第十二章 环境监测中的微生物学方法
《环境微生物检测》课件
利用DNA或RNA等分子标记进行微生物的 检测和鉴定。
3 免疫学方法
4 快速测定方法
利用抗体和抗原的特异性反应，检测微生 物的存在和浓度。
结合了分子生物学和酶学等技术，可快速 检测和鉴定微生物。
常见环境微生物
空气中的微 生物
包括细菌、真菌和 病毒等，对空气质 量和室内环境有重 要影响。
土壤中的微 生物
《环境微生物检测》PPT 课件
探索环境微生物检测的奥秘，深入了解环境微生物的重要性和检测方法。
概述
环境微生物检测是指对环境中微生物的检测和分析。它旨在了解和评估微生 物对环境生态系统的影响，支持环境保护和食品安全等领域的决策。
检测方法
1 基于培养的方法
2 分子生物学方法
通过培养微生物在不同培养基上生长，然 后进行鉴定和计数。
包括细菌、放线菌 和真菌等，对土壤 肥力和植物生长起 关键作用。
水中的微生物
包括细菌、藻类和 病毒等，对水质和 生态系统稳定性具 有重要影响。
食品中的微 生物
包括细菌、霉菌和 酵母等，对食品质 量和安全性具有重 要影响。
环境微生物检测的意义
环境保护中的应用
帮助监测和评估环境中微生物的污染和生态风险，制定有效的环境保护策略。
医学中的应用
用于检测和鉴定病原微生物，指导疾病的预防和治疗。
食品安全中的应用
用于检测和鉴定食品中的微生物污染，保障公众的健康和食品安全。
小结
1
环境微生物检测的重要性
微生物在环境中扮演着重要的角在和影响是必要的。
不同的检测方法在准确性、灵敏度和
速度等方面各有优劣。
3
环境微生物检测的前景展望
随着技术的发展和应用的推广，环境 微生物检测将广泛应用于各个领域。
微生物检测技术在环境监测中的应用及使用技巧
微生物检测技术在环境监测中的应用及使用技巧摘要：环境监测中的微生物检测技术在近年来得到了广泛的应用，并且取得了显著的成果。
本文将重点讨论微生物检测技术在环境监测中的应用场景，并介绍了相关的使用技巧，旨在提高环境监测的效率和准确性。
引言：微生物检测技术在环境监测中的应用已逐渐成为研究热点，因为微生物是环境中最常见的生物存在形式之一，对环境质量的评估具有重要意义。
环境微生物监测可以提供关于环境健康和安全方面的信息，例如水体、土壤和空气中的微生物含量和种类分布，从而指导环境保护和污染治理工作。
1. 微生物检测技术的应用场景1.1 水体监测水体是微生物生长和繁殖的理想环境之一，因此水体监测是微生物检测技术的重要领域之一。
微生物检测可以用于评估水体的微生物污染程度、确定潜在的病原体污染源，并监测水体中的藻类和细菌等微生物群落的变化。
1.2 土壤监测土壤是微生物的重要栖息地，微生物检测技术在土壤监测中也有广泛的应用。
微生物检测可以帮助评估土壤中的微生物多样性、微生物活性以及土壤中的病原微生物含量，进而确定土壤的健康状况和土壤质量。
1.3 空气监测空气中存在着丰富的微生物，包括细菌、真菌和病毒等。
微生物检测技术可以用于监测空气中微生物的类型和数量，进而评估空气质量和检测空气传播的病原体。
2. 微生物检测技术的使用技巧2.1 样本采集与保存样本的采集与保存是微生物检测技术的重要环节，直接关系到后续检测结果的准确性。
在采集水体、土壤和空气等样本时，应遵循相关的采样规范，使用无菌工具和容器，避免污染。
对于采集到的样本，应及时冷藏或冷冻，以避免微生物的活性变化。
2.2 检测方法选择微生物检测技术包括传统培养和分子生物学方法两大类。
传统培养方法需要将样本在培养基上培养，然后观察和计数可生长的微生物。
分子生物学方法则利用特定的基因序列特征检测微生物的存在和数量。
在实际应用中，根据检测的目的和需求，选择合适的检测方法。
2.3 数据分析与解释微生物检测后产生的数据需要进行进一步分析和解释，以得到准确的结果。
环境监测中的微生物学方法
水质监测案例
监测目的
检测水体中的微生物指标，了解水质状况，为水处理和水质管理提供科学依据。
监测方法
采集水样后，通过滤膜过滤、沉淀等方法收集水中的微生物，然后进行培养、计数和鉴定 。同时，还需要进行理化指标的检测，如pH值、浊度、总有机碳等。
监测结果
根据微生物的种类和数量以及理化指标的检测结果，可以判断水质的好坏。如果水质较差 ，可能存在健康风险，需要采取相应的处理措施。
特异性要求
在复杂的微生物群落中，如何准确区分目标微生物 与其他微生物，提高检测的特异性是关键。
交叉污染控制
在样品采集、处理和检测过程中，应严格控 制交叉污染，避免对结果造成干扰。
新技术发展与应用展望
分子生物学技术
随着分子生物学技术的发展， 如PCR、基因测序等，为环境 监测提供了更快速、准确的方
法。
详细描述
免疫学方法主要包括酶联免疫吸附法和荧光抗体技术等。这些方法的原理是利用抗原和抗体之间的特 异性结合反应，通过检测反应产物来判断环境中是否存在某种微生物。该方法具有灵敏度高、特异性 强、检测速度快等优点，但也有成本高、操作复杂等缺点。
分子生物学方法
总结词
分子生物学方法是利用分子生物学技术，通 过对微生物的基因组或核酸序列进行分析， 来判断环境中是否存在某种微生物。
水质微生物监测方法
包括细菌总数检测、大肠菌群检测、总大肠菌群检测 等。
水质微生物监测应用
用于饮用水安全评价、污水处理效果评估、水体污染 治理等。
土壤监测
1 2
土壤微生物监测
通过分析土壤中的微生物种类和数量，评估土壤 质量。
土壤微生物监测方法
包括平板培养法、稀释涂布法、显微计数法等。
微生物与环境监测
微生物与环境监测随着工业化和城市化的发展，环境污染问题变得日益严重，对人类健康和生态系统造成了严重威胁。
微生物与环境监测是一项重要的科学工作，可以帮助我们了解和控制环境中微生物的分布、数量和活性，从而保护生态环境和人类健康。
本文将从微生物在环境中的分布、环境监测方法以及环境监测的意义三个方面进行讨论。
一、微生物在环境中的分布微生物在自然环境中广泛存在，包括土壤、水体、大气以及生物体表面等。
它们是地球上最基本的生命形式之一，对维持生态平衡和地球生物圈的功能具有重要作用。
然而，由于人类活动的干扰，环境中的微生物分布和种类发生了很大变化，一些有害微生物的数量在不断增加。
因此，对微生物在环境中的调查和监测显得尤为重要。
二、环境监测的方法1. 采样和培养对微生物进行环境监测的第一步是采集样本，一般采用土壤样品、水样或者空气样品。
采样点的选择需要考虑到环境的特点和可能存在的污染源。
采样后，样品需要进行培养来获取微生物的数量和种类信息，常用的方法有平板计数法、膜过滤法和液体培养法等。
2. 分子生物学方法分子生物学方法是近年来发展起来的一种环境监测技术。
通过提取微生物样品的DNA或RNA，利用PCR、测序等技术来鉴定和定量微生物。
这种方法具有高灵敏度、高准确性和快速性的优点，可以监测到一些传统方法无法检测到的微生物。
3. 生物传感器生物传感器是一种利用生物材料对环境中物质进行定量或定性检测的装置。
它们可以通过测量微生物的生理活性或代谢产物来评估环境的污染程度。
生物传感器具有响应速度快、灵敏度高以及操作简便等特点，被广泛应用于水质监测、土壤污染评价等领域。
三、环境监测的意义环境监测可以帮助我们了解环境中微生物的种类和数量，进而评估环境的健康状况和污染程度。
它对于预防和控制疾病的传播、保护水资源、评估土壤质量以及监测空气质量等都具有重要意义。
通过环境监测，我们可以及时发现和控制一些有害微生物的扩散，保障公共卫生和生态环境的安全。
第十三章_环境监测中的微生物学方法
第三节 污染物毒性的细菌学检测
• 一、污染物毒性检测（发光细菌检测法） • 1、原理 • 2、方法 • 新鲜发光细菌培养测定法 • 冷冻干燥发光细菌制剂测定法
3、应用
• 水、土、气中化合物的急性毒性评价 • 工业废水、废气和固体废弃物的急性毒
性评价
• 土壤重金属急性毒性效应测定和评价 • 化学品的毒性评价与安全性评定 • 环境保护处理设施效果的监控
4、应 用
• 斑点试验只局限于能在琼脂上扩散的化学物
质，是一种定性试验，大多数环芳烃和难溶 于水的化学物质均不适宜用此法。
• 平板掺入试验可定量测试样品致突变性的强
弱。
• 致变作用迟缓或有抑菌作用的试样，培养时
间延长至72h。
• 挥发性的液体和气体试样，可用干燥器内试
验法进行测试。
Mutagenesis and Carcinogenesis The Ames Test
三、粪便污染的指示菌
• 1、大肠菌群作为指示菌的原理 • 2、检测大肠菌群的方法 • 发酵法：乳糖发酵产酸产气 • 滤膜法 • 3、大肠菌群指标
大肠菌群指数：每100mL水中所含的 大肠菌群细菌的个数。
大肠菌群值
• 大肠菌群值：指检出一个大肠菌群细菌
的最少水样量。
•
100
• 大肠菌群值＝————————
二、污染物致突变性检测
• 1、原理
鼠伤寒沙门氏菌his- 菌株-微---量--组---氨---酸---微菌落 鼠伤寒沙门氏菌his- 菌株--回-诱-复--变-突-剂--变-- his+ 菌株 ---组--氨---酸----大菌落
• 2、方法 • 斑点试验 • 平板掺入试验 • 3、优点 • 准确性很高、样品量很少、适用面广
环境监测中的微生物检测方法研究
环境监测中的微生物检测方法研究随着环境污染的日益严重，环境监测工作变得越来越重要。
除了常规的化学检测方法，微生物检测也成为了环境监测的重要方式之一。
微生物在环境中的生存和繁殖受到多种因素的影响，因此通过检测微生物群落的变化能够及时发现环境问题并及时采取措施。
本文将介绍环境监测中常见的微生物检测方法，并探讨其优缺点和适用范围。
一、传统培养法传统培养法是目前环境监测中最常见的微生物检测方法。
其基本原理是将样品种的微生物菌落在富含营养物质的培养基上培养，然后通过观察菌落的形态、颜色和计算菌落数量等来判断样品中微生物的类型和数量。
传统培养法检测微生物的优点是简单、易操作，而且对于某些可培养性强的微生物具有高度的特异性和准确性。
但它也有缺点，即可能不适用于一些难以培养或生长缓慢的微生物，可能会导致假阴性或假阳性结果，而且培养过程需要较长时间。
二、生物传感技术生物传感技术是利用生物体系对电化学信号、荧光信号或其他物理信号的响应来检测微生物的存在或活性。
其优点是快速、敏感、特异性高，并且从样品中提取生物材料不需要复杂和昂贵的操作。
比较常用的生物传感技术有生物传感器和核酸传感器。
生物传感器是由微生物、酶或细胞表面分子组成的一种受体，可以将微生物引起的生化反应转化为电学、光学或热学信号，以便进行检测。
核酸传感器是一种新型的传感技术，它是通过特定的寡核苷酸或DNA探针来检测样品中特定微生物的核酸序列。
生物传感技术的局限性在于它只能检测一定类型的微生物，并且一些响应体系需要长时间的培养和改变操作条件。
但由于具有高灵敏度、快速和便携等特性，在一些特殊监测需要和环境污染事故应急中得到了广泛的应用。
三、分子生物学方法分子生物学方法是最近几十年来发展迅速的新型微生物检测技术，它基于分子生物学原理来确定微生物的存在、种类和数量。
分子生物学方法常用的技术包括PCR、实时荧光定量PCR、DNA芯片和NGS等。
其中PCR技术是最常见的，其基本原理是将样品DNA扩增，以便检测微生物DNA的存在，并可以定量微生物群落的数量。
环境监测中的微生物学方法课件.ppt
22
表2.3 浮游菌最小采样量
浮游菌上限浓度 ／个 ·m-2 ·min-1
10 5 1 0.5 0.1 0.05
计算最小采样量／m3
0.3 0.6 3 6 30 60
..
23
表2.4 落菌法测细菌所需要的最少培养皿数(沉降0.5h)
含尘浓度最大值
0.35 3.5 35 350 3 500~35 000
..
25
二、粪便污染指示菌
人畜粪便中常常带有大量的微生物，其中有些属 于正常的、对人体无害的肠道微生物，有些则是 病原微生物，进入水体后，可造成水体的污染， 从而引发各种肠道疾病。因此，水质的卫生学检 验，对于保护人群健康，具有重要意义。
致病菌数量少，检测比较复杂，故选用间接指标 即粪便污染的指示菌为代表。
..
6
场所
表2-1 不同场所上空微生物的数量（个/m3 ）
畜舍
宿舍
城市 市区 海洋 街道 公园 上空
北纬 80º
微生物 (1~2)106 2×104 5×103 200 1~2
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表2-2 以细菌总数评价空气的卫生标准（个/m3 ）
清洁程度
细菌总数
最清洁的空气（有空调）
1~2
清洁空气
<30
普通空气
..
31
2）平皿分离（证实试验）
水中除大肠菌群外，尚有其它细菌可能 引起糖类发酵，因此需要进一步证实。
将初发酵管中已发酵的菌液接种于伊红 美兰培养基或远藤氏培养基上，37ºC培 养24hr，根据菌落特征，挑取可能为大 肠菌群的菌落制片，经革兰氏染色，进 一步证实是否为大肠菌群。
基于微生物方法的环境监测
基于微生物方法的环境监测随着人类社会不断发展，工业化、城市化等过程日益加速，对环境的破坏和污染也愈发严重。
保障环境质量，维持生态平衡，保护人类身体健康，成为人们越来越关注的话题。
而环境监测作为环境保护的基础，也越来越受到重视。
本文将介绍基于微生物方法的环境监测技术，探讨其原理、应用及优势。
一、微生物在环境监测中的应用微生物是自然界中的重要生物种类，在碳循环、氮循环、有机物降解等过程中起着至关重要的作用。
微生物可以通过比较简单的方式，反应环境中的细菌、重金属、有机物、农药等物质的浓度及生物毒性，因此被广泛应用于环境监测中。
二、微生物方法的工作原理微生物方法主要应用于环境水质检测、土壤检测、大气检测等方面。
其中最常用的方法有：微生物毒性检测法、微生物活性检测法、微生物计数法等。
1、微生物毒性检测法微生物毒性检测法指利用微生物敏感性来检测有毒物质污染状况的方法。
可测定污染物的类别、毒性及其废物处理后是否达到有毒物去除标准。
这种方法利用细菌的固着、生长等物理、化学的性质和细菌对环境的敏感性，可以评判化学、生物毒性的大小范围。
2、微生物活性检测法微生物活性检测法是利用微生物对物理、化学环境反映的敏感性来间接探测有毒物质的定位、浓度影响的方法。
传统的微生物活性检测方法是将植物种子或微生物放入土壤样品中培养，以评估土壤毒性和土壤微生物活性。
但这种方法不仅长时间繁琐，而且无法真正反映菌群变化及其反应效应。
3、微生物计数法微生物计数法是利用企业生产过程中产生的废水、空气等中生物活性量来评价环境质量的一种方法。
该方法主要是通过对样品进行微生物培养，测量不同培养时间后生长的微生物数，通过生长曲线了解环境中细菌数量及细菌生长的情况。
三、微生物方法的应用优势微生物方法具有操作简便、灵敏度高、适合实时和连续监测、可检测出不可见甚至微量的有害物质等优点。
同时，该方法还可以对不同污染源的污染情况进行比较、评价清洁技术、污染物降解及处理的有效性等。
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第十二章环境监测中的微生物学方法
第一节水质的细菌学检测
∙细菌总数
细菌总数是指将l mL水样（原水样或经稀释的水样）放在营养琼脂培养基上，于37℃培养24小时后，所生长的细菌菌落总数。
细菌总数的测定结果常用“cfu（菌落形成单位）/mL”或“个/mL”表示。
根据水样中的细菌总数，可将天然水体划分为几类：细菌总数101~102 cfu/mL，极清洁水；102~103 cfu/mL，清洁水；103~104 cfu/mL，不太清洁水；细菌总数104~105 cfu/mL，不清洁水；大于105 cfu/mL，极不清洁水。
我国生活饮用水的国家标准（GB5749-1985）规定，生活饮用水中的细菌总数不得超过102 cfu/mL。
∙腐生细菌数
自然水体中的腐生细菌数与有机物浓度成正比。
因此，测得腐生细菌数或腐生细菌数与细菌总数的比值，即可推断水体的有机污染状况。
污水带的划分及其特征
污水带、特征多污带甲型中污带乙型中污带寡污带
腐生细菌数(个
/mL)
数十万至数百万数十万数万数十至数万
有机物含大量有机物，主要
是蛋白质和碳水化
合物
主要是氨和氨基
酸有物含量少
有机物含量极微
溶解氧极低或几乎没有厌
氧性
少量，半厌氧性较多，需氧性很多，需氧性BOD5非常高较高较低很低
细菌数与腐生带的划分
样点号细菌总数（百万个/mL）腐生细菌数（千个/mL）腐生菌数／
总菌数（％）
腐生水波动范围平均波动范围平均
1 1.7～3.3 2.5 0.2～1.9 1.1 0.04 β-腐生带
2 1.6～3.4 2.4 0.9～3.0 2.0 0.08 β-腐生带
3 1.9～3.0 2.5 0.2～6.0 2.9 0.11 β-腐生带
4 4.3～5.0 4.6 9.7～16.
5 13.3 0.30 α-腐生带
5 1.8～3.
6 2.6 1.4～6.2 3.0 0.11 β-腐生带
6 3.5～6.8 4.8 59.2～175.2 116.0 2.42 多-腐生带
7 3.1～4.4 3.7 19.2～20.5 20.0 0.54 α-腐生带
8 2.0～2.7 2.3 10.3～36.2 20.2 0.84 α-腐生带
9 2.3～6.9 4.0 10.8～147.6 64.9 1.62 多-腐生带∙粪便污染指示菌
∙指示菌的理想条件
o该菌大量存在于人粪中，数量高于病原菌；
o在受人粪污染的水体中该菌易于检出，而未受人粪污染的水体中则无此菌；
o在水体中该菌不会自行繁殖；
o在水体中该菌的存活时间应长于致病菌，对氯与臭氧等消毒剂以及其它不良因素的抵抗力强于致病菌；
o该菌检测方法简捷；
o该菌适用于淡水、海水等各种水体。
∙较适宜的指示菌
大肠菌群（coliform group，简称coliform）、粪链球菌（Streptococcus faecalis）、产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）常用作粪污指标菌。
∙大肠菌群
o大肠菌群的特征
大肠菌群：指一群需氧、兼性厌氧的，能在37°C培养24小时使乳糖发酵产酸产气的G－无芽孢杆菌。
包括大肠埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、克雷伯氏菌属等。
大肠菌群的鉴别
o大肠菌群的检测
发酵法亦称多管发酵法或三管发酵法。
以不同稀释度的样品分别接种乳糖胆盐发酵培养基（或其它乳糖发酵培养基）各数管。
培养24小时后，观察培养结
果。
若观察到乳糖发酵产酸产气现象，称为阳性反应。
记下阳性反应的试管数，
查专用统计表求出大肠菌群的最可能数（MPN）。
滤膜法选用孔径为0.45~0.65mm的微孔滤膜，抽滤一定数量的水样，使水样
中的细菌截留在滤膜上。
然后，将滤膜贴在选择性培养基上，培养后直接计数
滤膜上的大肠菌群菌落，算出每100 mL水样中含有的总大肠菌群数。
o大肠菌群指标
大肠菌群指数是指每升水中所含的大肠菌群细菌的个数。
大肠菌群值则是指检出一个大肠菌群细菌的最少水样量（毫升数）。
我国饮用水的质量标准规定，大肠菌群指数不得大于3，大肠菌群值不得小于333mL。
第二节空气的细菌学检测
∙空气中细菌检测方法
∙撞击法亦称裂隙式撞击法。
利用抽气泵的吸引，使一定量空气强迫通过一狭缝或喷嘴，在出口处形成高速喷射气流，空气中携带微生物的悬浮颗粒依靠惯性撞击并粘附于转动的营养琼脂培养基平皿上，37℃培养24小时，计算菌落数。
计数结果以“c fu/m3”表示。
这种采样法不受气流影响，采样量准确，已成为世界各国首选的空气细菌采样方法。
∙平皿沉降法靠地心引力将空气中携带微生物的悬浮颗粒沉降到营养琼脂培养基平皿中，37℃培养24小时，计算菌落数。
计数结果以“cfu/皿（9cm2）”表示。
平皿沉降法已有100多年的历史，由于简单易行，曾在国际上广为应用，我国至今仍广泛采用。
平皿沉降法的误差较大，已逐渐被淘汰。
∙空气中细菌总数指标
前苏联提出的室内空气的细菌总数指标：清洁空气的细菌总数，冬季＜4.5×103 cfu/m3，夏季＜1.5×103 cfu/m3；污染空气的细菌总数，冬季>7×103 cfu/m3，夏季>2.5×103 cfu/m3。
日本的细菌总数指标：清洁空气的细菌总数＜30 cfu／皿；普通空气的细菌总数＜75 cfu/皿。
我国室内空气中细菌总数的卫生标准（GB/T17093－1997）为：细菌总数≤4×103 cfu／m3（撞击法）或≤45 cfu／皿（沉降法）。
第三节污染物毒性的细菌学检测
∙污染物毒性检测（发光细菌检测法）
利用某些细菌的生物发光现象，可借助于活体细胞内具有的ATP、荧光素（FMN）和荧光素酶发光。
该发光过程极易受到外界条件的影响，如有毒有害有机物与发光细菌接触时，发光的强度将改变，随着毒物浓度的增加而发光减弱。
利用发光细菌检测仪可测得发光细菌的发光强度，从而得知毒物的毒性大小。
磷发光杆菌美国贝克曼公司发光细菌检测仪；中科院南土所DXY－2型；华东师范大学生物系SDJ－1型生物发光光度计
∙污染物致突变性检测（Ames试验）
鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型菌株（His-），当培养基中不含有组氨酸时它们不能生长，但当受诱变剂作用后，菌体DNA受到损伤，大量细胞回复突变为野生型菌株，这时培养基中即使不含组氨酸，该菌也能生长。
利用这个特性可检测被检物质是否具有致突变性。
第四节应用PCR技术检测环境微生物
美国Cetus公司Mullis等人于1985年建立了无细胞分子克隆系统（cell-free molecular cloning）即聚合酶链式反应（polymerase Chain Reaction），简称PCR。
该反应是在体外合成特异性DNA片段的方法。
∙PCR技术的基本原理
反应体系:
1、引物
2、Taq DNA聚合酶
3、反应缓冲液
4、模板DNA
5、其它成分
反应参数:
1、变性
2、退火
3、延伸
4、循环次数
∙
o加热变性，将有待扩增的DNA序列（也即模板），在94～95℃的高温条件下变性，使双链DNA转变为单链DNA。
o退火，将加热变性后得到的高温变性DNA反应液，缓慢地降温至55℃。
此时引物DNA 的碱基与变性后单链模板DNA上一端碱基互补配对。
o延伸，在72℃和耐热性Taq DNA多聚酶的作用下，反应体系中游离的四种单核苷酸（dNTP），有序地连接到引物上，并沿模板DNA顺序方向合成新的DNA，进行链的延
伸。
延伸出的DNA碱基与模板DNA碱基成互补关系。
∙应用PCR技术检测环境中的致病菌与指示菌
∙利用PCR技术检测环境中的基因工程菌（GEMs）
∙PCR技术在环境微生物基因克隆中的应用
∙简述水质细菌总数和腐生细菌数检测的意义。
∙作为粪便指示菌的理想条件有哪些？
∙总大肠菌群与粪大肠菌群有何差异？
∙简述大肠菌群的检测方法与大肠菌群指标。
∙简述发光细菌检测法和Ames试验法的原理。
∙简述PCR技术的原理与工作条件.。