环境工程微生物学章.doc

环境工程微生物学5~9章 微生物的生长繁殖与生存因子 1、微生物群的生长的研究方法 微生物的培养方法有分批培养和连续培养 -分批培养 分批培养是讲一定量的微生物接种在一个封闭的，盛有一定体积液体培养基的容器内，保持一定的温度，pH，溶解氧，微生物在其中生长繁殖，结果出现微生物的数量由少变多，达到高峰后又有多变少，甚至死亡的变化规律。这就是微生物的生长曲线。 -停滞期 特点：（1）代谢活跃，个体体积重量增大；（2）不立即进行分裂增殖，数量不变，甚至变少。 缩短或消除停滞期的方法：（1）采用处于高效菌群对数期的菌种；（2）增大接种量；（3）保持接种前后所处的培养介质和条件一致。 -对数期 特点：（1）繁殖速度最大；（2）平均代时最短；（3）形态、染色、生物活性都很典型。 -静止期 特点：（1）消耗了大量营养物质，代谢毒物增多；（2）死亡率=出生率。 -衰亡期 特点：死亡率出生率（相当于内源呼吸阶段） 连续培养 定义：是细胞培养对数期后，以一定速率流入新鲜培养基，并利用溢流方式等流出培养物，使容器内培养物或细菌达到动态平衡。微生物生长维持在某一对数生长期的生长速率。 -恒浊连续培养（细菌以最高生长速率生长） 恒浊连续培养是使细菌培养液的浓度恒定，以浊度为控制指标的培养方式。 -恒化连续培养（使细菌在低于最高生长速率的条件下生长繁殖） 恒化连续培养是维持进水中的营养成分恒定，以恒定流速进水，以相同流速流出代谢产物。 2、细菌生长曲线在污水生物处理中应用 -常规活性污泥法利用生长速率下降阶段的微生物，包括减速期、静止期。 -生物吸附法利用生长速率下降阶段的微生物。 -高负荷活性污泥法利用生长速率上升阶段（对数期）和生长速率下降阶段（减速期）的微生物。 -有机物含量低的污水，利用内源呼吸阶段（衰亡期）的微生物。 -为什么常规活性污泥法不利用对数生长期的微生物而利用静止期的？ （1）对数生长期的微生物虽然生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除污水中的有机物，但相应要求进水有机物浓度高，则出水的绝对值也相应提高，不易达到排放标准。（2）对数期的微生物生长繁殖旺盛，细胞表面的黏液层和荚膜尚未形成，不易自行凝聚成菌胶团，沉淀性能差，致使出水水质差。 3、微生物群的生长量的测定方法 -测定微生物总数（1）计数器直接计数（血球计数板或计数框）；（2）电子计数器计数（用于较大的微生物）；（3）染色涂片计数；（4）比浊法测定细菌悬浮液细胞数（用于观察和控制微生物的消长曲线） -测定活细菌数（1）稀释培养技术（主要适用于只能进行液体培养的微生物）；（2）过滤计数（对于含菌量少的水样）；（3）菌落计数（平板菌落计数应用最广泛）。 -计算生长量（1）测细胞干重；（2）测细胞含氮量确定细胞浓度；（3）测定DNA算出细菌浓度；（4）生理指标法。 4、废水生物处理过程中微生物的适宜温度 -温度（影响酶活性、细胞质的流动性、物质流动性） 根据温度不同，可将微生物分为：嗜冷菌，嗜中温菌，嗜热菌，超嗜热菌。 废水生物处理中微生物适宜温度在30度左右。 5、不同微生物所要求的pH值范围 -细菌和放线菌一般要求中性和偏碱性。 -酵母菌和霉菌要求在酸性和偏酸性环境中生活，最适pH范围在5~6。 6、污水生物处理的pH值范围 -净化污水的微生物适应pH的能力较强，曝气池中pH维持在6.5~8.5均可。 -在废水和污泥厌氧消化过程中，通常应控制pH为6.6~7.6，最好在6.8~7.2。 7、氧与好氧微生物、兼性厌氧微生物、厌氧微生物的关系 -好氧微生物 必须在有氧气的环境下生存，没有氧气就会死亡厌氧微生物 必须在无氧气的环境下生存，厌氧生物缺乏超氧化物歧化酶及过氧化氢酶兼性厌氧生物,当暴露于有氧气的环境之下，厌氧生物会死亡。 兼性厌氧生物 可以在有氧的环境中，利用当中的氧气进行有氧呼吸。但当在没有氧气的环境下，它们部份会进行发酵，而部份则进行无氧呼吸。b 化学诱变:使用最多的是烷化剂。c 复合处理及其协同效应。d 定向培育和驯化。 3、基因重组的几种手段 （1）杂交；（2）转化；（3）转导。 4、分子遗传学手段在环境保护中的应用 遗传工程在环境保护中的应用有着预见性，精确性，严密性。 质粒育种：质粒在基因工程中常被用作基因转移的运载工具。利用质粒的遗传性状，可利用质粒培育优良菌种。如多功能超级细菌的构建，解烷抗汞质粒菌的构建，脱色工程菌的构建，Q5T工程菌。 基因工程技术在环境保护中的应用 在环境保护方面，利用基因工程获得了分解多种有毒物质的新型菌种。若采用这种多功能的超级细菌可望提高废水生物处理的效果。如，除草剂2，4-D是一种致癌物质。美国现今已将2，4-D的基因片段组建到质粒上，姜质粒转移到快速生长的受体菌体内构建成高效降解2，4-D的功能菌施入土壤中，从而降低2，4-D的累积