微生物与环境的关系

微生物与环境的关系
• 当今世界，对保护环境，促进社会经济与环境的协调发展，
•பைடு நூலகம்
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实施可持续发展战略已达成共识，而搞好环境保护是实施可 持续发展的关键。保护环境涉及范围广，主要是消除污染和 保护生态环境，微生物在这两方面都有重要作用。 微生物不仅自然界物质循环过程中担当分解者的重要角色维 持生物圈的动态平衡，同时也是去除环境污染物的生力军。 微生物的作用 微生物种类和代谢途径的多样性，可以使各种有 机物得以 降解 其高效性可以使有机污染物在较短的时间内降解 其变异性可处理难降解的污染物 基因工程技术的发展：聚合酶链式反应（PCR技术）对常规 方法难以克隆的基因进行克隆，对降解联苯和多氯联苯的 bphC基因的克隆、可治理米糠油事件
• 2.污染空气的处理:因为空气中缺乏微生物可直接利用的营养物质，
微生物不能在空气中生长繁殖、空气中也没有固定的微生物种群 • 利用微生物对污染空气的净化并不普遍，但在可控条件下采用微 生物处理法比较高效、普遍1.城市垃圾中转站的恶臭空气，可向 空气中喷洒有效菌群的方式，2.在污泥消化过程中产生的气体， 也可以通过生物滤塔 • 3.污染土壤的处理:土壤的污染主要是农业生产化肥、农药，工业 废水，有害固体废气物的堆放，有毒有害物质的泄露。被污染的 土壤通过对地表水和地下水形成二次污染和经土壤-植物系统有 事物链进入人体，危害人体健康 、方法:利用土壤微生物或筛选 驯化的工程菌来进行土壤修复的生物修复技术
的“增长第一战略”来发展本国经济，其主要特征是大力推进 工业化，以谋求国民生产总值得以迅速增长，传统片面的追求 经济增长的战略，虽然使许多国家在一定时期内取得了经济上 的较快增长，同时产生了包括环境污染在内的一系列严重问题。 • 各种新兴工业的产生与迅速发展，使工业废水量急剧增加， 石油炼厂废水、石油化工废水、造纸废水、印染废水、纺织工 业废水、屠宰废水、食品加工废水、发酵工业废水等种类繁多 的工业废水都直接或间接地排入自然水体，造成了严重的水体 污染。各种类型的工厂和越来越多的汽车，产生大量的废气派 入大气，导致酸雨、温室效应、臭氧空洞、光化学烟雾的产生
净化空气的装置
固体废气物的处理装置
合成有机物的降解的作用
• 化学农药：因为有很多农药在土壤中是十分稳定的，如:有机氯农 • • • • • • •
药DDT、狄氏剂等都很难被微生物降解，可在土壤中保持数年，经 过大量的积累，导致环境的严重污染 许多研究证明，绝大部分农药在环境生物群落的作用下，能够或快 或慢的降解，最主要的降解者是细菌和真菌。 作用类型：去毒、 降解（复杂变为简单，或彻底分解为CO2、H2O、NH3、Cl-等，如 果完全被分解成无机化合物，即称为农药的矿化）. 活化作用（无毒或毒性低的转化为有毒或毒性更强的化合物，如转 化为除草剂等对杂草及昆虫有毒害作用的物质）. 失去活化性（一些微生物能将这些化合物转化为其他的无毒化合物， 使其失去活化性而不再呈现农药的毒性）. 结合作用（微生物的细胞代谢产物与农药结合，形成更为复杂的物 质）. 改变毒性谱（有些农药对一类有机体有毒，当被微生物代谢后，虽 然消除了对原作用生命体的毒性作用，但其转化产物却能抑制另一 类有机体的生命活动）.
• 微生物的特点：1.体积微小，
结构简单 2.分布广泛，种类繁多 3.繁殖速度快，代谢强度高 4.适应能力强，易于培养 5.易变异
微生物学的任务：利用有利的 一面为人类造福、变有害为有 利。 微生物与人类的关系：疾病、 物质的霉变、工农业生产、生 态。
环境问题的出现
• 第二次世界大战后，世界各国特别是发展中国家纷纷采取传统
• 生态环境的处理 • 合成有机物的降解 • 化学元素的处理 • 食品安全 • 人体健康 • 农业生产 • 工业生产
处理污染过程
• 这里都是生物的方法基本原理利用各种微生物的分解作用，对废
水中的污染物进行降解和转化，使之矿化且使水中的重金属适当 转化 • 废水处理：废水中的病毒的去除（利用生物直接吞食病毒、产生 生物热、分泌抑制病毒存活的物质或影响PH值使病毒失活的方法。 1.沉淀2.过滤、消毒 、、、有的在处理之前要通过诱变育种生产 所需的微生物或直接吸附） 如：处理含酚的废水（诱变），松花江（活性炭） • 生活用水的处理：水源中常常有致突变污染物方法先利用微生物 检验出来，1.利用工程菌形成固定化生物活性炭，消除水中微量 有机物2.微生物生产生物絮凝剂，取代无机和有机絮凝剂，进一 步提高饮用水的水质。
• 合成洗涤剂: 它不仅在家庭生活中，且在许多工业生产如
纤维、纺织、造纸、食品、皮革、金属洗涤等行业大量使 用。其基本成分是表面活性剂，现在洗涤剂的结构中合成 了烷基苯磺酸盐LAS，提高了它的降解速率。方法：LAS 在微生物的作用下，通过烷基氧化、苯环裂解、脱磺酸作 用以及微生物的共代谢作用得到降解。 • 塑料:聚氯乙烯合成的高分子化合物，塑料制品中都添加 了增塑剂，这正是微生物的主要作用对象。塑料聚合物先 经过不同程度的光解作用后再经生物降解可加快其矿化。 • 多氯联苯PCB:米糠油事件，作为稳定剂使用广泛如润滑油、 油漆等，它是一种致癌因子，主要作用于皮肤、肝脏、神 经、骨骼等，方法：先经过厌氧菌作用（对PCB起脱氯作 用）再由好氧菌接着分解。脱氯菌释放氢，氢又被氢细菌 消耗，使脱氯菌继续脱氯，共代谢作用、降解性质粒以及 微生物之间的互生关系，使其降解、矿化。
举例
• 2，4-二氯苯氧乙酸，简称2，4-D，一种高效低残留的 除草
剂，高中生物我们称之为生长素类似物。方法：降解苯氧乙 酸，使其失去芳香环的结构，使 分子上的氯以无机氯的形式 释放出来。 • 4，4-二氯二苯三氯乙烷，即DDT，非常难以被微生物的降 解，在使用十年后，仍有5%~10%残留在土壤中。方法：1， 在厌氧条件下对DDT发生不同程度的脱氯作用，2，在好氧条 件下，缓慢地脱氯，生成二氯二苯乙烯DDE，3，单独用一种 微生物并不能将DDT彻底降解，它的降解矿化，需要不同微 生物种群间的联合作用。 • 有机磷农药，是醇类与磷酸结合的酯类化合物或磷酸与其他 有机酸结合成的酸酐类化合物。在环境中有很强的稳定性， 剧毒高残留。大多数微生物都可参与它的生物降解，过程复 杂且此类农药的降解受到生物因素和非生物因素的影响。 （微生物种类、群体大小、生长速率、温度，PH、盐度、土 壤含水量。）