环境微生物复习知识点.docx

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环境微生物复习知识点

微生物：

微生物是众多肉眼不可见、个体微小的低等生物的总称。

通常指直径小于或等于0.1的生物。

微生物的分类：

界-门-纲-目-科-属-种，界-最大，种-最小最基本，株-不是分类单位

微生物的命名：

林奈双名法

学名=属名+（种名）+（命名人的姓）

（拉丁文n.）（拉丁文.）

斜体斜体

第一字母大写第一字母小写第一字母大写

微生物的特点：

（一）个体极小，比表面积大

（二）种类繁多、分布极广

1．微生物物种丰富多样

2．微生物代谢类型丰富多样

3．微生物生态类型丰富多样

（三）繁殖迅速、数量巨大

（四）代谢能力强，也易变异

微生物的类群（按照有无细胞结构，分为细胞型微生物和非细胞型微生物）

（一）原核微生物：

细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝细菌

（二）真核微生物：

真菌（霉菌、酵母菌、蕈类）、原生动物、藻类。

（三）非细胞型微生物：

病毒（噬菌体）、类病毒、朊病毒

原核微生物——细菌：

大小：

微米

形状：

球状、杆状、螺旋状

结构：

（基本结构和特殊结构）

基本结构：

细胞壁，细胞膜，细胞质及内含物，原核（拟核）

特殊结构：

荚膜，鞭毛（运动器官），芽孢（休眠体，非繁殖体，具有抗逆性）

细菌细胞壁化学成分：

主要是肽聚糖，特有成分磷壁酸，特有成分脂多糖。

根据细菌细胞化学组成与结构的不同，可将所有细菌染色为革兰氏阳性细菌（表示为：

），革兰氏阴性细菌（表示为：

）两类。

革兰氏染色步骤：

涂片→固定→初染→水洗→媒染→乙醇脱色→水洗→复染→水洗

革兰氏阳性菌：

，兰紫色（球菌、杆菌有芽孢）

革兰氏阴性菌：

，红色（占大部分，杆菌为主）

细菌细胞壁的功能：

1．使细胞具有固定外形和保护细胞；

2．细胞壁化学组成的细微差异可使不同细菌具有不同的抗原性、致病性和对噬菌体等感染的敏感性；

3．细菌细胞壁具有一定孔径的微孔，可以允许水、空气和其他小分子化学物质的进入，但可对大分子物质起阻拦作用；

4．细胞壁是具鞭毛细菌鞭毛运动的力学支点，没有细胞壁的鞭毛无法运动。

按酶的催化反应类型，可分六大类：

水解酶类、氧化还原酶类、转移酶类、裂解酶类、异构酶类、合成酶类。

微生物的营养物质主要有五类：

碳源（糖、有机酸、醇、脂肪或芳香烃类化合物、纤维素）、氮源（氮气、氨、铵盐、硝酸盐、氰化物、尿素、胺、酰胺、嘧啶、氨基酸、肽、胨以及蛋白质等）、无机盐（钠、钾、钙、镁、铁化合物和磷酸盐、硫酸盐等无机盐、微量元素铜、锰、锌、钴、钼等）、生长因子（维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等）和水

分解代谢：

又称异化作用或分解作用，是微生物将自身的或外来的各种复杂的有机物质分解为简单化合物的过程，在此过程中有能量释放。

合成代谢：

（同化作用、合成作用）是微生物不断由外界取得营养物质合成它自身细胞物质的过程，在此过程中需要吸收能量。

营养物质运输机制及特征：

1.单纯扩散（被动扩散，自由扩散）：

不耗能，不需载体，驱动力浓度差

2.促进扩散：

不耗能、需载体、驱动力浓度差

3.主动运输：

耗能、需载体、逆浓度梯度

4.基团转位：

耗能、需载体、被转运物质化学结构改变。

主动运输：

是营养物质逆浓度梯度移动且消耗能量的运输方式。

是微生物吸收营养最主要的方式。

微生物五大营养物质的作用

碳源：

合成细胞物质、能源

氮源：

合成细胞物质、能源

无机盐：

构成细胞的组成成分；酶的组成部分、维持酶的活性；调节细胞渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位；有些还作为能源。

生长因子：

构成酶的辅酶或者辅基参与新陈代谢

水：

溶媒；介导；调节温度

微生物细胞中含量最多的成为是：

水

培养基：

人工配制的满足微生物生长和产生代谢产物的营养基质

培养基配制原则：

1．根据微生物的营养需求供给合适的碳源、氮源、无机盐或生长因子等。

2．注重各营养物质的浓度及配比。

3．控制理化条件

4．利用价格低廉且容易得到的原料作为培养基的营养成分，在工业化生产中，可以降低成本。

此外，配制培养基应避免产生沉淀，配制完毕后应及时灭菌。

高压蒸汽灭菌锅的使用及注意事项：

1.加水，检查锅内蒸馏水量是否充足；

2.装锅、加盖，将待灭菌的物品包装完整，放入锅内，灭菌物品间一定要有空隙；

3.加热排气，加热盖好锅盖，螺母对称拧紧，打开放气阀，关闭安全阀；打开电源观察放气阀是否有蒸汽流出，确定后关闭放气阀；

4.保温保压，待压力表到达0.10，温度121℃左右，维持15-30分钟，切断电源；

5.出锅，待压力表指针归零后，打开放气阀，按对称方式打开锅盖，取出物品。

注意事项:

1.锅内水必须用蒸馏水或纯化水。

2.锅盖螺母必须对称拧紧。

3.一定要在放气阀出大量蒸汽在关闭。

4.当灭菌时间结束时，必须等到压力表归零在打开。

5.灭菌锅超过最大耐受压力后，放气阀会自动弹开，此时锅内物品不能保证灭菌完全，需重新灭菌。

培养基按用途分为四类：

1）基础培养基：

指含有一般微生物生长繁殖需要的基本营养成分。

2）加富培养基：

指培养基中加入额外营养物质，满足某种或某类微生物的需要，使其生长繁殖较其他微生物迅速以逐步淘汰其他微生物

3）选择培养基：

指在培养基中添加或不添加特定化学物质以选择性地促进某类微生物生长而抑制不需要微生物的生长

4）鉴别培养基：

指利用微生物生长代谢的特性，在培养基中加入适当的指示剂，根据代谢产物与指示剂的反应结果区别不同种类的微生物

培养微生物时平板培养基要倒置原因：

1.如果是温育，如37℃或是更高，培养基中的水份蒸发遇皿盖冷凝后滴回培养基表面，影响菌落的分布。

2.倒置后，在重力的作用下，菌落相对不会蔓延的太快，降低计数难度。

3.在用强制通风的培养箱里，倒置平板可以减少培养基表面的空气流动，能很大程度的减少外来微生物的侵染，同时培养基水分蒸发减慢，减慢培养基出现干裂的时间。

细菌的生长曲线大致分为迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期4个阶段。

迟缓期：

当细菌被转入新的培养基中，它们一般不立即繁殖，而是需要一段时间来适应新的环境，然后才开始繁殖。

起初速度较慢，随后渐快而进入对数期。

对数期：

细菌细胞的数目以几何级数增加，以时间为横坐标，细菌数目的对数为纵坐标，则与时间呈直线关系，此阶段细胞繁殖速率最高，细胞健壮、整齐、代谢活力强，分解有机质的速率也最高。

稳定期：

对数生长期后，细胞分裂逐渐减慢，由于营养物质供应不足等生活条件的限制，细胞的死亡率逐渐增加，当细胞增殖率与死亡率达到平衡时，细菌总数即不再增加，这时培养液单位体积中细菌数目达到最高峰，这种状态可以维持一个阶段，称为稳定生长阶段。

细菌细胞在稳定生长阶段分裂速度降低，细胞内贮存物质的积累增加，使菌体出现颗粒、异染质、脂肪球等。

芽孢细菌多在此时形成芽孢。

细胞逐渐呈现衰老。

衰亡期：

在稳定期后，由于营养物质缺乏、代谢产物及有毒物质积累，细胞生长受到限制，细胞分裂由缓慢而停止，细胞死亡率增加，生长曲线下降。

细胞呈衰老现象，细菌颗粒更明显，原生质中出现液泡与空泡，有些菌细胞常呈畸形或多形态性，有些细胞常自己消解而死亡。

环境中营养物质消耗殆尽，细菌开始利用自身的贮藏物质甚至酶等作为养料。

故亦称内源代谢阶段或内源呼吸阶段。

对微生物生长产生影响的环境因素有8类：

1．氧气和氧化还原电位：

根据在呼吸作用中，微生物与分子氧表现的不同关系，分为好氧、厌氧、兼性厌氧微生物。

2．温度：

微生物生长的温度范围很广，在-5～85℃范围内均有微生物生长。

高温可以杀死微生物，低温可以减弱微生物代谢活动。

3．水及其可供给性：

水的可供给性与水的活度有密切关系，各种微生物都有其最适渗透压。

4．氢离子浓度：

每一种微生物生长要求一定的条件

5．辐射：

包括可见光、紫外辐射、电离辐射、微波

6．超声波：

几乎所有微生物细胞都能被超声波破坏，只是敏感度不同

7．压力：

液体静压力、机械压力、气体压力

8．化学物质：

化学物质对微生物的影响分为灭菌、消毒、防腐作用。

在呼吸过程中，依据微生物与分子态氧表现出不同关系，可将微生物分成3个类群：

①好氧性微生物：

在有氧条件下生长，进行有氧呼吸。

很多常见的细菌、放线菌、真菌均属此类。

②厌氧性微生物：

一类叫做专性厌氧菌，只能在缺氧条件下生长，氧气存在会致毒性，如梭状芽孢杆菌属、拟杆菌属、甲烷杆菌属等，另一类耐气性厌氧微生物，如大多数乳酸菌

③兼性厌氧微生物：

此类微生物在有氧及无氧条件下均生长，但不同条件下呼吸代谢方式不同。

如酵母菌、硝酸还原菌。

土壤是微生物生活的大本营，天然培养基。

根圈效应：

根圈微生物比较根圈外微生物在数量、种类及生活上有明显不同的现象。

互生关系：

是指一种微生物的生活（只要是代谢产物）创造或改善了另一种微生物的生活条件，这种有利作用可以是单方面的偏利共生，或是双方面的互惠共生。

（例子：

在土壤中，分解纤维素的细菌和固氮菌之间的关系即互生关系）

共生关系（典型代表-地衣）：

是指两种微生物共同生活在一起时在形态上形成了特殊共生体，在生理上产生了一定的分工，互相有利，甚至互相依存，当一种生物脱离了另一种生物时便难以独立生存。

拮抗关系：

是指一种微生物在其生命活动过程中，产生某种代谢产物或改变其他条件，从而抑制其他微生物的生长繁殖，甚至杀死其他微生物的现象。

寄生关系：

是一种对抗关系，是指一种微生物生活在另一种微生物体内，以另一种微生物为生活基质，在其中进行生长繁殖，并对后者带来或强或弱的危害作用。

水体富营养化：

是大量氮、磷等营养物质进入水体，引起蓝细菌、微小藻类及其他浮游生物恶性增殖，最终导致水质急剧下降的一种污染现象。

水体富营养化在海水中称为赤潮，在淡水中称为水华，发生水体富营养化是水面往往呈现蓝色、棕色、红色和乳白色。

自然界中氮素的主要存在形式有：

分子态氮、无机态氮、有机态氮。

细菌总数：

是指环境中的被测样品，在一定条件下（培养基成分、培养温度和时间、、通气状况等）培养后所得的1或1g检样中所含的细菌菌落总数。

生物降解：

复杂有机化合物在微生物作用下转变为结构较简单化合物或被完全分解的过程。

根据微生物降解化合物的能力，化合物可分为以下3种类型

1.可生物降解物质：

单糖、蛋白质、淀粉、核酸等

2.难生物降解物质：

纤维素、农药、烃等

3.不可生物降解物质：

塑料、尼龙等

在污水处理厂，广泛应用作为有机污染物含量的指标。

污水一级处理、二级处理和三级处理的目的及借助手段：

一级处理：

主要通过过滤、沉淀等物理方法去除污水中粗大固形物及部分悬浮物。

浮油的刮除亦属此。

二级处理：

在一级处理基础上，主要去除水中有机物。

以生物法作为主要手段，亦有采用化学或者物理方法为主体的工艺。

三级处理：

使二级处理后的出水进一步净化，使各种有机无机污染物去除率达98%以上。

可采用物理、化学、生物等各种手段。

活性污泥法处理废水的剩余污泥比厌氧消化法多。

活性污泥法的基本要求：

1．养料：

工业废水中除有机物可供微生物之需外，其他养分，尤其是氮与磷素常感不足。

实践经验指出，水中5质量比以100:

5:

1为适宜，最低要求是100:

2:

0.5。

可以通过投加粪尿或将生活污水与工业废水混合处理，解决养料不平衡问题。

此外，尚需考虑水中所含有机物的浓度，一般而言，好养性生物处理法进水有机物浓度不宜超过5为500-1000，不低于50-100。

2．氧气：

一般认为曝气池中的溶解氧在1.5-3时较为适宜。

3．温度：

一般污水处理中起作用的是中温型微生物，其最适温度为25-32℃，低于10℃或过高温度不利于其活动。

4．：

细菌为主要作用生物时，6.5-8；真菌为主要作用生物，4-5。

5．有毒物质：

废水中的不同有毒物质有不同的容许浓度。

经过驯化的微生物能提高对毒物的耐受能力。

生物膜法净化废水的原理：

降解有机物的实质就是生物膜与水层之间多种物质的迁移与微生物生化反应的过程。

由于生物膜的吸附作用，其表面附着着一层很薄的水层，称之为附着水层。

它相对于外侧运动的水流——流动水层，是静止的。

这层水膜中的有机物首先被吸附在生物膜上，被生物膜氧化。

由于附着水层中有机物浓度比流动层中的低，根据传质理论，流动水层的有机物可通过水流的紊动和浓度差扩散作用进入附着水层，并进一步扩散到生物膜中，被生物膜吸附、分解、氧化。

同时，空气中的氧气不断溶入水中，穿过流动水层、附着水层进入好氧层中，为好氧微生物降解有机物创造条件。

微生物在分解有机物的过程中，本身的量不断增加，死的生物膜不断变厚，传递进来的氧很快被表层微生物消耗，内层的生物膜得不到氧的供应，厌氧微生物在生物膜内大量滋长，厌氧层便形成。

好氧层的厚度一般在2左右，有机物降解主要在好氧层内进行，好氧微生物的代谢产物（如水、二氧化碳）通过附着水层进入流动水层，并随气排走。

当厌氧层的厚度逐渐增加，并达到一定程度后，厌氧微生物的代谢产物也逐渐增加，这些产物必须要通过好氧层向外侧传递，由于气态产物的不断增加，大大减弱了生物膜在固体介质上的固着力，此时，生物膜已老化，容易从固体介质表面脱落下来，并随水流流向固液分离设施。

生物膜脱落后再重新形成新的生物膜，此过程交替进行。

法工序及其特点：

序批式活性污泥法的运行包括进水、反应、沉淀、排水、静置等5个工序。

氧化塘的净化污水原理：

氧化塘的基本原理是利用藻菌共生系统来分解水中污染物质，使之得到净化。

进入氧化塘的有机污染物被好氧微生物氧化分解，形成各种无机物如4+、43-、2；藻类可以利用这些无机物作养料，以太阳能为光源，合成自身的细胞，同时释放大量氧气供好氧微生物利用。

此外，在氧化塘的底层，还存在厌氧微生物的活动，通过无氧呼吸，生成2等物。

只要这个过程的各个环节保持良好的平衡，此生态系统就能相对稳定，污水得以不断净化。

A2脱氮除磷的工艺流程及其过程：

厌氧-缺氧-好氧工艺，即A2工艺由厌氧池、缺氧池、好氧池3个反应池组成，同时具有除磷和脱氮的功能。

在该工艺中，污水首先进入厌氧池，污水中的有机物在厌氧池中被厌氧菌转化为挥发性脂肪酸等，聚磷菌将其细胞内的聚磷酸盐分解并排入污水。

之后，污水进入缺氧池，在缺氧池内反硝化菌利用好氧池回流液中的硝酸盐和污水中的有机物进行反硝化，从而去除污水中的氮。

在好氧池内，微生物过量摄取污水中的磷，从而达到去除磷的目的。

沼气的主要成分是4和2

什么是污泥膨胀，简述生产上抑制丝状菌生长的方法有哪些？

污泥膨胀是指在曝气池运转过程中出现的污泥结构松散，沉降性能恶化，随水漂浮，溢出池外，进而引起出水水质的恶化的现象。

生产上常用的抑制丝状菌生长的方法:

1．投加化学药剂，如漂白粉、次氯酸钠、双氧水等。

2．调整水的酸碱度。

3．调整其他工艺条件，如改变供氧量、排泥量、进水流量等。

生物脱氮处理废水的基本原理

生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和3转化为N2和气体的过程。

废水中存在着有机氮、3、等形式的氮，而其中以3和有机氮为主要形式。

在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成3，而后经硝化过程转化变为，最后通过反硝化作用使转化成N2，而逸入大气。

由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。

由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。