微生物在环境物质循环中的作用

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1、第八章微生物在环境物质循环中的作用微生物在生态系统中的角色微生物是有机物的主要分解者微生物是物质循环中的重要成员微生物是生态系统中的初级生产者微生物是物质和能量的贮存者微生物是地球生物演化中的先行者第一节氧循环大气中的O2（包括水体）呼吸作用CO2光和作用O2在大气中分布均匀，而在水体中有垂直方向上的变化。无论是O2还是CO2，除了在大气中的含量以外，它们在水体（海洋）中的含量，也是不可忽视的。此循环的平衡，具有十分重要的意义，如维持大气中CO2的浓度。第二节碳循环碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻类利用进行光合作用，合成植物

2、性碳；动物以以植物性碳为食，将其转变为动物性碳；动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物别厌氧和好氧微生物分解所产生的二氧化碳均回到大气。而后，二氧化碳再一次被植物利用进入循环。碳素循环光合作用藻类、绿色植物、蓝细菌（CH2O）n有机化合物呼吸作用动植物及微生物需氧厌氧CO2厌氧呼吸、发酵厌氧微生物，包括光合细菌有机化合物（CH2O）n光合细菌沉积作用产甲烷细菌甲基化合物甲烷氧化细菌CH4一．纤维素的转化什么是纤维素？纤维素是葡萄糖的高分子聚合物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4糖苷键）。来源：棉纺印染废水、造纸废

3、水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。．1.纤维素的分解途径纤维素在微生物酶的催化下沿下列途径分解：含碳化合物的转化2．分解纤维素的微生物好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。放线菌——链霉菌属。真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。二．半纤维素的转化存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。1．半纤维素的分解过程好氧分解聚糖酶CO2+H2O半纤维素单糖+糖醛酸H2O各种发酵产物厌氧分解2．分解半纤维素的微生物分解纤维素的微生物大

4、多数能分解半纤维素。许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。三．淀粉的转化什么是淀粉？葡糖糖高聚物（α1-4糖苷键直链；α1-6糖苷键支链；）水中来源：以粮食作原料的工厂废水例如淀粉厂废水、酒厂废水，印染废水、抗生素发酵废水及生活污水等均含有淀粉。淀粉如何被微生物降解？首先在微生物分泌的淀粉酶作用下水解为葡萄糖，然后被吸收作为微生物的能源物质氧化产能。具有淀粉酶的微生物主要有：枯草芽孢杆菌和根霉、曲霉。其他微生物则主要进行淀粉水解产物葡萄糖的进一步分解。四．木质素的转化什么是木质

5、素？木质素是植物木质化组织中的带有氧基丙烷支链的一种或多种芳香族聚合物。极难降解，有毒污染水环境。水中来源：造纸和人造纤维废水降解微生物：真菌（主要）——干朽菌、蘑菇细菌（少）——假单胞菌的个别种相比而言真菌分解木质素比细菌快，但与糖类分解的速度相比则慢得多。五.脂肪的转化脂肪是甘油与脂肪酸所形成的酯，存在于动、植物体中，是人和动物的能量来源，可作为微生物的碳源和能源。水中来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、肉联厂废水、制革厂废水含有大量油脂降解油脂较快的微生物：细菌——荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌丝状菌——放线菌、分支杆菌真菌——青霉、

6、乳霉、曲霉途径：水解+β氧化六.烃类化合物的转化什么是石油？石油是含有烷烃（30%）、环烷烃（46%）、芳香烃（28%）及少量非烃化合物的复杂混合物。石油污染主要出现在采油区和石油运输事故现场以及石化行业的工业废水中。1．石油成分的生物降解性石油中的各种成分由于分子结构不同，降解速度也不一样，降解速度大小上有以下规律。A．链长度链中等长度（C10~C24）＞链很长的（C24以上）＞短链（因有生物毒性）B．链结构直链＞支链（支链多的＞支链少的）不饱和＞饱和烷烃＞芳烃链末端有季碳原子的烃以及多环芳烃极难降解或不降解2．降解石油的微生物降解石

7、油的微生物很多，据报道有200多种细菌——假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌——诺卡氏菌酵母菌——假丝酵母霉菌——青霉属、曲霉属藻类——蓝藻和绿藻3．石油烃的降解机理A．链烷烃的降解+O2R-CH2-CH2-CH3R-CH2-CH2-COOHβ-氧化CO2+H2OCH2-COOH+R-COOHB．无支链环烷烃的降解以环己烷为例通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，两种微生物的协同作用下将环己烷才能被彻底降解。C．芳香烃种类：酚、间甲酚、邻苯二酚、苯、二甲苯、异丙苯、异丙甲苯、萘

8、、菲、蒽等水中来源：炼油厂、煤气厂、焦化厂、化肥厂等的废水芳香烃普遍具有生物毒性，但在一定浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分解。以下是目前已知降解不同芳香烃的细菌类别a.苯和酚的代谢苯、萘、菲、蒽的降解