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1、2023/8/14,1,第十一章 微生物与环境的治理和保护,2023/8/14,2,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,2023/8/14,3,2 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。,2023/8/14,4,-生
2、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,2023/8/14,5,2.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,2023/8/14,6,作用机理微生物降解许多结构复杂的农药是借助共代谢作用进行
3、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。,2023/8/14,7,3.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,2023/8/14,8,1)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：芳烃的降解：,2023/8/14,9,2)降解烃类的微生物能降解烃类的微生物很
4、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,2023/8/14,10,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)促进分解的物质 3)吸水性强的物质。,2023/8/14,11,3 堆肥制作的传统方法 1)原料的处理 2)水分
5、和通气 3)堆制和泥封 4)翻堆,2023/8/14,12,4 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。,2023/8/14,13,3)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
6、保肥阶段。,2023/8/14,14,5.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：,2023/8/14,15,二.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)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,2023/8/14,16,-产甲烷菌的生理特征 常见的底物为H2/CO2、甲酸、甲醛
7、、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),2023/8/14,17,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）对植物有益无害。（3）对人畜无致病性，不污染环境。,2023/8/14,18,2.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
8、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,2023/8/14,19,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,2023/8/14,20,4.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
9、生物肥料的应用前景,2023/8/14,21,二.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。,2023/8/14,22,3.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
10、真菌杀虫剂 病毒杀虫剂,2023/8/14,23,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。,2023/8/14,24,。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,2023/8/14,25,二.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,2023/8/14,26,
