第一章环境微生物学基础

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1、第一章环境微生物学基础要点：回顾微生物学的主要研究对象和基本方法；对微生物在自然界物质循环中所起的作用、微生物的代谢特征和生态习性有进一步的了解。环境生物工程的本质就是将生物技术应用于解决环境保护领域中而临的问题，改善优化人类生存环境，促进人类社会与门然环境的和谐可持续发展。与以往的利用物理化学手段解决人类生境恶化的方式不同，生物学方法更重视环境的自然规律，手段更为温和，对环境的再破坏更小，也更为经济可行，所以环境生物工程也受到越来越多的国家政府和企业的重视，人们也越来越自发的树立起良好的环境保护意识。在环境生物工程中所涉

2、及到的生物学内容主要是微生物学范畴（也含有部分动植物学内容），所应用到的生物技术主要包括基因工程、微生物工程、酶工程、细胞工程等。与环境生物工程密切相关的生物主要是微生物，包括原核的细菌、放线菌、蓝细菌；真核的原生生物（单细胞类，如鞭毛虫，肉足纲的变形虫、太阳虫、表壳虫，纤毛虫纲的草履虫、钟虫，抱子虫纲的疟原虫；显微藻）、微型后生动物（多细胞类，如轮虫、水蚤、线虫）、真菌、部分高等植物（水生陆生）；以及病毒。这些生物涉及到水（给排水、循环冷却水、天然水体）处理、空气污染生物治理、污染场地的生物修复、生物可降解材料的生产、生

3、物能源的制取、重金属的吸附和有毒有害化合物的牛物降解等。一、微生物的定义、化学组成和分类1.微生物定义：一切肉眼看不清或看不见的微小生物的总称。2.微生物细胞的化学组成：C、H、O、N、P、S、Fe、Mg、Ca、Zn3.分类•国际通用生物分类法则，林奈创立的“双名法3属名+种名加词如：金黄色葡萄球菌Stapylococcusaures巴斯德酵母Saccharomycespastori二、微生物在口然界物质循环中的作用1•碳素循环人工合成有机・■牝工原料图4-10自拔界的喊索循坏碳索循环主要包括空气中的C02通过光合作用生成

4、冇机化合物，以及冇机物被分解释放出C02到大气屮，这是自然界最基木的物质循环。光能和化能自养菌把大气中的C02固定成有机碳——活细胞组分。其中一部分冇机碳通过食物链在生态系统屮转移。食物链各营养级机体的呼吸作用释放出C02,机体的排泄物和尸体被还原者分解而释放出C02o在缺氧条件下，有机物分解一般不完全，积累的冇机质经地质变迁形成煤、石油等矿物燃料。这部分有机碳从生态系统屮损失，当火山爆发或矿物燃料被开采后，其中的碳大部分再转变成C02。矿物燃料作为化工原料时，生产出各种各样非生物性含碳化合物，这使得碳循环变得更为复杂（人

5、工合成的有机化合物不少是抗生物降解的）。产CI14菌利用有机物厌氧分解中产生的112和C02作为底物进行代谢活动，从而使冇机物继续分解；生成的CH4逸入好氧环境被甲烷氧化菌氧化为C02。在有氧条件下，几乎所有的碳都转变为C02。土揍中-般是好氧分解，战躺微环境中进行厌勒解。水开境中上层是和分最深水和就中是厌笼分紿土卿水体中牡物活动的结欺因定或和放二氯化臥产生或1.1碳的冇机化（固定）二航1®覷二轍飙原到碳水化令物的化水平的生化反应过思，这主蛛通过光合作用来绷的C光合饰是幅上最載的生物学过號-，其烦是转僦能为解能，把歆巾的二

6、WW还原为継有机就能进斤光合作用胸鹼称为光台輔（ph„.losynthelicbacteria,细写PSB）&II1•光合细菌的料和斛按光台细酬含光合色索怨的不同，分为紫色细菌，绿色触和蓝细亂光合细軸馳取决于辅助色就紫色光合细菌中缺乏类肿卜索緻变体呈跚绿色；含类胡萝卜累多的馳光合细菌呈福色。红海之红色，是生活在其中的产済红証的蓝輛所赋予轧相反，有蚁核绷没有潦红蛋白却有集青蛋出其鮒即呈蓝绿色。各类光合细菌的主要般见袈4・2。2・PSB在自然界的分伤P5B广泛分布于湖泊中“在不混弼中，湖的上下不对上下水层不相混，下层水中常年有

7、含H?S的厌气停滞层。在这些停滞层里一年四季生长着紫色硫细菌、録色磕细茵。在它们的上面，有紫色非硫细菌“不混湖是最适宜PSB生长发育的Mo在擔坏湖巾，閒水循环，难以形成水中的厌乂层，不利于光合细菌生长。但在夏李，期泊分层，下层形成含有H?S的厌气停滞层.其中有大址紫色或竦色在湖泊厌气层中生长的PSB的种类与水中H?S的浓度、盐浓度、温度、pH.Eh等有关。此外，活性阿、下水道、海洋、盐湖、沼泽、嫌議泉、水田、權水土壤中祁有PSB分布。PSB分布如此广泛，与其荻能方式多样有关。除PSB外，硏化细菌，麻化细菌等化能自养茵也是二

8、氧化碳的固定者（分别见本节二1.2有机碳矿化（C02再生）由自粧躺炉靴粧翩有瓯,洲,朋赴解fflo牆翅械継物織蝴生北帰滋大敲上耿于朝曲有九i.m«在有滋件叽有购糊翩隸球耀鶴生狀认飙删购代谢产场为二氧化氏刚下不可袖躺解巍的含碳化合物即軀质。参与分醐微生物翻真亂繼和放线亂生赫中般生駆級于不断变饷状紳适应基躺