第七章 微生物的生态 贺根和（hegenhe@126.com）

被微生物侵蚀的城市 三百年前，为了更加便捷地与欧洲交易和交流，彼得大帝下令在波罗的海海岸的一个沼泽地区建立一个全新的城市—圣彼得堡。开凿运河以有助于排干沼泽地。如今，所有运河和小港依然存在并润湿着周围的土地。此外还存在着什么？ 大量适宜微生物生长的有机物—马粪、垃圾、人类排泄物。一些世界上最漂亮的、最独特建筑物的石基被这些有机物包围着。细菌和真菌不断侵蚀这些石基。圣彼得堡国家采矿协会的研究人员正在努力寻找拯救这些无价瑰宝的方法。 圣彼得堡滴血教堂

内容提要 第一节 生态系统 第二节 土壤微生物生态 第三节 空气微生物生态 第四节 水体微生物生态

第一节 生态系统 一、什么是生态系统？ 生态系统是在一定时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。 第一节 生态系统 一、什么是生态系统？ 生态系统是在一定时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。 生态系统=生物群落+环境条件

生态系统的组成部分有哪些？ 三大功能群 四个基本成分 ①生产者：自养生物，主要是 各种绿色植物，也包括蓝绿 藻和一些能进行光合作用的 细菌。 ②消费者：异养生物，主要指 以其他生物为食的各种动物。 ③分解者：异养生物、原生动 物及微型后生动物。把复杂 的有机物分解成简单无机物， 包括细菌、真菌、放线菌和 动物等。 能源 生物代谢物 媒质 基质 其他 ②生产者 ③消费者 ④分解者 (还原者) ①环境条件 生物成分 (生物群落)

几个基本概念 个体： 是指某一具体的生物单个个体，有其生长、发育、 繁殖和死亡的过程，是组成种群的单位。 种群： 是生活在同一特定空间的同一生物种的所有个体的集合体，是生物群落的组成单位。 群落： 生活在同一特定空间或区域的所有生物种群的聚合体，是生态系统的组成部分。

生态系统的结构 空间结构：三维 营养结构 食物链 食物网

一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后” 植物汁液 螳螂捕蝉，黄雀在后！哈！哈！ 蝉 (初级消费者) 螳螂 (二级消费者) 黄雀 (三级消费者) 鹰 (四级消费者) (顶极食肉动物)

生态系统是自然界的基本功能单元 基本功能： 生物生产 能量流动 物质循环 信息传递 生态系统的核心：生物群落

生态系统的功能 能量流动：生产者 → 消费者 → 分解者，单向 物质循环：生物 ← →环境，双向 能量流动：生产者 → 消费者 → 分解者，单向 物质循环：生物 ← →环境，双向 信息传递：包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等，构成信息网。有物理信息，例如声、光、颜色起吸引异性、种间识别、威吓、警告等信息作用；生物的酶、维生素、生长素、抗生素等是化学信息；有报警、集合、食物的信息作用；在同一种或不同种间还有行为信息。

生物圈：生存在地球陆地以上至海面以下各约 10km之间的范围，包括岩石圈、土壤圈、水圈和 大气圈内所有生物群落和人及它们生存环境的总 体。 （二）生物圈 生物圈：生存在地球陆地以上至海面以下各约 10km之间的范围，包括岩石圈、土壤圈、水圈和 大气圈内所有生物群落和人及它们生存环境的总 体。 小生态系统组成大生态系统，简单的生态系统构 成复杂的生态系统，形形色色、丰富多彩的生态 系统组成生物圈。 生物圈本身是一个巨大、精密的生态系统，是地 球上所有生态系统的总和。

二、生态平衡 生态平衡： 生态失调或生态平衡的破坏 是生态系统在一定时间内组成、结构和功能的相对稳定状 态，其物质和能量的输入输出接近相等，在外来干扰下能 通过自我调节（或人为控制）恢复到原初的稳定状态。 生态失调或生态平衡的破坏 外来干扰超越生态系统的自我控制能力而不能恢复到原初状态。 导致：各生物群落种类和数量减少，各群落间的数量比例失调，能量流动和物质循环发生障碍……

美丽的杀手—外来入侵种之殇 福寿螺： 凤眼莲/水葫芦： 薇甘菊： 1901年，作为观赏植物引入，上个世纪五六十年代被作为猪饲料推广。17个省份河道、湖泊和池塘中，覆盖率可达100%，导致大量水生动植物死亡。 薇甘菊： 20多年前，它作为护滩植物引入我国。如果听任它生长，几年间就能让整座山的植被全萎缩甚至死去。 近几年来，在珠江三角一带大肆蔓延。深圳。   福寿螺： 亚马孙河流域。作 为高蛋白质食物而 引入我国，现主要 分布于广东等地。 它能危害多种植物 其排泄物污染水体。 水稻。

狼又回来了 上世纪20年代，狼群从美国著名的黄石国家公园绝迹，正是 从那时起，白杨树和棉白杨树数量开始下降。70岁以上的大 树依然挺立，但小树却很少存活，因为新苗会迅速被不再害 怕食肉动物的食草动物的啃食难以生存，尤其是麋鹿，其数 量在狼群消失后已经失控 。 树木及灌木的死亡会使生态系统产生重大连锁反应，会造成 土壤冲蚀、海狸不再修筑水坝，食物炼瓦解，鸟类、昆虫、 鱼类及植物全都受到影响。 黄石公园于1995年从加拿大引进灰狼，希望帮助园内生态回 复到五十年前的自然平衡状态。如今有研究显示，狼群重返 黄石公园之后，白杨树已再现生机。

三、生态系统的分类 根据生存环境分：水体生态系统和陆地生态系统。细分：淡水 生态系统和海水生态系统。 根据生存环境分：水体生态系统和陆地生态系统。细分：淡水 生态系统和海水生态系统。 根据动态和静态分：河流生态系统和湖泊生态系统。 根据生物群落分：动物生态系统、植物生态系统及微生物生态 系统，在这些生态系统内又可根据生存环境或生物群落进一步细分。 微生物生态系统是各种环境因子如物理、化学及生物因子对微 生物区系(即自然群体)的作用和微生物区系对外界环境的反作用。 在作用和反作用的过程中，有物质循环和能量流动。不同类型的微 生物与不同环境组成各种生态系统。 土壤微生物生态系统； 空气微生物生态系统； 水体微生物生态系统。

第二节 土壤微生物生态 一、土壤的生态条件 二、微生物在土壤中的种类、数量和分布 三、土壤自净和污染土壤的微生物生态 四、土壤污染与土壤生物修复

第一节 土壤微生物生态 一、土壤的生态条件 营养：动植物残体、根系分泌物，人、动物排泄物; 第一节 土壤微生物生态 一、土壤的生态条件 营养：动植物残体、根系分泌物，人、动物排泄物; pH：3.5~8.5，多数5.5~8.5，或接近中性; 渗透压：0.3~0.6MPa，对微生物是等渗或低渗环境; 氧气和水：土壤具团粒结构，氧含量为土壤空气体积的7~8%；小孔隙起毛细管的作用，具有持水性; 温度：保温性较强，温度变幅小; 保护层：几毫米厚的表层土保护微生物免遭紫外辐射。

二、微生物在土壤中的种类、数量和分布 （一）种类和数量 土著微生物：authochthonous microorganism 土壤中的微生物可粗分为两大类：土著微生物、外来微生物。 土著微生物：authochthonous microorganism 指在给定的生境中生存、生长和进行活跃代谢的微生物，并且这些微生物能与来自其他群落的微生物进行有效的竞争，它从生理方面完全适应了这一生境的物化条件。 外来微生物：allochthonous microorganism 指来自于其他生态系统的微生物，这些微生物不一能在这一生境中长期生活下去。

（一）种类和数量 肥土：几亿~几十亿个/克；贫瘠土：几百万~几千万个/克 土壤中微生物的种类和数量受土壤中有机物含量和pH 的影响。 中性土、偏碱性土：适合细菌和放线菌生长 酸性土：适合霉菌和酵母菌生长 土壤中各种微生物数量：细菌＞放线菌＞真菌＞藻类＞原生动物＞微型后生动物。

3% 13% 14% 好氧菌70%

土壤细菌有自养型、异养型、好氧、厌氧以及土壤温度依赖型、嗜温和嗜热型。 除固氮菌、硝化菌和反硝化菌外，土壤中还含有能分解纤维素、蛋白质、果胶、丁酸和尿素等特殊物质的细菌。 土壤真菌主要是霉菌。菌丝和孢子主要存在于地表土。作用：分解植物组织；菌丝形成网状，使土壤松散 大多数土壤还可以找到少量蓝细菌、藻类、原生生物和病毒。

油田：以碳氢化合物为碳源的微生物居多（好氧 的烃类氧化菌、氢的氧化菌、硫化细菌、腐生菌以 及厌氧的硫酸盐还原菌、脱氧细菌、甲烷形成菌） （二）微生物在土壤中的分布 ——水平分布取决于碳源 油田：以碳氢化合物为碳源的微生物居多（好氧 的烃类氧化菌、氢的氧化菌、硫化细菌、腐生菌以 及厌氧的硫酸盐还原菌、脱氧细菌、甲烷形成菌） 森林土壤：分解纤维素的微生物 含动植、物残体多的土壤：氨化细菌、硝化细 菌

（二）微生物在土壤中的分布 ——垂直分布与紫外辐射的照射、营养、水、温度等因素有关 微生物数量 5 20 200 土壤深度(cm) 土壤的物理性质和土壤中的生物数量及种类存在很大的差异—即使土壤取样点仅相差几厘米

根际微生物:植物根围1.0cm范围内微生物。

真菌与植物根部形成的共生体，包括外生菌根和内生菌根。 菌根： 真菌与植物根部形成的共生体，包括外生菌根和内生菌根。

●根瘤：豆科植物与根瘤菌、非豆科植物与Frankia放线 ●豆科植物 ● 非豆科植物 Rhizobium Frankia ●根瘤：豆科植物与根瘤菌、非豆科植物与Frankia放线 菌形成的共生体。

三、土壤自净和污染土壤的微生物生态 （一）土壤自净 1、定义 2、影响因素 土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程。 2、影响因素 土壤中微生物的种类、数量和活性； 土壤结构、通气状况等理化性质。

（二）污染土壤的微生物生态 污（废）水长期灌溉会引起土壤“土著”微生物 区系和数量的改变，一部分微生物不能适应而死亡， 一部分微生物产生适应性，并诱导产生分解各种微 生物的新品种。 土壤中的微生物能够吸收、分解或生物转化污染 物，改变污染物状态，降低毒性。 应用注意： ——污（水）灌溉不超过土壤自净能力 ——有毒废水不可农田灌溉和土地处理 ——工业废水灌溉非食用的经济作物

四、土壤污染与土壤生物修复 （一）土壤污染及其不良后果 1.土壤污染源 污、废水（含有机毒物和重金属）农田灌溉 污、废水土地处理 固体废物填埋堆放、填埋等的渗滤液 地下储油罐泄露 喷洒农药

土壤污染物的来源

2. 土壤污染有哪些不良后果？ 毒害植物和微生物，破坏土壤生态平衡； 有毒、有害污染物通过食物链或水循环危害人类； 病原微生物通过各种途径转移到水体，进而进入人体，危害人类。

生物修复技术修复土壤比其他方法更经济、处理效果好…… （四）土壤修复 定义 利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢复其天然功能。 生物修复技术修复土壤比其他方法更经济、处理效果好……

1. 土壤生物修复的工作步骤 污染土壤的本底资料调查 技术查询 选择技术路线 进行可行性试验（小试或中试） 实际工程设计

① 污染土壤的本底资料调查 污染物的种类和化学性质，在污染现场中的分布和 浓度，受污染的时间； 污染物的种类和化学性质，在污染现场中的分布和 浓度，受污染的时间； 当地正常情况下和受污染后微生物的种类、数量和 活性及在土壤中的分布，分离鉴定微生物的属种， 检测微生物的代谢活性，从而确定该地区是否存在 适于完成微生物修复的微生物种群； 受污染现场的地理、水文地质和气象条件以及空间 因素； 有关的管理法规，确定净化的目标。

② 技术查询 ③ 选择技术路线 在掌握污染现场的情况后，向有关信息中心咨询是否在相似的情况下进行过微生物修复处理。 对包括微生物修复在内的各种修复技术以及它们可能的组合进行全面客观的评价，列出可行的方案，并确定最佳技术，必要时进行可处理性试验。

④进行可行性试验（小试或中试） 提供污染物在微生物修复过程中的行为和归宿的数据，评价表层和深层土壤中微生物修复所能达到的速度和程度，用以评估微生物修复技术的可行性和局限性，规划保持微生物修复系统中微生物活性最大的策略。

⑤实际工程设计 当小试、中试试验均表明微生物修复技术在技术和经济上可行，就可以进行微生物修复的具体工程设计，包括处理设备、井位和井深、营养物和氮源（或其它电子受体）等。

（4）微生物的环境因子：适量的水、pH和温度 2. 土壤生物修复技术的关键 （1）微生物种 ①土著菌种——“原有的” 外来微生物——“筛选培训过的” 基因工程菌——“新的” （2）微生物营养：保证合适的C：N：P比 （3）溶解氧：人工充氧增加土壤溶氧浓度 （4）微生物的环境因子：适量的水、pH和温度

3. 常用土壤生物修复技术 （1）原位修复 （2）生物通风 （3）挖掘堆置处理 （4）堆置处理法 （5）生物反应器处理 （6）厌氧生物修复法 3. 常用土壤生物修复技术 （1）原位修复 （2）生物通风 （3）挖掘堆置处理 （4）堆置处理法 （5）生物反应器处理 （6）厌氧生物修复法 （7）植物修复技术

3. 常用土壤生物修复技术 （1）微生物修复技术 原位生物修复 异位生物修复 （2）植物修复技术

（1）微生物修复技术 原位微生物修复 原理：不需将土挖走, 向污染区投放氮、磷等 营养物质和供氧, 促进土壤中土著微生物代谢 活性。为提高处理效果,接种经驯化培养高效 微生物菌株,利用其代谢作用降解污染物。 包括: 生物通风法、生物搅拌法、泵处理法。 特点：工艺简单、费用低，但处理速度较慢 （4-6个月）。

受油污染土壤修复--原位生物修复 在修复区钻井：适用污染时间较长、稳定或受污面积较大地区。 一是注水井：将接种微生物、水、营养和空气等注入土壤； 二是抽水井：抽取地下水到地面，使地下水流动，促进微生物和营养运输，保持氧气供应。 注水井 抽水井

印第安纳州原位修复

注入H2O2

生物通风—改进和强化的原位处理技术 生物通风法（bioventing） 主要用于修复挥发性有机污染的地下水水层上部通气层的土壤。 这种处理要求土壤具有多孔结构以利于微生物的快速生长。另外，污染物应具有一定的挥发性才适合于通过真空抽提加以去除。 生物通气法的主要制约因素是影响氧和营养物迁移的土壤结构，不适的土壤结构会使氧和营养物在到达污染区之前被消耗。

生物通风原位处理方式示意图

回收气 处理 回收井

异位微生物修复 原理：要求把污染的土挖出,集中进行生物降解. 包括:预制床法、土壤耕作法、堆置处理法、生物反应器法、厌氧生物修复法。

异位微生物修复 土地耕作法法（land farming） 是对污染土壤进行生物耕犁处理。 在处理过程中施加肥料、灌溉、石灰，从而尽可能的为微生物代谢提供一个良好的环境。使其有充足的营养、水分和适宜的PH，保证生物降解在土壤的各个层面上都能发生。 优点是简单经济、但污染物有可能从处理地转移。 一般污染土壤的渗滤性较差，土层较浅，污染物有比较容易降解的情况。

异位微生物修复 挖掘堆置法 挖掘堆置法系统示意图

异位微生物修复 堆制处理法 or 堆肥法（composting） 是处理固体废弃物的传统技术，同于受石油、洗涤剂、多氯烃、农药等污染土壤的修复处理。 将污染土壤和水（达到至少35%含水量）、营养物、泥炭、稻草和动物肥料混合后，使用机械或压气系统充氧，同时以石灰调节PH。 堆肥法包括：风道式堆肥处理、好气静态堆肥处理、机械堆肥处理。

异位微生物修复 生物反应器法（bioreactor） 把污染物转移到反应器中完成微生物代谢过程。 使用于地表土和水体的污染。 类型：土壤泥浆生物反应器（soil slurry bioreactor） 预制床反应器（prepared bed reactor）

异位微生物修复 厌氧处理 对某些具有高氧化状态的污染物的降解，比好氧处理更为有效。（如三硝基甲苯、PCB等） 总体来说，好氧处理在生物修复中使用比厌氧处理广泛。 严格的厌氧条件难于达到，厌氧过程中会产生一些毒性更大、难降解的中间产物，厌氧发酵的最终产物是H2S和CH4也存在毒性和风险。

第三节 空气微生物生态 一、空气的生态条件 紫外线、干燥、温度变化大、缺乏营养等， 这些特点决定了空气不是微生物生长繁殖的场所。 二、空气微生物的种类、数量和分布 1.空气中的微生物来源于： 土壤（飞扬的尘土把微生物带至空中）； 水体（水面吹起的小水滴）； 人和动物（皮肤脱落物、呼吸道等）

不同场所上空微生物的数量（单位：个/m3空气） 畜舍 宿舍 城市 街道 市区 公园 海洋 上空 北纬80° 微生物 1～2×106 2×104 5×103 200 1～2

2.空气中的微生物只是短暂停留，是可变的，没有固定类群。 3.在空气中存活的微生物，主要是有芽孢的细菌、有孢子的霉菌、放线菌及各种胞囊。 4.取决于多种因素的影响：空气的相对湿度、紫外线、尘土颗粒的数量和大小以及微生物本身的性质。 也与环境卫生状况有关，如绿化。

三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术 空气是人类与动植物赖以生存的极重要因素，也是 传播疾病的媒介。为了防止疾病传播，提高人类的健 康水平，要控制空气中微生物的数量。 空气污染指示菌：咽喉正常菌丛中的绿色链球菌； 空气中细菌总数作为卫生指标。 《室内空气中细菌总数卫生标准》 撞击法： ≤4000 CFU/m3； 沉降法： ≤45 CFU/m3

如何获得清洁空气？ 绿化环境和搞好室内外环境卫生； 采用生物洁净技术净化空气（备有高效过滤器的 空气调节除菌设备）； 采用生物洁净技术净化空气（备有高效过滤器的 空气调节除菌设备）； 生物洁净室还要对室内器物进行消毒及无菌操作； 生物洁净室也没有统一标准，大多数国家采用美国 1967年颁发的航空宇宙局(NASA)标准。该标准要 求严格，对民用生物洁净环境要求可能过高。

空气微生物卫生标准可以浮游细菌数为指标或以降落细菌数为指标。 飘浮在空气中的细菌称浮游细菌。浮游细菌附着在尘粒上，故浮游细菌的数量与尘粒的数量和粒径有关。浮游细菌在一定条件下缓慢地降落下来成为降落菌。它的数量取决于浮游细菌的数量，浮游细菌和降落菌有一定关系。

四、 空气微生物检测 （一）空气微生物的测定方法 评价空气的清洁程度，需要测定空气中 的微生物数量和空气污染微生物。测定的细菌指 标有细菌总数和绿色链球菌，在必要时则测病源 微生物。

1. 固体法 落菌数（平皿落菌法） 1.将营养琼脂培养基融入无菌平皿中制成平板； 2.将它放在待测点（通常设5个测点），打开皿 盖暴露于空气中5～10min，待空气微生物降落 在平板表面； 3.盖好皿盖，置于培养箱中培养48h后取出，计 菌落数即落菌数。

撞击法 1.用吸风机或真空泵将含菌空气以一定流速穿过狭缝，菌落被吸到营养琼脂培养基平板上。平板以一定转速旋转。 2.通常平板转动一周，取出置于37℃恒温培养箱中培养48h，计算含菌量 安德森采样器：http://hjwsw.712100.cn/show.php?articleid=129

2. 液体法 将一定体积的含菌空气通入无菌蒸馏水或无菌 液体培养基中，依靠气流的洗涤和冲击使微生 物均匀分布在介质中。 将一定体积的含菌空气通入无菌蒸馏水或无菌 液体培养基中，依靠气流的洗涤和冲击使微生 物均匀分布在介质中。 取一定量的菌液涂布于营养琼脂平板上 置于37℃恒温培养箱中培养48h，取出计菌落数 试计算：10m3空气通入100mL无菌水，取1mL菌液 涂布于平板上，若长出100个菌落，请问1m3空气 含有多少个细菌？ 100*100/10=1000CFU/m3

（二）空气微生物的检测点数 以20～30个测点数为宜，最少测点数为5～6个 （三）空气微生物的培养温度和时间 细菌： 37℃，48h； 真菌：25℃, 96h （四）浮游菌最小采样量和最小沉降面积 为了避免出现“0”粒的概率（P254）

五、军团菌病 军团菌是空调病病原菌之一。主要通过空气传播，引起人得肺炎型军团菌病（病情重）和非肺炎型军团菌病（病情较轻）。 夏、秋易爆发流行； 初发症状：全身不适、疲乏、肌肉酸痛、头痛、发热、咳嗽、胸痛、咳血、呼吸困难等…..

建筑病 美国EPA估计约有3000~7500万的美国工人因为他们工作的建筑物而得病。被称为建筑病综合症（SBS），表现为：头痛、头晕、恶心、眼灼、流鼻血等…. 如何知道SBS症状的元凶是建筑物而不是感冒、过敏或其他疾病呢？当你在一栋建筑物内停留时间越长，病症越重，而离开时，病症又有所改善，那就该好好检查这栋建筑物了。 很多SBS病例与通风系统有关。污染物、灰尘、霉菌、建筑材料颗粒和其他屑粒都会沉积在 通风滤网上…..;而且霉菌、真菌、细菌 可能在通风系统大量繁殖，并以悬浮 颗粒形式传播…..

第四节 水体微生物生态 水体：天然水体和人工水体 一、水体中的微生物来源： 水体中固有的； 来自土壤（径流）； 生产和生活 （废弃物）； 空气（降雨等）。 水体中的微生物种类很多，微生物在水体中的分 布和数量受水体类型、有机物的含量、微生物的拮 抗作用、雨水冲刷、河水泛滥、工业废水、生活污 水的排放量等因素的影响。

二、 水体的微生物群落 （一）海洋中的微生物群落 1、种类：多数是嗜盐菌 2. 分布 水平分布：沿海带，海水中含有大量有机物，温度适宜，每毫升海水含菌10，0000个。外海带，每毫升含菌10～250个。 海洋微生物的水平分布受内陆气候、雨量、潮汐的影响。

3. 海洋微生物群落的生态特征 垂直分布： 表层（0～10m）：藻类 中层（5～50m）：微生物数较多；兼性厌氧菌 底层：数量随深度减少；厌氧菌及硫酸还原菌 3. 海洋微生物群落的生态特征 海水的盐质量浓度高约30g/L，所以海洋微生物大多是耐盐或嗜盐的，有的还能耐高渗透压。 海洋微生物还耐高的静水压力，甚至嗜高静压力。

4.分类 按栖息地分为（ P257） 底栖性细菌：因海底地质结构和有机物 含量的不同而异； 浮游性细菌：有鞭毛，自由生活 附着性细菌：附着于动、植物体上，异养菌

（二）淡水微生物 1、来源：土壤、空气、污水及有机残体 2、种类：与土壤相近 3、影响微生物在淡水中分布的因子：营养物质、温度、溶解氧、pH等。 浸入小河里的载玻片上的发育形成的小菌落

水体不同层次微生物分布 层次化湖泊生态 阳光 表层输入(河流) 产氧光合 动物、原生动物、好氧细菌 嗜甲烷菌、无机化能细菌 不产氧光合 发酵 厌氧呼吸菌 产甲烷菌 沉积物 厌 氧 层 好 氧 层 表层输出 蓝细菌、藻、水生植物

二、水体自净和污染水体微生物生态 （一）水体自净 1．概念 河流（水体）接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的和水生物(微生物、动物和植物)等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态，叫作水体自净。 任何水体都有其自净容量。自净容量是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的最大数量。

———自然净化 物理作用：稀释、沉淀 （强） 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱） 生物作用：生物降解（食物链） （强）

2．自净过程 a 污染物排入水体后被水体稀释，有机和无机固体物沉降至河底 b 水体中好氧细菌利用溶解氧把有机物分解为简单有机物和无机物 c 水体中的溶解氧逐渐恢复 d 自净过程完成

a.物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底； 水体自净过程主要包括两种作用： a.物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底； b.生物作用 溶氧↓ 溶解氧↑ 好氧菌↑ 好氧菌↓ 有机物降解 厌氧菌↑ 自然溶氧、藻类产氧

通过下图，请解释河流污染与自净过程 污水

河流污染对水生生物的影响

3．衡量水体自净的指标 （1）P/H指数：P代表光合自养型微生物，H代表 异养型微生物，两者的比即P/H指数。 P/H指数 反映水体污染和自净程度。 水体刚被污染，水中有机物浓度高，异氧型微 生物大量繁殖， P/H指数低，自净的速率高； 在自净过程中，有机物减少，异养型微生物数 量减少，光合自养型微生物数量增多， P/H指数 升高，自净速率逐渐降低，在河流自净完成后， P/H指数恢复到原有水平。

（2）氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线。 水中溶解氧的来源有哪些？ 由空气中的氧溶于水而得到补充： 光和自养型微生物的光和作用放出氧得到补充。

为什么DO昼夜变化幅度能较好地反映水中微生物群落的组成？ 污染河流中氧浓度昼夜变化示意图

思考： 一生活污水排污口直排入某天然河流，请问，在该河流自净过程中，以下指标如何变化？ 指标 自净初期 自净末期 有机碳 DO P/H 光能自养微生物 异养型微生物

1. 污化系统 : 是水体污染程度的划分系统。通常将水 体污染水体划属为不同的污染带类型。 污化系统表（1） （二）污染水体的微生物生态 1. 污化系统 : 是水体污染程度的划分系统。通常将水 体污染水体划属为不同的污染带类型。 污化系统表（1）

颤蚯蚓是后生动物蠕虫中的一种，与陆地上的蚯蚓从体态和习性上都十分相似，他们也是环节动物，栖息于水底污泥中，与蚯蚓类似吞食污泥故俗称水蚯蚓，与蚯蚓不同的是，他们体表多毛。

污化系统表（2）

天蓝喇叭虫 椎尾水轮虫 栉虾

污化系统表（3）

变异直链硅藻 水花束丝藻 梭裸藻 短棘盘星藻

污化系统表（4）

前节晶囊轮虫 蚤状水蚤 大型水蚤 鱼腥蚤 玫瑰旋轮虫

2．水体有机污染指标 （1） BIP指数 BIP=B/(A+B)×100% 其中：A为有叶绿素的微生物数，B为无叶绿素的微生物数。所以BIP的含义是无叶绿素的微生物数占总微生物数的百分比。 BIP值 0-8 清洁水 8-20 轻度污染水 20-60 中度污染水 60-100 严重污染水

（2）细菌菌落总数（CFU） 细菌菌落总数是指1ml水样在营养琼脂培养基中，于37℃培养24h后所生长出来的细菌菌落总数。它用于指示被检的水源水受有机物污染的程度，为生活饮用水作卫生学评价提供依据。 在我国规定1ml生活饮用水中的细菌菌落总数在100个以下。

（3）总大肠菌群（大肠菌群、大肠杆菌群） 用以间接指示水体被粪便污染的一个指标。 大肠菌群是人肠道中正常寄生菌，为什么大肠菌群被选作致病菌的间接指示菌？ 原因：水源中的人类病原体一般来自人类粪便污染。当水被粪便污染后，任何通过粪便离开人体的病原体（许多细菌和病毒，还有原生动物）都可能在水中出现。如伤寒沙门氏菌、霍乱弧菌、副溶血弧菌等。而且检验技术较简便，因而被选中，一直沿用至今。 我国规定1L生活饮用水中的总大肠菌群数在3个以下。

三、水体富营养化 （一）水体富营养化的概念和发生 水体从贫营养向富营养的发展，是一个自然的、缓 慢的过程。在天然情况下，需要千百万年的时间。 由于某些因素，特别是人类的活动，使营养物质 大量进入水体，促使水体中的藻类过量繁殖，造成 水体出现富营养化。在淡水水体中称为“水华”， 在海水中为“赤潮”。

富营养化的危害： 富营养化中过量的营养元素有哪些？ 氮和磷。在水体中，氮和磷通常是藻类生长的限制因子，当氮和磷的浓度增加，就会造成藻类的大量繁殖。 与富营养化有关的藻类主要是蓝藻中的微囊藻属、腔球藻属和鱼腥藻属等。 富营养化的危害： 代谢活动消耗溶解氧、覆盖在水面（大气中的氧不易溶于水），造成水体缺氧，鱼类等无法生存； 藻类分泌有毒物质，死亡腐败等，影响水质； 加剧水体底部的厌氧发酵，相应引起微生物种群、群落的演替。

（二）水体富营养化的评价 常用的方法有： 观察蓝藻等指示生物； 测定生物量； 测定原初生产力； 测定透明度； 测定N、P等营养物质。 AGP（藻类潜在生产力的测定）：把特定的 藻类接种在天然水体或污水中，在一定的光照度和 温度条件下，使藻类增长到稳定期为止，通过测 干重或细胞数来测量其增长量。

如何防治水体富营养化？ 防止天然水体富营养化的根本措施是将各种污水和 废水中的氮和磷的排放量控制在低水平。 防止天然水体富营养化的根本措施是将各种污水和 废水中的氮和磷的排放量控制在低水平。 生活污水处理厂出水氨氮<15mg/L、TP<0.1mg/L。

作业：P266 第10题