1、2002.11.19巴哈馬籍油輪“威望號”在西班牙發(fā)生斷裂沉沒導(dǎo)致燃料油泄漏。這艘船共裝有7.7萬噸燃料油。,動物保護(hù)者在為鳥清洗身上的油污,第三節(jié)、微生物與自然界物質(zhì)循環(huán),微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的角色,微生物與生物地球化學(xué)循環(huán),碳循環(huán),氮循環(huán),硫循環(huán),磷循環(huán),微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的角色,微生物是有機物的主要分解者,微生物是物質(zhì)循環(huán)中的重要成員,微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者,微生物是物質(zhì)和能量的貯存者,微生物是地球生物演化中的先行者,一、碳素循環(huán),碳在生物圈中的總體循環(huán),微生物在碳循環(huán)中的作用,CO2+H2O,CO2+CH2O,醇有機酸 CO2+H2,CH4,光合作用,發(fā)酵作用,呼吸作用,化石燃料

2、,碳在生物圈中的總體循環(huán),二、氮素循環(huán),自然界中的氮素循環(huán),微生物在氮素循環(huán)中的作用,固氮,氨化作用,硝化作用,硝酸鹽還原和反硝化作用,生物體有機酸,NO3-,NH4+,NO2-,NO,N2O,大氣 N2,同化作用,氨化作用,硝化作用,硝化作用,反硝化作用,生物固氮,同化作用,還原作用,自然界中的氮素循環(huán),生物固氮：據(jù)70年代中期的統(tǒng)計全球生物圈每年生物固氮達(dá)1.7108噸，其中草原3.5 107噸，林地4.0 108噸，海洋3.6 108噸，其它土壤0.6 108噸。根瘤菌屬每年可為每公頃土地固氮達(dá)250Kg。,硝化作用（nitrification）,定義：土壤或水體中的氨態(tài)氮經(jīng)化能自養(yǎng)菌的

3、氧化而成為硝酸態(tài)氮的過程。 過程：兩階段（1）由亞硝化細(xì)菌參與，銨亞硝酸；（2）由硝化細(xì)菌參與，亞硝酸硝酸。 意義：是自然界氮素循環(huán)中不可缺少的一環(huán)，對農(nóng)業(yè)無益。,氨化作用（ammonnification）,定義：含氮有機物經(jīng)微生物的分解產(chǎn)生氨的作用。 含氮有機物的種類：蛋白質(zhì)、尿素、尿酸、幾丁質(zhì)等。 分解蛋白質(zhì)的微生物種類：Proteus vulgaris（普通變形桿菌），Bacillus megaterium（巨大芽孢桿菌），Clostridium putrificum（腐敗梭菌）。 分解尿素的細(xì)菌：Sporosarcina ureae（脲芽孢八疊球菌）和Bacillus pasteuri

4、i（巴氏芽孢桿菌）。 分解幾丁質(zhì)的細(xì)菌：Bacterium chitinophilum（嗜幾丁桿菌）等。 意義：含氮有機物必須經(jīng)過微生物降解才能被植物利用。,反硝化作用,定義：由硝酸鹽還原成NO2并進(jìn)一步還原成N2的過程（廣義）。狹義的反硝化作用僅指由亞硝酸還原成N2的過程。 條件：厭氧（淹水的土壤或死水塘中）。 菌種：少數(shù)異養(yǎng)和化能自養(yǎng)菌。如：Pseudomonas aeruginosa（銅綠假單胞菌）、Ps. stutzeri（施氏假單胞菌）、Thiobacillus denitrificans（脫氮硫桿菌）以及Spirillum（螺菌屬）和Moraxella（莫拉氏菌屬）等。 意義：土壤

5、中氮元素流失的重要原因之一。水稻田中施用化學(xué)氮肥，有效利用率只有25%左右。另外可以利用水生性反硝化細(xì)菌去除污水中的硝酸鹽。,三、硫素循環(huán),生物體 有機硫,SO42-,H2S,原素S,硫酸鹽還原,脫硫作用,硫氧化作用,硫氧化作用,同化作用,異化性硫酸鹽還原,微生物在硫素循環(huán)中的作用,硫的氧化,硫酸鹽還原,有機硫化物的礦化（硫化氫釋放）,含磷礦物,風(fēng)化作用,PO43-,不溶性磷酸鹽,有機磷化物,土壤固定,微生物溶磷作用,植物微生物同化作用,微生物解磷作用,磷的生物循環(huán),1.有機磷化物的分解(解磷作用) 2.不溶性無機磷化物的轉(zhuǎn)化(溶磷作用) 3.有效磷的微生物固定,4. 磷素循環(huán),第四節(jié)、微生物

6、與環(huán)境保護(hù),環(huán)境中的主要污染物,微生物對污染物的降解與轉(zhuǎn)化,污染物的微生物的處理污水處理,無毒有機物,有毒有機物,無毒無機物,有毒無機物,重金屬的轉(zhuǎn)化,一、水體的污染富營養(yǎng)化,（）概念 富營養(yǎng)化是湖泊分類和演化學(xué)的一個概念，它指的是當(dāng)湖泊水中的N、 P等植物營養(yǎng)物（如氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、尿素、磷酸鹽）的濃度 超過一定數(shù)值時引起的湖泊生態(tài)系統(tǒng)的一種惡性循環(huán)。,水體富營養(yǎng)化 （）生態(tài)循環(huán)過程 大量含有氮磷的污水進(jìn)入一個湖泊； 湖泊中的主要生產(chǎn)者藻類的快速生長 藻類的尸體則為湖泊微生物提供了充足的養(yǎng)料，它們也因而大量繁殖并快速消耗水中的溶解氧 由于微生物集中于底泥之中，結(jié)果造成水的底層缺氧

7、缺氧層的厚度越來越大，從而把好氧微生物的活 動范圍更加限制在表層 直到最后，只有水面薄薄的一層還有藻類生長， 其他需氧生物統(tǒng)統(tǒng)死亡。 藻類生長進(jìn)一步限制了陽光的入射深度和氧 氣補充速度，更加劇了這一過程。 最后系統(tǒng)終于崩潰，藻類也由于缺氧而開始 大量死亡，形成赤潮。,（）形成因素 營養(yǎng)物太多 水力條件水流緩慢，陽光照射造成水溫的垂直分布阻礙水的垂直混合等等。 （）結(jié)果 到了富營養(yǎng)化階段，湖泊就進(jìn)入了老化階段，開始走向消亡湖底逐漸升高，以至于變成沼澤，最后變?yōu)殛懙?。水污染對湖泊的危害就在于使水中的植物營養(yǎng)物過快積累起來，使得湖泊提前進(jìn)入富營養(yǎng)化階段，加快它的消亡過程。,二、用微生物治理污染 （一

8、）污水的微生物處理,污水,污水處理中的特殊微生物,污水生物處理原理,污水生物處理類型,污水 當(dāng)進(jìn)入水體的外來污染物質(zhì)數(shù)量，超過了水體的自凈能力，并達(dá)到破壞水體原有用途的程度，即為水污染。,污水處理中的特殊微生物,針對性強,篩選難,種類多,體內(nèi)有能水解污染物的酶,污水處理及微生物的作用,其基本原理是污水在充分曝氣條件下，通過需氧微生物的旺盛代謝活動，氧化分解有機污染物，使污水凈化。 根據(jù)污水處理過程中起作用的微生物對氧氣需求的不同，可將污水生物處理 分為需氧處理與厭氧處理兩大類。 常用的方法有：活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、厭氧消化法和土地處理法5大類型。,(1)生化耗氧量（biochemic

9、al oxygen demand,BOD） 是指在特定時間和溫度下，微生物好氧過程中氧化一升污水中的有機物所需氧的毫克數(shù)(單位為 mg/L) 。 (2) 化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand,COD）,是表示水體中有機物含量的一個簡便的間接指標(biāo),指1L污水中所含有的有機物在強氧化劑將它氧化后,所消耗氧的毫克數(shù)(單位為 mg/L) (3)總需氧量（total oxygen demand,TOD），指污水中能被氧化的物質(zhì)（主要是有機物）在高溫下燃燒變成穩(wěn)定氧化物時所需的氧量。 （4）溶解氧量（dissolved oxygen，DO），指溶于水體中的分子態(tài)氧，是評價水質(zhì)優(yōu)劣的重要

10、指標(biāo)。 （5）懸浮物含量（suspend solid，SS），指水中不溶解性固態(tài)物質(zhì)的含量。 （6）總有機碳含量（total organic carbon，TOC），指水體內(nèi)所含有機物中的全部有機碳的量。,污水處理中幾個常用的名詞解釋：,國家重點建設(shè)項目浦東污水處理工程,污水生物處理類型,生物膜法,活性污泥法,氧化塘法,厭氧處理法,土壤灌溉法,北京高碑店污水處理廠,活性污泥法,濱洲污水處理廠 8萬方/日,氧化塘法,二、固體有機垃圾的微生物處理,三、沼氣發(fā)酵與環(huán)境保護(hù),（一）沼氣發(fā)酵的意義 （二）沼氣發(fā)酵的3個階段 （三）甲烷形成的生化機制,三、沼氣發(fā)酵與環(huán)境保護(hù),（一）沼氣發(fā)酵的意義,沼氣發(fā)酵肥