第十一章微生物与环境的治理和保护.pptx

2024/3/26 周二1第一节第一节 微生物对土壤和水体污染的治理微生物对土壤和水体污染的治理n一一.微生物对农药及其它化合物的降解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环境中的主要污染物1).污染物是指人类在生产、生活中污染物是指人类在生产、生活中,排入大气、排入大气、水体或土壤中的能引起环境污染水体或土壤中的能引起环境污染,并对人和环并对人和环境有不利影响的物质的总称境有不利影响的物质的总称.2).分类分类:无毒污染物无毒污染物 有毒污染物有毒污染物3).危害危害:对人体的慢性危害和急性危害对人体的慢性危害和急性危害2024/3/26 周二2n2 生物修复生物修复n 用生物的方法修复被人类长期生产生活所污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。染和破环的局部环境，使之重现生机的过程。n 植物生物修复和微生物生物修复植物生物修复和微生物生物修复 n 微微生生物物催催化化降降解解有有机机污污染染物物，转转化化其其他他污污染物从而消除污染的过程。染物从而消除污染的过程。2024/3/26 周二3n-生生物物降降解解biodegradation：生生物物（多多指指微微生生物）对环境物质的分解作用。物）对环境物质的分解作用。n 降降解解性性质质粒粒catabolic plasmids：是是指指一一类编码有降解某些化合物代谢途径的质粒类编码有降解某些化合物代谢途径的质粒.n3.水体微生物的净化作用水体微生物的净化作用 n 水水体体微微生生物物的的净净化化作作用用，也也即即水水体体自自净净作作用用，是是指指水水体体中中的的微微生生物物氧氧化化分分解解（包包括括需需氧氧分分解解和和厌厌氧氧分分解解）有有机机污污染染物物而而使使水水质质得得到到净净化的过程。化的过程。n4.土壤微生物的自净作用土壤微生物的自净作用 2024/3/26 周二4n2.农药农药n1)农药是除草剂杀虫剂杀菌剂等化学试剂的总农药是除草剂杀虫剂杀菌剂等化学试剂的总称称.n2)微生物降解农药的方式微生物降解农药的方式n作用方式作用方式n-直接作为碳源能源氮源而利用直接作为碳源能源氮源而利用n-通过共同代谢作用而被降解通过共同代谢作用而被降解n作用机理作用机理2024/3/26 周二5n作用机理作用机理n微生物降解许多结构复杂的农药是借助共代谢微生物降解许多结构复杂的农药是借助共代谢作用进行的作用进行的。n共代谢是指微生物在其他因子的协同作用下降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解某些污染物的现象。n#依靠环境提供营养物质。依靠环境提供营养物质。n#依靠其他微生物协同作用。依靠其他微生物协同作用。n#需有诱导物存在。需有诱导物存在。2024/3/26 周二6n3.烃类化合物烃类化合物n1).烃类降解的途径烃类降解的途径n烃类化合物包括分子量由烃类化合物包括分子量由16-1000左右的碳氢左右的碳氢化合物，包括烷烃、烯烃、炔烃、脂环烃等等。化合物，包括烷烃、烯烃、炔烃、脂环烃等等。n气体状态气体状态甲烷、乙烷、乙炔、乙烯等等甲烷、乙烷、乙炔、乙烯等等n挥发性液体挥发性液体汽油、苯汽油、苯n固体固体石蜡石蜡2024/3/26 周二7n1)烃类降解的生化途径烃类降解的生化途径n微生物对烃化物的降解主要是在加氧酶的催化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的中间产物，然后转化成其它物质参与代谢过程。程。n烷烃降解：烷烃降解：n芳烃的降解：芳烃的降解：2024/3/26 周二8n2)降解烃类的微生物降解烃类的微生物n能降解烃类的微生物很多，据报道有能降解烃类的微生物很多，据报道有100多多种，包括细菌、放线菌、霉菌、酵母菌、藻种，包括细菌、放线菌、霉菌、酵母菌、藻类和蓝细菌。类和蓝细菌。n多质粒超级菌多质粒超级菌 A.B.C.D.nAA+B A+B+CA+B+C+D.n3）微生物对其他有机化合物的降解和转化）微生物对其他有机化合物的降解和转化n 微生物能降解表面活性剂、多氯联苯、氰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。化合物等等有毒物质。n4）.微生物对重金属的转化微生物对重金属的转化2024/3/26 周二9第二节第二节 微生物与农村有机废物的处理微生物与农村有机废物的处理n一一.堆肥制作及其微生物学原理堆肥制作及其微生物学原理 1 定定义：以植物秸杆，山青湖草等植物性：以植物秸杆，山青湖草等植物性物物质为主，略加人畜主，略加人畜粪尿，混合堆尿，混合堆积，腐熟而，腐熟而成的有机肥料成的有机肥料为堆肥。堆肥。2 原料分原料分类：1)不易分解的物不易分解的物质 2)促促进分解的物分解的物质 3)吸水性吸水性强的物的物质。2024/3/26 周二103 堆肥制作的堆肥制作的传统方法方法 1)原料的原料的处理理 2)水分和通气水分和通气 3)堆制和泥封堆制和泥封 4)翻堆翻堆2024/3/26 周二11 4 堆肥的微生物学过程堆肥的微生物学过程 1)发热阶段：发热阶段：堆肥堆制初期，在好氧性条件下，好氧性堆肥堆制初期，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，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不断提高堆肥的温度叫-2)高温阶段：高温阶段：发热阶段后，好热性微生物代替中温型微发热阶段后，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，使温度升至物质而产热，使温度升至6070，维持一定，维持一定时间。时间。2024/3/26 周二123)降温阶段降温阶段 随着大部分复杂的有机物已经分解，好热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，降至微生物活动减弱，温度逐渐下降，降至40以以下，中温型微生物逐渐成为优势，为下，中温型微生物逐渐成为优势，为-4)腐熟保肥阶段腐熟保肥阶段 堆肥腐熟以后，体积缩小，堆肥下降至堆肥腐熟以后，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。微生物的作用，为腐熟保肥阶段。2024/3/26 周二135.堆肥的生态和农业意义堆肥的生态和农业意义 1)有利于保护环境；有利于保护环境；2)有益于生态农业的发展；有益于生态农业的发展；3)堆肥的微生物是重要的资源库。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：微生物的耐热性在实践中有重要的意义：2024/3/26 周二14二二.沼气发酵的微生物原理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。物有机质产生可燃性气体的现象。2.沼气发酵中的微生物沼气发酵中的微生物 a.初级发酵菌初级发酵菌 b.氧化氢的甲烷产生菌氧化氢的甲烷产生菌 c.裂解乙酸的甲烷产生菌裂解乙酸的甲烷产生菌 d.次级发酵菌次级发酵菌 e.同型乙酸产生菌同型乙酸产生菌(p.292)e.产甲烷细菌产甲烷细菌 -产甲烷菌的形态和分类产甲烷菌的形态和分类 甲烷杆菌目甲烷杆菌目 甲烷球菌目甲烷球菌目 甲烷微菌目甲烷微菌目 2024/3/26 周二15-产甲烷菌的生理特征产甲烷菌的生理特征 常见的底物为常见的底物为H2/CO2、甲酸、甲醛、甲胺、甲酸、甲醛、甲胺和乙酸等和乙酸等.-甲烷菌中与产甲烷有关的特殊辅酶甲烷菌中与产甲烷有关的特殊辅酶 辅酶辅酶F420、辅酶、辅酶M、甲烷碟呤、甲烷碟呤MPT、甲烷呋喃甲烷呋喃MFR(CO2还原因子还原因子CDR)-产甲烷的代谢途径产甲烷的代谢途径 沼气发酵分为三个阶段（沼气发酵分为三个阶段（p.291)2024/3/26 周二16第四节第四节 微生物接种剂对环境的保护作用微生物接种剂对环境的保护作用一一.微生物接种剂微生物接种剂 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。物接种剂。菌剂菌剂用来提高土壤供肥能力并提高植物养料的接用来提高土壤供肥能力并提高植物养料的接种剂。种剂。1.接种剂的特点接种剂的特点 （1）在单位面积上用量少。）在单位面积上用量少。（2）对植物有益无害。）对植物有益无害。（3）对人畜无致病性，不污染环境。）对人畜无致病性，不污染环境。2024/3/26 周二172.接种剂的生产接种剂的生产 固体扩大培养固体扩大培养 直接使用直接使用 或吸附或吸附17剂剂 原始菌种原始菌种斜面菌种培养斜面菌种培养 保存保存 液体扩大培养液体扩大培养 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。惰性无机和有机材料。3.接种剂的应用接种剂的应用 （1）根瘤菌剂的应用）根瘤菌剂的应用 2024/3/26 周二18 a.应用的两种基本方法：种子拌菌，土壤混应用的两种基本方法：种子拌菌，土壤混菌。菌。b.影响固氮效果的环境条件影响固氮效果的环境条件 土壤水分土壤水分 土壤反应土壤反应 土壤无机氮含量土壤无机氮含量 土壤磷，钾含量土壤磷，钾含量 （2）促生细菌剂）促生细菌剂 （3）菌根菌）菌根菌 （4）解磷微生物肥料）解磷微生物肥料 （5）硅酸盐细菌肥料）硅酸盐细菌肥料2024/3/26 周二19 4.微生物肥料的现状，需求和发展趋势微生物肥料的现状，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，有一定的初步形成了微生物肥料产业，有一定的规模和水平。规模和水平。b.产品种类繁多，使用的菌种不断扩大。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效果渐被农民认可,使用面积不断扩大。使用面积不断扩大。d.行业管理初步形成。行业管理初步形成。e.少数产品进入了国际市场。少数产品进入了国际市场。（2）微生物肥料的应用前景）微生物肥料的应用前景 2024/3/26 周二20二二.微生物农药微生物农药 1.定义：用于防治植物病虫害和消除杂草的微生定义：用于防治植物病虫害和消除杂草的微生物制剂。物制剂。2.特点：特点：(生物农药与化学农药相比的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。）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。）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）选择性强，专一的防治某种病虫害，不伤害天敌。害天敌。2024/3/26 周二213.目前我国植病生防中存在的问题及解决途径目前我国植病生防中存在的问题及解决途径 1)存在的问题存在的问题:研发与生产脱节研发与生产脱节;制剂化困难制剂化困难,产品质量稳定性差产品质量稳定性差;生产工艺落后生产工艺落后,生产企业规模小生产企业规模小;应用推广难度大应用推广难度大;产品研究不深入产品研究不深入.n2)解决途径解决途径:加大投入加大投入n 搞好协作搞好协作(研，企协作研，企协作)n 建立研发中心建立研发中心;宣传提高认识宣传提高认识.n4.微生物农药的种类微生物农药的种类n （1）微生物杀虫剂）微生物杀虫剂n 细菌杀虫剂细菌杀虫剂 真菌杀虫剂真菌杀虫剂 病毒杀虫剂病毒杀虫剂n 2024/3/26 周二22苏云金杆菌杀虫剂（研究及应用情况苏云金杆菌杀虫剂（研究及应用情况 起步阶段（起步阶段（19011952）Bacillus thuringiensis subsp.sotto 认识本质及实用化阶段（认识本质及实用化阶段（19531976）开拓研究视野的阶段（开拓研究视野的阶段（1970）（2）农用抗菌素）农用抗菌素 a.作用机理作用机理 阻碍细胞壁的合成；阻碍细胞壁的合成；防碍正常的代谢作用；防碍正常的代谢作用；影响细胞膜的通透性。影响细胞膜的通透性。2024/3/26 周二23。n b.应用方法：应用方法：喷洒，喷洒，涂刷。涂刷。n c.常用的抗菌素：常用的抗菌素：n 春雷霉素（小金色链霉菌）春雷霉素（小金色链霉菌）防治水稻稻瘟病防治水稻稻瘟病n 井冈霉素（吸水链霉菌）井冈霉素（吸水链霉菌）防治水稻纹枯病防治水稻纹枯病n 庆丰霉素庆丰霉素 浏阳霉素浏阳霉素n d.生产工艺流程：生产工艺流程：n 沙土管孢子沙土管孢子斜面孢子斜面孢子摇瓶种子摇瓶种子种种子罐种子子罐种子 发酵罐发酵发酵罐发酵发酵滤液发酵滤液浓缩浓缩液液-成品成品2024/3/26 周二24二二.环境污染的生物修复环境污染的生物修复1.环境中的主要污染物环境中的主要污染物1).污染物是指人类在生产、生活中污染物是指人类在生产、生活中,排入大气、排入大气、水体或土壤中的能引起环境污染水体或土壤中的能引起环境污染,并对人和环并对人和环境有不利影响的物质的总称境有不利影响的物质的总称.2).分类分类:无毒污染物无毒污染物 有毒污染物有毒污染物3).危害危害:对人体的慢性危害和急性危害对人体的慢性危害和急性危害2024/3/26 周二25