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1、 微生物与环境保护微生物与环境保护主要内容主要内容微生物对环境的污染微生物对环境的污染微生物在物质循环中的作用微生物在物质循环中的作用合成化合物的生物降解合成化合物的生物降解水体污染的控制水体污染的控制生物修复技术生物修复技术微生物对环境的污染途径微生物对环境的污染途径水体富营养化水体富营养化病原微生物病原微生物微生物代谢物微生物代谢物一、水体富营养化及其控制一、水体富营养化及其控制概念概念成因成因危害危害控制措施控制措施1.水体富营养化定义水体富营养化定义 是指大量是指大量的的氮、磷等营养物质进入水体，使藻类氮、磷等营养物质进入水体，使藻类等浮游生物异常增殖，从而破坏水体生态平衡等浮游生物异
2、常增殖，从而破坏水体生态平衡, ,导致导致水质恶化的现象。水质恶化的现象。 水体富营养化现象发生在湖泊等内陆水体被称水体富营养化现象发生在湖泊等内陆水体被称为水华（又叫水花）；发生在海洋被称为赤潮（又为水华（又叫水花）；发生在海洋被称为赤潮（又叫红潮）。叫红潮）。昆明滇池水华昆明滇池水华2 2、我国水体富营养化的发展趋势及现状、我国水体富营养化的发展趋势及现状（1 1）湖泊（水库）湖泊（水库）A A、。 70年代后期80年代后期90年代后期至今n富营养富营养27n富营养富营养61n富营养富营养85n中营养中营养69n中营养中营养35n中营养中营养15n贫营养贫营养4n贫营养贫营养4贫营养贫营养
3、0B B、富营养化水体分布面积广泛、富营养化水体分布面积广泛v我国已成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一我国已成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一北部呼伦湖北部呼伦湖南方深圳洪湖南方深圳洪湖西部新疆博斯腾湖西部新疆博斯腾湖昆明滇池昆明滇池东部无锡太湖东部无锡太湖安徽巢湖安徽巢湖A A、赤潮发生的频率越来越快、赤潮发生的频率越来越快（2 2）海洋）海洋 2003年全海域共发现赤潮119次，其中，在赤潮监控区内发现赤潮36次。B B、赤潮发生的面积越来越大、赤潮发生的面积越来越大几十平方公里几十平方公里 几百平方公里几百平方公里 几千平方公里几千平方公里 上万平方公里上万平方公里 200320
4、03年全海域赤潮累积面年全海域赤潮累积面积达积达1455014550平方公里平方公里 C C、赤潮持续时间越来越长、赤潮持续时间越来越长几天几天 几个星期几个星期 几个月几个月 1989年8月-10月黄骅发生严重赤潮，持续时间之长、致灾面积之大是国内罕见的.使沿岸养虾业遭受灭顶之灾。 1999年5月15日，上海外滩赤潮 1999年7月16日辽东湾夜光虫赤潮 2005年6月9日浙江玉环海域发生 条带状的赤潮 3.3.水体富营养化的危害水体富营养化的危害 产生毒素，威胁人畜生命安全产生毒素，威胁人畜生命安全 水质严重恶化，影响水厂供水水质严重恶化，影响水厂供水 水生生物大量死亡，经济损失惨重水生生
5、物大量死亡，经济损失惨重 湖泊失去旅游观光价值湖泊失去旅游观光价值 1.产生毒素，威胁人畜生命安全产生毒素，威胁人畜生命安全 据报道，在富营养化的水体中主要有微囊藻、鱼腥藻、束丝藻、裸甲藻、原甲藻等20多种藻类产生 毒素。1986年，福建东山居民食用被裸甲藻污染的花蛤，造成136人中毒，1人死亡。 1995年，4月，菲律宾约2万渔民食用了污染麻痹性贝毒的海产品，其中4名儿童死亡。 1996年，巴西某血透中心发生一起铜绿微囊藻毒素的水进行血透的医疗事故，使131名病人中毒，其中83人发生胆汁淤积性肝病，44人死于肺衰竭。 我国自20世纪60年代至今，据不完全统计，有600余人因误食含有毒贝类而中
6、毒，至少有29人死亡。2、水质严重恶化，影响水厂供水水质严重恶化，影响水厂供水太湖曾因蓝藻大规模的爆发，致使无锡水厂在1991、1997和2007年5月三度停止供水，引发水荒。市民大批抢购纯净水。 1972年年,汕头港赤潮汕头港赤潮,大量毛蚶死亡大量毛蚶死亡,邻近的潮汕养邻近的潮汕养殖场直接经济损失殖场直接经济损失36万元。万元。 1989年年,河北黄骅县海域因赤潮使贝虾减产河北黄骅县海域因赤潮使贝虾减产2000吨吨,损失过亿元。损失过亿元。 1998年年,深圳、珠海海域发生赤潮，深圳网箱死深圳、珠海海域发生赤潮，深圳网箱死鱼鱼150吨，损失达吨，损失达2000万元；珠海万山群岛死鱼万元；珠海
7、万山群岛死鱼120吨，黄花鱼苗吨，黄花鱼苗210万尾，损失达万尾，损失达1500多万元。多万元。 据统计，我国每年因赤潮带来的经济损失达几亿据统计，我国每年因赤潮带来的经济损失达几亿元之多。元之多。3、水生生物大量死亡，经济损失惨重、水生生物大量死亡，经济损失惨重4、湖泊失去旅游观光价值湖泊失去旅游观光价值 水体水体富营养化的形成和影响因素富营养化的形成和影响因素1. 1. 富营养化的形成富营养化的形成以湖泊为例以湖泊为例富营养富营养沼泽地沼泽地湖泊消亡湖泊消亡自然条件下：自然条件下：几百年或几千年几百年或几千年不可逆不可逆贫营养贫营养人为条件下人为条件下：贫营养贫营养几十年几十年可逆可逆富营
8、养富营养沼泽地沼泽地湖泊消亡湖泊消亡4.水体富营养化的防治水体富营养化的防治外环境控制外环境控制限制氮磷等营养物质进入限制氮磷等营养物质进入水体水体1.1.控制城市生活污水和工业废水中氮磷的排控制城市生活污水和工业废水中氮磷的排放放（提高处理率，严控直排；对污废水进行深度（提高处理率，严控直排；对污废水进行深度处理除氮磷）处理除氮磷） 2.2.对污废水进行深度处理除氮磷。对污废水进行深度处理除氮磷。3.3.提倡使用无磷洗涤剂提倡使用无磷洗涤剂4.4.加强对水产养殖业的管理加强对水产养殖业的管理内环境控制内环境控制(除内源除内源)去除水体中的氮磷、去除水体中的藻类1.去除水体中的氮磷：工程转移法
9、、种植去除水体中的氮磷：工程转移法、种植高等植物。高等植物。2.去除水中藻类去除水中藻类 生物除藻；化学药剂除藻；机械除藻二、微生物在自然界物质循环中的作用二、微生物在自然界物质循环中的作用碳素循环碳素循环氮素循环氮素循环硫循环硫循环磷循环磷循环碳素循环碳素循环 纤维素的分解途径 二、氮素生物循环二、氮素生物循环氮的存在形态氮的存在形态分子态氮：存在于大气中，含量为分子态氮：存在于大气中，含量为78%有机氮化合物：包括蛋白质、核酸、其他含氮化合物有机氮化合物：包括蛋白质、核酸、其他含氮化合物无机氮化合物（氨氮和硝态氮）：无机氮化合物（氨氮和硝态氮）： 植物只能利用无机氮，在动植物作用下三态相互
10、植物只能利用无机氮，在动植物作用下三态相互转化，其这生物起主要作用。转化，其这生物起主要作用。 主要过程主要过程分子氮经生物固定为氨分子氮经生物固定为氨生物固氮；生物固氮； 氨态氮氧化为硝酸氨态氮氧化为硝酸硝化作用；硝化作用； 含氮有机物分解形成氨含氮有机物分解形成氨氨化作用；氨化作用； 硝态氮还原为氮气硝态氮还原为氮气反硝化作用。反硝化作用。 NH2OH 大气大气 N2 NH4+ 生物生物固氮固氮 农田氮肥农田氮肥 NO2- NO3- 火山爆发火山爆发 硝化作用硝化作用(1) 硝化作用硝化作用(2) NH4+ 生物体生物体有机氮有机氮 硝硝 酸 盐酸 盐同化作用同化作用 铵铵盐同化作用盐同化
11、作用 氨氨化作用化作用 异化性硝酸盐异化性硝酸盐 还原还原作用作用 NO N2O 反反硝硝化化作作用用 亚 硝 酸亚 硝 酸氨化氨化作用作用 机机动动车车 氮素循环氮素循环硫循环硫循环磷的生物循环磷的生物循环 无机磷可以为植物所吸收利用，在食物链中传递，无机磷可以为植物所吸收利用，在食物链中传递，而一部分则以不溶性形式沉淀下来，离开了循环。而一部分则以不溶性形式沉淀下来，离开了循环。这就是磷循环是这就是磷循环是不完全循环不完全循环的原因所在。的原因所在。三、合成化合物的生物降解与转化三、合成化合物的生物降解与转化农药的降解农药的降解塑料的降解塑料的降解合成洗涤剂的降解合成洗涤剂的降解 微生物对
12、农药的降解能力微生物对农药的降解能力 农药的化学结构决定了它被微生物降解的农药的化学结构决定了它被微生物降解的速率，例如速率，例如2,4,5-T仅比仅比2,4-D多一个氯原子，多一个氯原子，在土壤和水体中的降解时间就由在土壤和水体中的降解时间就由14d增加到增加到200d。不同农药，生物降解性由不同农药，生物降解性由易到难依次易到难依次为：为：脂肪酸类、有机磷酸盐类、长链苯氧基脂脂肪酸类、有机磷酸盐类、长链苯氧基脂肪酸类、短链苯氧基脂肪酸类、单基取代肪酸类、短链苯氧基脂肪酸类、单基取代苯氧基脂肪酸类、三基取代苯氧基脂肪酸苯氧基脂肪酸类、三基取代苯氧基脂肪酸类、二硝基苯类、氯代烃类。类、二硝基苯
13、类、氯代烃类。参与农药降解的微生物参与农药降解的微生物细菌细菌中的假单胞菌属、棒状杆菌属、中的假单胞菌属、棒状杆菌属、无色杆菌属、节杆菌属、芽胞杆菌属、无色杆菌属、节杆菌属、芽胞杆菌属、产黄杆菌属等；产黄杆菌属等；放线菌放线菌有诺卡氏菌属、链霉菌属等；有诺卡氏菌属、链霉菌属等；真菌真菌有木霉属、曲霉属、青霉属、酵有木霉属、曲霉属、青霉属、酵母属等。母属等。非酶方式有：非酶方式有：以两种方式促进光化学反应光化学反应的进行，微生物的代谢物作为光敏物，吸收光能并传递给农药分子或以微生物的代谢物作为电子受体或供体。通过改变pH值发生作用。通过产生辅助因子促进其他反应进行。 微生物代谢农药的途径微生物代
14、谢农药的途径 氧化、还原、酰胺及酯的水解、缩合或共轭形成等，使农药脱卤、脱烃、环裂解。农药的微生物降解与转化的结果：农药的微生物降解与转化的结果：解毒作用，解毒作用，将农药降解为无毒物质；将农药降解为无毒物质；结合作用，结合作用，农药被结合，产物虽然更复杂但农药被结合，产物虽然更复杂但多数为无毒物；多数为无毒物；改变毒性谱，改变毒性谱，农药被代谢后，受其毒害的生农药被代谢后，受其毒害的生物种类发生改变；物种类发生改变；活化作用，活化作用，农药被转变为更毒的或致癌的物农药被转变为更毒的或致癌的物质；质；消效作用，消效作用，原来具有潜在毒作用的物质被转原来具有潜在毒作用的物质被转化为无毒物。化为无
15、毒物。影响农药生物降解的因素影响农药生物降解的因素 （1）环境因素）环境因素 有气候条件（温度、降水、风、光照等）；土壤特性（好氧有气候条件（温度、降水、风、光照等）；土壤特性（好氧厌厌氧状态、有机质含量、氧状态、有机质含量、pH、矿物质等）；生物群落（植物、动、矿物质等）；生物群落（植物、动物、微生物）。物、微生物）。（2）农药本身性质）农药本身性质 农药的组分、剂型进入土壤后都会对微生物及土壤的理化性质农药的组分、剂型进入土壤后都会对微生物及土壤的理化性质产生影响，从而间接影响农药的转化；这些组分同样会影响到农产生影响，从而间接影响农药的转化；这些组分同样会影响到农药的挥发性和移动性，进而
16、影响到农药的转化和光降解。药的挥发性和移动性，进而影响到农药的转化和光降解。（3）农药间的相互作用）农药间的相互作用 由于同时或先后使用多种农药，有时则是将几种农药混合配用，由于同时或先后使用多种农药，有时则是将几种农药混合配用，就必然存在农药间的相互作用。这种相互作用会产生以下三种影就必然存在农药间的相互作用。这种相互作用会产生以下三种影响：增加降解速率、增加持久性、农药间或其残留物间结合形成响：增加降解速率、增加持久性、农药间或其残留物间结合形成混合物。混合物。（4）农业措施）农业措施农药的施用方法、栽培技术及农作物本身都可影响到农药在土壤农药的施用方法、栽培技术及农作物本身都可影响到农药在土壤中的持久性。中的持久性。 塑料的生物降解塑料的生物降解 合成塑料对环境的污染特点：合成塑料对环境的污染特点：（1）污染范围广）污染范围广（2）污染物增长量快）污染物增长量快（3）处理难）处理难（4）回收利用难）回收利用难（5）生态环境危害大）生态环境危害大微生物对合成塑料的降解能力微生物对合成塑料的降解能力能降解增塑剂的微生物有：铜绿假单胞菌和能降解增塑剂的微生物有：铜绿假单胞菌和气单胞菌、
