤寒沙门氏菌、大肠埃希氏菌、枯草芽孢杆菌、红色面包霉、酿酒酵母、构巢曲霉等。污水处理4. 致癌物与致突变物的微生物检测：Ames test

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