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1、2019/8/23,1,第十一章 微生物与环境的 治理和保护,2019/8/23,2,第一节 微生物对土壤和水体污染的治理,一. 微生物对农药及其它化合物的降解 1.环境中的主要污染物 1).污染物是指人类在生产、生活中,排入大气、水体或土壤中的能引起环境污染,并对人和环境有不利影响的物质的总称. 2).分类:无毒污染物 有毒污染物 3).危害:对人体的慢性危害和急性危害,2019/8/23,3,2 生物修复 用生物的方法修复被人类长期生产生活所污染和破环的局部环境，使之重现生机的过程。 植物生物修复和微生物生物修复 微生物催化降解有机污染物，转化其他污染物从而消除污染的过程。,2019/8/
2、23,4,-生物降解biodegradation：生物（多指微生物）对环境物质的分解作用。 降解性质粒catabolic plasmids：是指一类编码有降解某些化合物代谢途径的质粒. 3.水体微生物的净化作用 水体微生物的净化作用，也即水体自净作用，是指水体中的微生物氧化分解（包括需氧分解和厌氧分解）有机污染物而使水质得到净化的过程。 4.土壤微生物的自净作用,2019/8/23,5,2. 农药 1) 农药是除草剂杀虫剂杀菌剂等化学试剂的总称. 2) 微生物降解农药的方式 作用方式 -直接作为碳源能源氮源而利用 -通过共同代谢作用而被降解 作用机理,2019/8/23,6,作用机理 微生物降
3、解许多结构复杂的农药是借助共代谢作用进行的。 共代谢是指微生物在其他因子的协同作用下降解某些污染物的现象。 # 依靠环境提供营养物质。 # 依靠其他微生物协同作用。 # 需有诱导物存在。,2019/8/23,7,3. 烃类化合物 1) .烃类降解的途径 烃类化合物包括分子量由16-1000左右的碳氢化合物，包括烷烃、烯烃、炔烃、脂环烃等等。 气体状态甲烷、乙烷、乙炔、乙烯等等 挥发性液体汽油、苯 固体石蜡,2019/8/23,8,1) 烃类降解的生化途径 微生物对烃化物的降解主要是在加氧酶的催化条件下，将分子氧参入到基质中形成一种含氧的中间产物，然后转化成其它物质参与代谢过程。 烷烃降解： 芳
4、烃的降解：,2019/8/23,9,2) 降解烃类的微生物 能降解烃类的微生物很多，据报道有100多种，包括细菌、放线菌、霉菌、酵母菌、藻类和蓝细菌。 多质粒超级菌 A. B. C. D. AA+B A+B+CA+B+C+D. 3）微生物对其他有机化合物的降解和转化 微生物能降解表面活性剂、多氯联苯、氰化合物等等有毒物质。 4）.微生物对重金属的转化,2019/8/23,10,第二节 微生物与农村有机废物的处理,一. 堆肥制作及其微生物学原理 1 定义：以植物秸杆，山青湖草等植物性物质为主，略加人畜粪尿，混合堆积，腐熟而成的有机肥料为堆肥。 2 原料分类： 1) 不易分解的物质 2) 促进分解
5、的物质 3) 吸水性强的物质。,2019/8/23,11,3 堆肥制作的传统方法 1) 原料的处理 2) 水分和通气 3) 堆制和泥封 4) 翻堆,2019/8/23,12,4 堆肥的微生物学过程 1) 发热阶段： 堆肥堆制初期，在好氧性条件下，好氧性微生物分解易分解的有机物质，产生大量的热，不断提高堆肥的温度叫- 2) 高温阶段： 发热阶段后，好热性微生物代替中温型微生物，大量生长繁殖，分解堆肥中复杂的有机物质而产热，使温度升至6070，维持一定时间。,2019/8/23,13,3) 降温阶段 随着大部分复杂的有机物已经分解，好热微生物活动减弱，温度逐渐下降，降至40以下，中温型微生物逐渐成
6、为优势，为- 4) 腐熟保肥阶段 堆肥腐熟以后，体积缩小，堆肥下降至 稍高于气温，压紧堆肥，造成厌氧状态，停止微生物的作用，为腐熟保肥阶段。,2019/8/23,14,5. 堆肥的生态和农业意义 1) 有利于保护环境； 2) 有益于生态农业的发展； 3) 堆肥的微生物是重要的资源库。 微生物的耐热性在实践中有重要的意义：,2019/8/23,15,二. 沼气发酵的微生物原理,1. 沼气发酵是在厌氧条件下，微生物分解转化动植物有机质产生可燃性气体的现象。 2. 沼气发酵中的微生物 a. 初级发酵菌 b. 氧化氢的甲烷产生菌 c.裂解乙酸的甲烷产生菌 d.次级发酵菌 e.同型乙酸产生菌(p.292
7、) 产甲烷细菌 -产甲烷菌的形态和分类 甲烷杆菌目 甲烷球菌目 甲烷微菌目,2019/8/23,16,-产甲烷菌的生理特征 常见的底物为H2/CO2、甲酸、甲醛、甲胺和乙酸等. -甲烷菌中与产甲烷有关的特殊辅酶 辅酶F420、辅酶M、甲烷碟呤MPT、 甲烷呋喃MFR(CO2还原因子CDR) -产甲烷的代谢途径 沼气发酵分为三个阶段（p.291),2019/8/23,17,第四节 微生物接种剂对环境的保护作用,一.微生物接种剂 直接应用微生物活体作为接种材料的一类制剂叫微生物接种剂。 菌剂用来提高土壤供肥能力并提高植物养料的接种剂。 1.接种剂的特点 （1）在单位面积上用量少。 （2）对植物有益
8、无害。 （3）对人畜无致病性，不污染环境。,2019/8/23,18,2.接种剂的生产,固体扩大培养 直接使用 或吸附18剂 原始菌种斜面菌种培养 保存 液体扩大培养 吸附剂的种类：草炭和土壤及添加剂：植物材料,惰性无机和有机材料。 3.接种剂的应用 （1）根瘤菌剂的应用,2019/8/23,19,a.应用的两种基本方法：种子拌菌，土壤混菌。 b. 影响固氮效果的环境条件 土壤水分 土壤反应 土壤无机氮含量 土壤磷，钾含量 （2）促生细菌剂 （3）菌根菌 （4）解磷微生物肥料 （5）硅酸盐细菌肥料,2019/8/23,20,4.微生物肥料的现状，需求和发展趋势 （1） 我国微生物肥料研究和开发
9、现状 a. 初步形成了微生物肥料产业，有一定的规模和水平。 b. 产品种类繁多，使用的菌种不断扩大。 c. 使用效果渐被农民认可,使用面积不断扩大。 d. 行业管理初步形成。 e. 少数产品进入了国际市场。 （2）微生物肥料的应用前景,2019/8/23,21,二 .微生物农药 1.定义：用于防治植物病虫害和消除杂草的微生物制剂。 2.特点：(生物农药与化学农药相比的特点) 1）对人畜，作物安全无害，无残毒。 2）不易使害虫产生抗药性，而且药效期长。 3）选择性强，专一的防治某种病虫害，不伤害天敌。,2019/8/23,22,3. 目前我国植病生防中存在的问题及解决途径 1)存在的问题: 研发
10、与生产脱节; 制剂化困难,产品质量稳定性差; 生产工艺落后,生产企业规模小; 应用推广难度大; 产品研究不深入. 2) 解决途径: 加大投入 搞好协作(研，企协作) 建立研发中心; 宣传提高认识. 4.微生物农药的种类 （1）微生物杀虫剂 细菌杀虫剂 真菌杀虫剂 病毒杀虫剂,2019/8/23,23,苏云金杆菌杀虫剂（研究及应用情况 起步阶段（19011952） Bacillus thuringiensis subsp.sotto 认识本质及实用化阶段（19531976） 开拓研究视野的阶段（1970） （2）农用抗菌素 a.作用机理 阻碍细胞壁的合成； 防碍正常的代谢作用； 影响细胞膜的通透性。,2019/8/23,24,。 b. 应用方法： 喷洒， 涂刷。 c. 常用的抗菌素： 春雷霉素（小金色链霉菌） 防治水稻稻瘟病 井冈霉素（吸水链霉菌） 防治水稻纹枯病 庆丰霉素 浏阳霉素 d. 生产工艺流程： 沙土管孢子斜面孢子摇瓶种子种子罐种子 发酵罐发酵发酵滤液浓缩液-成品,2019/8/23,25,二. 环境污染的生物修复,1.环境中的主要污染物 1).污染物是指人类在生产、生活中,排入大气、水体或土壤中的能引起环境污染,并对人和环境有不利影响的物质的总称. 2).分类:无毒污染物 有毒污染物 3).危害:对人体的慢性危害和急性危害,2019/8/23,26,