天然水体中的微生物生境
水质微生物检测
第二节饮用水种类及卫生微生物指标
一、饮用水分类 1、生活饮用水：供人生活的饮水和生活用水 2、包装饮用水： • 饮用天然矿泉水 • 饮用天然泉水 • 其他天然饮用水 • 饮用纯净水 • 饮用矿物质水 • 其他包装饮用水
二、饮用水介绍
（一）、生活饮用水 • 新发布的产品标准 GB5749-2006 • 标准检验方法为 GB/T5750-2006 • 水质检验项目由原35项增加至106项，旧标准微生
0 MPN/100mL
0 CFU//250mL 0 CFU//250mL 0 CFU//50mL
各类水质的微生物指标要求(续)
瓶 装 饮 用 纯 净 GB17324 － 水卫生标准 1998
菌落总数 ≤ 大肠菌群 ≤
霉菌和酵母 ≤
致病菌（沙门氏菌、
志贺氏菌、金黄色葡萄
球菌）
瓶（桶）装饮用 GB19298 － 水卫生标准 2003
• PH：水中微生物适宜范围是pH6.5～8.5，这与一般自然水 的pH值范围相适应。 海水的pH7.5～8.5，海水中多数微生 物生长的最适pH7.2～7.6；
• 化学物质：有机物，无机物：氨、硝酸盐、磷酸盐、硫酸 盐、碳酸盐，金属离子：汞、铜；
• 营养物质：异养微生物，营养贫乏时，微生物倾向吸附颗 粒。
第三节生活饮用水微生物检测
一、水样中微生物项目检测方法 GB/T 5750.12
1 菌落总数
1 平皿计数法
2 总大肠菌群大肠菌群
1 多管发酵法
2 滤膜法
4大肠埃希氏菌
二、水微生物的种类
• 水微生物的种类很多，有细菌、真菌、病毒、藻 类和原生动物；
• 水中大多数微生物属于异养微生物，它能利用水 中有机物质生长，另一类为自养微生物，它只需 无机物质就能合成新的细胞。
水微生物的种类1原生动物
水微生物一章主要内容
第一节 水的生境特征 第二节 水微生物的来源、分类、分布及其
卫生学意义 第三节 水微生物的检测与卫生标准 第四节 水微生物污染及其预防与控制 第五节 水微生物研究的前景
第一节 水的生境特征
稳定，水体积庞大，有流动性，能起缓冲、稀释和混合 作用，有利于保持水体的平衡自净能力。
利用
硫酸盐，碳酸盐可作为无机化能营养菌的无氧呼 吸电子受体等。
汞、铜等金属离子可抑制一些微生物的生长，但 某些假单胞菌因带有抗性质粒，不仅有抗性还能 浓集这类金属被用于废水处理。
水中CO2的浓度对藻类的生长繁殖影响比较大， 影响藻类的光合作用，引起pH值发生变化。
七、营养物质
水中微生物的共同特征之一是能在低营养物浓度 的条件下生长繁殖，但水中微生物数量与营养物 质浓度的水平仍有较大关系。
6.人和家畜的粪便和尿液直接污染水体；
7.生物实验室特别是微生物实验室，实验 操作过程不严格，废弃物处理不当等均可 污染室外水体。
水微生物的种类
1.原生动物、藻类、真菌、细菌和病毒， 其数量和种类主要取决于水体生境特征的 不同以及微生物能够进入水体的条件。
2.水中大多数微生物属于异养微生物，少 数种类为为自养微生物。
本节主要内容
水微生物的来源 水微生物的种类和分布
自然水体中外来微生物污染的来源
1.日常生活污水和医院污水； 2.厕所、粪缸不合理设置，在水源水中清洗马桶
和衣物； 3.水中养殖水生动植物时用粪便施肥，粪船装卸
和行驶过程中的溢漏，船民等的粪便； 4.地表径流和雨水冲刷；
5.水边建造猪、鸭、鸡等动物的养殖场， 或直接在水中养殖畜禽，使动物的粪、尿 等污染物流入水体；
水体微生物
水域中的微生物（一）水域是微生物的天然生境水体含有微生物所需的各种营养，因而也是微生物的天然生境。
水体中微生物除天然栖居者外，还有外来的，其中包括某些病原微生物。
由外界进入水体的微生物，由于环境条件不适应而逐渐死亡，也有一小部分较长期地生存下来。
某些病原微生物污染水体后，可引起传染病暴发流行。
从水环境中分离到的细菌大多是革兰氏阴性杆菌。
有鞘和附属物的细菌大多是水生的。
光合细菌作为初级生产者在水体元素循环中特别重要。
（二）水域微生物的数量和分布微生物在水域中的数量和分布受水体类型与层次、污染情况、季节等各种因素影响。
在洁净的湖泊和水库中，有机物含量低，因此微生物数量很少，为10个/ml～103个/ml，主要是化能自养和光能自养菌。
流经城市的河水、港口附近的海水以及滞留的池水中，有大量有机物和腐生性细菌，每毫升水样含菌量达107个到108个。
海水温度低，含盐，故海洋中存在嗜冷、嗜盐菌，深海微生物还能耐很高的静水压。
在海洋动物的体内外，栖息着大量发光细菌。
（三）研究水域微生物的一般方法研究土壤微生物的基本方法大多适用于水体微生物，主要问题是：①采集不同断面、不同深度的水样而不污染。
采上层水样时，用手握水样瓶的下部，瓶口要对着水流方向；采5m以内深水时，可用溶解氧采样器；几百米以下的水样需用深水采样器采集。
③清洁的江河、湖泊、水库水和海洋水，含微生物稀少，水样需浓缩。
最简易的方法是把微生物细胞截留在孔径为0.45 μm或0.22 μm的微孔滤膜上，滤膜贴放在用固体培养基制成的平板上培养。
2004-06-17 顾宗濂《环境微生物工程》，南京大学出版社腐植酸对水体微生物和低等植物的影响文章作者:中国腐植酸工业协会发布日期:2011-1-21天然水体中存在着微量HA，滋润着水中的微生物和低等植物。
当人们在水域中大量养殖水产时，水池内环境很快恶化，相继引发多种鱼虾病害或死亡，向水体投放各种化学药剂或非环保型饲料，不但病没遏止，更是雪上加霜，使水体环境更加恶化，病害也越加厉害，水产养殖走进恶性循环。
卫生微生物--2018(4-1)卫生微生物-水微生物
一、水微生物的检验
(一)生活饮用水微生物评价指标
菌落总数 总大肠菌群 粪大肠菌群(耐热大肠菌群) 大肠埃希菌 铜绿假单胞菌 贾第虫 隐孢子虫 肠球菌（粪链球菌） 产气荚膜梭菌
常规指标（细菌学）
非常规指标（寄生虫） 参考指标（细菌学）
菌落总数
总大肠菌群
粪大肠菌群
产气荚膜 梭菌
大肠埃希菌 铜绿假单胞菌
意义：含量表明水被粪便污染的程度，并间接提 示有肠道致病菌存在的可能性
标准： (MPN /100ml)不得检出(生活饮用水)
（3）粪大肠菌群（耐热大肠菌群）
在培养温度为44-45℃能生长，并能发酵乳糖产酸产气、 需氧或兼性厌氧的革兰阴性无芽孢杆菌
粪大肠菌群的菌绝大多数均为埃希菌属的成员，更能表 示样品被粪便污染的情况
肠球菌
（1）菌落总数
水样在营养琼脂上有氧条件下37℃培养18～24h后，所 得1ml水样所含菌落的总数。
意义：是判定水质被污染程度的指示菌。但不能说明污 染来源。
采样 （1）容器洗涤 （2）容器灭菌：干热 湿热-压力蒸气灭菌 （3）同一水源、同一时间采集几类检测指标的水样时， 应先采集供微生物学指标检测的水样。采样时应直接采 集，不得用水样刷洗已灭菌的采样瓶
选择原则与选择标准
检测指示微生物反映样品卫生安全性的原因
•
。
粪便污染指示菌的合理性及其要求
在污染的水中有致病菌存在时指示菌亦应存在 不存在于未污染水中 指示菌在数量上应大于致病菌数量 指示菌的密度应与污染程度有一定的相关 在水中生存寿命要比致病菌长，并对消毒剂有相同的抵
抗力 作为微生物学标准，应适用于各种水源 指示菌的特性应是稳定的，在水中不能繁殖 检测方法简单、能定量、准确性高、需时短
微生物的生态
作用，藻类对无机元素的吸收利用，以及浮游动物和一发低系生，列变但后化不生，减使少动水污物体染通中物过的总存量食在。物浓而链度生对降物
有机体的摄取和浓缩作用等。
化学净化可使污染物的总量降低，
使水体得到真正净化。
一、水体中的微生物 4.污染水体的微生物生态学特征
当有机污染物排入河流后， 在排污点的下游进行着正 常的自净过程。沿着河流 方向形成一系列连续的污 化带，包括四个污染带： 多污带、α-中污带、β中污带、寡污带，这四个 带是根据指示生物的种群、 数量以及水质划分的。
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
③共生(mutualism) 微生物与动物间的共生 ★瘤胃微生物与反刍动物的共生
牛羊等反刍动物，草食，但它们本身没有分解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮 助分解，使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。瘤胃中生活着多种细菌和原生动物。 共生原理如下：
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
两种微生物紧密生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利条件，有的达到了难以分 离的程度。生理上相互分工，组织上形成了新的结构，彼此分离各自就不能很好地生活。
微生物间的共生地衣:由菌藻（子 囊类真菌与藻类） 共生或菌菌（真 菌与蓝细菌）共 生的地衣。
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体，在生理上相互依存。其中的藻类或蓝 细菌进行光合作用，为真菌提供养料，真菌以产生的有机酸分解岩石为藻类或蓝细 菌提供矿质元素。
一、水体中的微生物 1.淡水中的微生物
★腐败型水生微生物
随着人畜排泄物或病体污物而进入水体的动植物致病菌，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。
乌梁素海富营养化不同程度湖区水体和沉积物微生物群落多样性与进化分析
--------------摘要湖泊水体富营养化已成为当前全球最突出的环境问题之一。
乌梁素海做为我国黄河内蒙古段最大的淡水湖泊，具有重要生态意义，但其富营养化程度正在日益加剧，水质不断变差，生态系统遭到了严重破坏。
在自然界中，微生物之间及其与环境之间有着特定的关系，彼此影响，相互依存。
但是，目前富营养化湖泊中微生物群落进行系统性研究却非常有限。
研究乌梁素海水体和沉积物微生物群落结构对于富营养化湖泊的生物监测和生物修复具有重要意义。
淡水生境中存在大量不可培养的细菌，使用传统的培养技术无法对细菌群落结构的多样性进行深入而全面的研究，而分子生物学技术的发展却为此方面研究开辟了新的路径。
本文以乌梁素海富营养化不同程度的小口、红圪卜、沙尖北湖区水样及沉积物为样本，提取细菌总 DNA，采用细菌 16S 通用引物 63F 和 1387R 进行 PCR 扩增，构建细菌 16S rRNA 文库，对乌梁素海水体和沉积物中的微生物群落结构和丰度进行研究，旨在揭示乌梁素海水体和沉积物微生物的群落结构和数量的动态变化规律，以及增进了解微生物与富营养化的关系，为治理和控制乌梁素海的富营养化问题提供理论依据。
研究结果表明，α, β, γ-proteobacteria、Bacteroidete s 和Actinobacteria 为小口和红圪卜水体中优势类群有，而沙尖北的优势菌群缺少了β-Proteobacteria。
小口沉积物中类群有α, γ, δ-Proteobacteria、Acidobacteria 和Chloroflexi；沙尖北的为β, γ, ε-Proteobacteria、Firmicutes 和Chloroflexi；而红圪卜的有β, δ-Proteobacteria、Chloroflexi、Bacteroidetes 和Firmicutes。
多样性分析发现，水体中富营养最重的红圪卜位点细菌较其他两个位点多样性较完整，操作分类单元（OTU）数量较多，分布较均匀，富营养化最轻的小口位点细菌多样性最低，OTU 数量最少，分布最不均匀。
微生物的分布
微生物种类繁多。
它们在自然界的分布非常广泛，它们存在于土壤、水、空气、动植物体和人体中，一些极端环境中也有微生物生存。
一、大气圈中的微生物大气圈中含有微生物，但因为大气中缺乏必需的营养物质和水分，加上太阳光中的紫外线照射，致使大气圈不能成为微生物生长繁殖的良好场所。
大气圈中的微生物主要是随尘埃飘浮到空中去的，而且多数以孢子或其它休眠体形态存在。
凡含尘埃较多的空气，其中所含的微生物种类与数量亦较多。
一般在禽畜舍、公共场所、医院、厕所、宿舍、城市繁华街道和居室内的空气中，微生物含量较高，而在海洋、高山、森林地带、终年积雪的山脉或极地上空的空气中，微生物的含量就极少。
空气中的微生物与空气中的温度、湿度等因素密切相关。
南方梅雨季节，空气中湿度大，霉菌含量很高，衣服等日用品极易发霉，而到了秋冬季，空气中的霉菌含量很少。
微生物在大气中的种类和数量随地区不同而有很大差异，同尘埃的总量和性质也有密切关系。
有些微生物类群经常出现于大气中，如霉菌、酵母菌、芽胞杆菌。
城市上空还经常出现病原微生物。
它们的数量和种类随季节的更替和气候的变化而有不同，如降水可以将微生物从空气中移走。
气流是空气中微生物传播的主要因素，有些种类可以借气流跨过大洋，造成世界性的分布。
大气微生物是环境和卫生科学工作者的重要研究对象。
二、岩石圈中的微生物岩石圈是生物学上不活跃部位。
地壳的岩石分为火成岩、沉积岩和变质岩，火成岩内部没有微生物生活的条件。
在岩石的裂隙中和岩石同水分与空气相接触的表面则是少数微生物的生境，常有细菌、藻类、真菌、地衣生长，称为岩生(rock inhabiting)微生物。
它们之中有些种类产生有机酸和螯合物，可以溶解硅酸盐和其它矿物，获得养料。
有些叫内岩生的微生物(endoliths)可以生活在某些岩石碎片层之下，甚至在深达450m岩层中也有生活着的微生物(Amg等，1993)。
20世纪90年代有些研究者配合地质勘探进行地下微生物研究，发现岩层中有多种微生物生存。
环境中微生物检测方法
环境中微生物检测方法微生物体积小、重量轻，因此可以到处传播以致达到“无孔不入”的地步。
微生物种类繁多，对外界环境的适应能力又很强，只要生活条件合适，它们就可以迅速繁殖起来。
因此，它们是自然界分布最广的一群生物。
无论是南极、北极、高山、海洋、陆地、淡水，还是土壤、空气、动植物体内外，几乎到处都有它们的踪迹。
空气、水是维持人类生命不可或缺的物质。
它们直接进入人体或与人接触。
如果带有病原微生物，将成为传染疾病的媒介。
通过空气和水中微生物的检验，对环境质量进行控制。
1.1土壤中的微生物1.1.1土壤是微生物生活的良好环境在自然界，土壤是微生物生活的良好环境。
因为土壤具有微生物生长繁殖所必需的各种环境条件。
1.1.1.1营养土壤中有大量动植物残体、植物根系的分泌物、人和动物的排泄物，这些有机物为微生物提供了良好的碳源、氮源和能源；土壤中丰富的矿质元素可以满足微生物对矿质营养的要求。
1.1.1.2水分和渗透压土壤中具有一定的持水性，可为微生物提供水分；土壤的渗透压对微生物是等渗或低渗环境，有利于微生物摄取营养。
1.1.1.3空气土壤团粒结构中的小孔隙充满空气，土壤中氧的含量比大气少，平均为土壤空气体积的7%-8%。
通气良好的土壤，氧的含量高些，有利于好氧微生物的生长。
1.1.1.4pH值土壤的pH多接近中性，且缓冲能力强，适合大多数微生物生长的需要。
在酸性或碱性的土壤中，亦有与之适应的微生物生长繁殖。
1.1.1.5温度土壤还具有保温性，与空气相比，昼夜温差和季节温差要小得多。
即使冬季地面冻结，一定深度的土壤中仍保持一定的温度。
一般是10～25℃，适宜多种微生物生长的需要。
1.1.2土壤微生物的种类、数量及其分布土壤中微生物的种类和数量都很多。
土壤中微生物的数量因土壤类型、季节、土层深度与层次等不同而异。
如有机物含量丰富的黑土、草甸土等肥沃土壤，微生物含量较高，每克土可含几亿至几十亿个微生物；而红壤、棕钙土、盐土等贫瘠土壤，微生物的含量很少，每克土也含几百万至几千万个微生物。
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悬浮在水体中的微生物群落被称为浮游生物
• 这个群落中包括真核生 物、原核生物两类生物 在内的光自养生物统称 为浮游植物，悬浮的异 养细菌群体被称为浮游 植物。悬浮的异养细菌 群体被称为浮游细菌， 原生动物种群组成浮游 动物。这三类生物组成 富有微生物群落。
真菌
细菌
浮游植物
• 食物链中的初级生产者，通过光合作 用固定二氧化碳将其转化成有机物。 在浮游微生物群落中，这种初级生产 是有机碳和能源的主要来源，它可以 被转移到食物链中的其他营养级，浮 游植物生产的有机物按他们的大小分 成颗粒性或溶解性的两类。
多污带
• 靠近排污点下游，河水深暗、浑浊，含大量有机物，BOD 高，呈缺氧或厌氧状态，污染严重。有机物分解产生H2S、 NH3，使河水有异味。 • 水生生物种类极少，以厌氧和兼性厌氧微生物为主，无 鱼类、显花植物等。
• 代表性的指示生物是细菌，且种类多、数量大，每ml水 中可达几亿个，例如硫酸盐还原菌与产甲烷菌等，此外 还有颤蚯蚓、蚊蝇幼虫。
(一)个体极小，比表面积大 光学显微镜的分辨率为0.2um，可以看见大部分微生物的轮 廓 (二)代谢速率快、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 方式繁殖的细菌，其速度更是惊人。 在适宜的环境条件下，十几分钟至二十分钟就可繁殖一代。 伤寒杆菌在含0.125％的蛋白胨培养基中的代时为800min， 而在含1.0％时仅为40min。大肠杆菌每20-30分钟可以繁殖 一代，一天内可以繁殖72代，培养4-5天，细胞的重量一地 球相仿。 在物种竞争上取得优势，这是生存竞争的保证。
浮游植物
捕食 溶解性有机物
排泄和裂解
浮游动物
吸收
二氧化碳
矿化
吸收
细菌
捕食
食菌性浮游 动物
捕食
2、底栖生物生境
• 底栖生物生活在江河湖海底部的动植物， 与浮游环境相比，这个区域的特征是微生 物的浓度显著增加。 • 微生物的浓度取决于有机物和氧的可利用 性。在界面去的下部，微生物的数量下降。
底栖生物生境是水环境的一 个重要特征。
非细胞形态的微生物
病毒（包 括噬 菌体 ）
水中的生 物
细菌
原核生物
放线菌
蓝细菌（蓝藻）
细胞形态的 微生物 真 菌
酵母菌藻类（除蓝藻 ）
微生物的特点 （一）个体极小，比表面积大 （二）繁殖快、代谢速率快 （三）数量多 （四）适应外界环境能力强；易变异 （五）种类多、分布广、代谢类型多样
缩虫；微型后生动物的腔轮虫、水蚤。
• 微生物在不同的环境中特征是不同的 • 生境：指生物生活的空间和其中全部生态因子的 总和 • 1、浮游生物环境 • 浮游生物：在海洋、湖泊及河川等水域生物钟， 自身完全没有移动能力、或者有也非常弱，因而 不能逆水流而运动，而是浮在水面生活，这类生 物总称为浮游生物。
（三）数量多 因为繁殖速度快，所以数量多 凡有微生物生存的地方，它们通常都拥有巨大的数量。 例如： （1）土壤是微生物的“大本营”，其中细菌数量达数亿个／g， 放线菌孢子达数千万个／g，霉菌孢子达数百万个／g，酵母菌达 数十万个／g; (2) 全世界海洋中微生物的总重量约280亿吨 (3) 人体肠道内菌体总数达100万亿个左右。 (4) 新鲜叶子表面微生物数量达100多万个／g (5) 每张纸币上的细菌数平均多达900万个，大肠杆菌检出率达 87．9％。 (6) 一个喷嚏约含菌4，500—150，000个，感冒患者的一个喷嚏 含细菌多达8，500万个。 一系列的调查数据表明，我们是生活在一个被大量微生物包围着 的环境中，只是因为肉眼不可见而常常“身在菌中不知菌”。
(五) 种类多、分布广、代谢类型多样 种类多 世界生物多样性现状目前地球上究竟有多少物 种还很难准确断定。据不完全统计，被科学上 描述过的物种约140万种，其中脊椎动物4万余 种，昆虫75万种，高等植物25万种，其他为无 脊椎动物真菌和微生物等，还有很多物种没有 被人类发现
污染水体的微生物生态
一、污化系统及其指示生物 污化系统 (也称有机污染系统)是根据水体有机物污染程度的不同，对 水体的一种分类法。当有机污染物排入河流，在其下游河段的自净过 程中，形成一系列污化带。 因各种水生生物需要不同的生存条件，故在各个带中可找到不同的代 表性指示生物，这些指示生物包括细菌、真菌、藻类、原生动物等微 生物，以及轮虫、浮游甲壳动物、鱼类及底栖动物等。 根据指示生物的不同，污化系统中的污化带分为多污带、-中污带、 -中污带和寡污带。
(四)适应外界环境能力强，易变异 提问：为什么微生物较其他生物容易变异呢？ 各种生物自发变异频率一样——十分低保护能 力差、数量大 多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接 与环境接触，易受环境因素影响，引起遗传物 质DNA的改变而发生变异； 由于数量庞大，可以在短时间内出现大量变异 后代，当环境变化时，微生物会大量死亡，活下 来的微生物往往会发生结构和生理特性的变异以 适应变化了的环境。
• 这个区域内的基本营养物的循 环取决于好氧与厌氧微生物转 化的结合。底栖环境一般能提 供好氧与厌氧微生境的结合条 件。 • 例如，发酵细菌将DOM代谢成 为有机酸和二氧化碳。
水文112班第一组：王涛 陈涛 姚铭伟 毅 周欢 许飞善 高阳 杨鑫垚
曾
中污带
• 在多污带下游，有机物量略减少，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 种类增加，细菌数减少，但每毫升仍有几千万个。
• 代表性的指示生物举例如下：天蓝喇叭虫、椎尾水 轮虫、栉虾、独缩虫、颤藻、小球藻等。
少污带
• 细菌数量减少，藻类大量繁殖，轮虫、甲壳动物和昆 虫增加，生根的植物、鱼类出现。 • 代表性生物：藻类的水花束丝藻、变异直链硅藻、短 棘盘星藻、舟形藻、梭裸藻 ；原生动物的草履虫、聚
第六章
水环境中的微生物化 学过程
第一节：天然水中微生物生境
了解什么是微生物：
微生物是天然水环境中的初级生产 者，大约占有地球全部生产力的 50%，也是初级消费者，栖息在水 环境中的微生物种类繁多，包括细 菌、病毒、真菌、藻类和其他微生 物等，以他们为主体便构成了一个 水生生态系统的子系统——微生物 生态系统。 微生物生态系统对于天然水环境的 质量控制起到了决定性的作用。 生活中的应用：微生物化学过程与 原理成为水环境污染治理的重要理 论环节。