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1、第六章水環(huán)境中的微生物化學(xué)過程第一節(jié)：天然水中微生物生境了解什么是微生物：微生物是天然水環(huán)境中的初級生產(chǎn)者，大約占有地球全部生產(chǎn)力的50%，也是初級消費(fèi)者，棲息在水環(huán)境中的微生物種類繁多，包括細(xì)菌、病毒、真菌、藻類和其他微生物等，以他們?yōu)橹黧w便構(gòu)成了一個水生生態(tài)系統(tǒng)的子系統(tǒng)——微生物生態(tài)系統(tǒng)。 微生物生態(tài)系統(tǒng)對于天然水環(huán)境的質(zhì)量控制起到了決定性的作用。 生活中的應(yīng)用：微生物化學(xué)過程與原理成為水環(huán)境污染治理的重要理論環(huán)節(jié)。水中的生物非細(xì)胞形態(tài)的微生物病毒（包括噬菌體）細(xì)胞形態(tài)的微生物原核生物真核生物細(xì)菌放線菌藍(lán)細(xì)菌（藍(lán)藻）真菌酵母菌霉菌原生動物后生動物藻
2、類（除藍(lán)藻）微生物的特點(diǎn)（一）個體極小，比表面積大（二）繁殖快、代謝速率快（三）數(shù)量多（四）適應(yīng)外界環(huán)境能力強(qiáng)；易變異（五）種類多、分布廣、代謝類型多樣(一)個體極小，比表面積大光學(xué)顯微鏡的分辨率為0.2um，可以看見大部分微生物的輪廓(二)代謝速率快、繁殖快生物界中，微生物具有最高的繁殖速度。尤其是以二分裂方式繁殖的細(xì)菌，其速度更是驚人。在適宜的環(huán)境條件下，十幾分鐘至二十分鐘就可繁殖一代。傷寒桿菌在含0.125％的蛋白胨培養(yǎng)基中的代時為800min，而在含1.0％時僅為40min。大腸桿菌每20-30分鐘可以繁殖一代，一天內(nèi)可以繁殖72代，培養(yǎng)4-5
3、天，細(xì)胞的重量一地球相仿。在物種競爭上取得優(yōu)勢，這是生存競爭的保證。（三）數(shù)量多因?yàn)榉敝乘俣瓤欤詳?shù)量多凡有微生物生存的地方，它們通常都擁有巨大的數(shù)量。例如：（1）土壤是微生物的“大本營”，其中細(xì)菌數(shù)量達(dá)數(shù)億個／g，放線菌孢子達(dá)數(shù)千萬個／g，霉菌孢子達(dá)數(shù)百萬個／g，酵母菌達(dá)數(shù)十萬個／g;(2)全世界海洋中微生物的總重量約280億噸(3)人體腸道內(nèi)菌體總數(shù)達(dá)100萬億個左右。(4)新鮮葉子表面微生物數(shù)量達(dá)100多萬個／g(5)每張紙幣上的細(xì)菌數(shù)平均多達(dá)900萬個，大腸桿菌檢出率達(dá)87．9％。(6)一個噴嚏約含菌4，500—150，000個，感冒患者的一
4、個噴嚏含細(xì)菌多達(dá)8，500萬個。一系列的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，我們是生活在一個被大量微生物包圍著的環(huán)境中，只是因?yàn)槿庋鄄豢梢姸３！吧碓诰胁恢薄?四)適應(yīng)外界環(huán)境能力強(qiáng)，易變異提問：為什么微生物較其他生物容易變異呢？各種生物自發(fā)變異頻率一樣——十分低保護(hù)能力差、數(shù)量大多數(shù)微生物為單細(xì)胞，結(jié)構(gòu)簡單，整個細(xì)胞直接與環(huán)境接觸，易受環(huán)境因素影響，引起遺傳物質(zhì)DNA的改變而發(fā)生變異；由于數(shù)量龐大，可以在短時間內(nèi)出現(xiàn)大量變異后代，當(dāng)環(huán)境變化時，微生物會大量死亡，活下來的微生物往往會發(fā)生結(jié)構(gòu)和生理特性的變異以適應(yīng)變化了的環(huán)境。(五)種類多、分布廣、代謝類型多樣種類多世
5、界生物多樣性現(xiàn)狀目前地球上究竟有多少物種還很難準(zhǔn)確斷定。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，被科學(xué)上描述過的物種約140萬種，其中脊椎動物4萬余種，昆蟲75萬種，高等植物25萬種，其他為無脊椎動物真菌和微生物等，還有很多物種沒有被人類發(fā)現(xiàn)污染水體的微生物生態(tài)一、污化系統(tǒng)及其指示生物污化系統(tǒng)(也稱有機(jī)污染系統(tǒng))是根據(jù)水體有機(jī)物污染程度的不同，對水體的一種分類法。當(dāng)有機(jī)污染物排入河流，在其下游河段的自凈過程中，形成一系列污化帶。因各種水生生物需要不同的生存條件，故在各個帶中可找到不同的代表性指示生物，這些指示生物包括細(xì)菌、真菌、藻類、原生動物等微生物，以及輪蟲、浮游甲殼動物、魚
6、類及底棲動物等。根據(jù)指示生物的不同，污化系統(tǒng)中的污化帶分為多污帶、?-中污帶、?-中污帶和寡污帶。多污帶靠近排污點(diǎn)下游，河水深暗、渾濁，含大量有機(jī)物，BOD高，呈缺氧或厭氧狀態(tài)，污染嚴(yán)重。有機(jī)物分解產(chǎn)生H2S、NH3，使河水有異味。水生生物種類極少，以厭氧和兼性厭氧微生物為主，無魚類、顯花植物等。代表性的指示生物是細(xì)菌，且種類多、數(shù)量大，每ml水中可達(dá)幾億個，例如硫酸鹽還原菌與產(chǎn)甲烷菌等，此外還有顫蚯蚓、蚊蠅幼蟲。中污帶在多污帶下游，有機(jī)物量略減少，BOD下降，河水依然灰暗，溶解氧低，水面上可有浮沫和浮泥。生物種類增加，細(xì)菌數(shù)減少，但每毫升仍有幾千萬個
7、。代表性的指示生物舉例如下：天藍(lán)喇叭蟲、椎尾水輪蟲、櫛蝦、獨(dú)縮蟲、顫藻、小球藻等。細(xì)菌數(shù)量減少，藻類大量繁殖，輪蟲、甲殼動物和昆蟲增加，生根的植物、魚類出現(xiàn)。代表性生物：藻類的水花束絲藻、變異直鏈硅藻、短棘盤星藻、舟形藻、梭裸藻；原生動物的草履蟲、聚縮蟲；微型后生動物的腔輪蟲、水蚤。少污帶微生物在不同的環(huán)境中特征是不同的生境：指生物生活的空間和其中全部生態(tài)因子的總和1、浮游生物環(huán)境浮游生物：在海洋、湖泊及河川等水域生物鐘，自身完全沒有移動能力、或者有也非常弱，因而不能逆水流而運(yùn)動，而是浮在水面生活，這類生物總稱為浮游生物。懸浮在水體中的微生物群落被稱為
8、浮游生物這個群落中包括真核生物、原核生物兩類生物在內(nèi)的光自養(yǎng)生物統(tǒng)稱為浮游植物，懸浮的異養(yǎng)細(xì)菌
