第十一章微生物與環(huán)境的治理和保護課件

1、第十一章 微生物與環(huán)境的治理和保護10/2/20221第十一章 微生物與環(huán)境的治理和保護9/24/20221第一節(jié) 微生物對土壤和水體污染的治理一. 微生物對農(nóng)藥及其它化合物的降解1.環(huán)境中的主要污染物1).污染物是指人類在生產(chǎn)、生活中,排入大氣、水體或土壤中的能引起環(huán)境污染,并對人和環(huán)境有不利影響的物質(zhì)的總稱.2).分類:無毒污染物 有毒污染物3).危害:對人體的慢性危害和急性危害10/2/20222第一節(jié) 微生物對土壤和水體污染的治理一. 微生物對農(nóng)藥及其2 生物修復(fù) 用生物的方法修復(fù)被人類長期生產(chǎn)生活所污染和破環(huán)的局部環(huán)境，使之重現(xiàn)生機的過程。 植物生物修復(fù)和微生物生物修復(fù) 微生物催化降

2、解有機污染物，轉(zhuǎn)化其他污染物從而消除污染的過程。10/2/202232 生物修復(fù)9/24/20223-生物降解biodegradation：生物（多指微生物）對環(huán)境物質(zhì)的分解作用。 降解性質(zhì)粒catabolic plasmids：是指一類編碼有降解某些化合物代謝途徑的質(zhì)粒.3.水體微生物的凈化作用 水體微生物的凈化作用，也即水體自凈作用，是指水體中的微生物氧化分解（包括需氧分解和厭氧分解）有機污染物而使水質(zhì)得到凈化的過程。4.土壤微生物的自凈作用 10/2/20224-生物降解biodegradation：生物（多指微生物2. 農(nóng)藥1) 農(nóng)藥是除草劑殺蟲劑殺菌劑等化學(xué)試劑的總稱.2) 微生物降

3、解農(nóng)藥的方式作用方式-直接作為碳源能源氮源而利用-通過共同代謝作用而被降解作用機理10/2/202252. 農(nóng)藥9/24/20225作用機理微生物降解許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的農(nóng)藥是借助共代謝作用進行的。共代謝是指微生物在其他因子的協(xié)同作用下降解某些污染物的現(xiàn)象。 # 依靠環(huán)境提供營養(yǎng)物質(zhì)。 # 依靠其他微生物協(xié)同作用。 # 需有誘導(dǎo)物存在。 10/2/20226作用機理9/24/202263. 烴類化合物1) .烴類降解的途徑烴類化合物包括分子量由16-1000左右的碳氫化合物，包括烷烴、烯烴、炔烴、脂環(huán)烴等等。氣體狀態(tài)甲烷、乙烷、乙炔、乙烯等等揮發(fā)性液體汽油、苯固體石蠟10/2/202273. 烴類化

4、合物9/24/202271) 烴類降解的生化途徑微生物對烴化物的降解主要是在加氧酶的催化條件下，將分子氧參入到基質(zhì)中形成一種含氧的中間產(chǎn)物，然后轉(zhuǎn)化成其它物質(zhì)參與代謝過程。烷烴降解：芳烴的降解：10/2/202281) 烴類降解的生化途徑9/24/202282) 降解烴類的微生物能降解烴類的微生物很多，據(jù)報道有100多種，包括細菌、放線菌、霉菌、酵母菌、藻類和藍細菌。多質(zhì)粒超級菌 A. B. C. D.AA+B A+B+CA+B+C+D.3）微生物對其他有機化合物的降解和轉(zhuǎn)化 微生物能降解表面活性劑、多氯聯(lián)苯、氰化合物等等有毒物質(zhì)。4）.微生物對重金屬的轉(zhuǎn)化10/2/202292) 降解烴類的

5、微生物9/24/20229第二節(jié) 微生物與農(nóng)村有機廢物的處理一. 堆肥制作及其微生物學(xué)原理 1 定義：以植物秸桿，山青湖草等植物性物質(zhì)為主，略加人畜糞尿，混合堆積，腐熟而成的有機肥料為堆肥。 2 原料分類： 1) 不易分解的物質(zhì) 2) 促進分解的物質(zhì) 3) 吸水性強的物質(zhì)。 10/2/202210第二節(jié) 微生物與農(nóng)村有機廢物的處理一. 堆肥制作及其微生物學(xué)3 堆肥制作的傳統(tǒng)方法 1) 原料的處理 2) 水分和通氣 3) 堆制和泥封 4) 翻堆10/2/2022113 堆肥制作的傳統(tǒng)方法9/24/202211 4 堆肥的微生物學(xué)過程 1) 發(fā)熱階段： 堆肥堆制初期，在好氧性條件下，好氧性微生物分

6、解易分解的有機物質(zhì)，產(chǎn)生大量的熱，不斷提高堆肥的溫度叫- 2) 高溫階段： 發(fā)熱階段后，好熱性微生物代替中溫型微生物，大量生長繁殖，分解堆肥中復(fù)雜的有機物質(zhì)而產(chǎn)熱，使溫度升至6070，維持一定時間。 10/2/202212 4 堆肥的微生物學(xué)過程9/24/2022123) 降溫階段 隨著大部分復(fù)雜的有機物已經(jīng)分解，好熱微生物活動減弱，溫度逐漸下降，降至40以下，中溫型微生物逐漸成為優(yōu)勢，為-4) 腐熟保肥階段 堆肥腐熟以后，體積縮小，堆肥下降至 稍高于氣溫，壓緊堆肥，造成厭氧狀態(tài)，停止微生物的作用，為腐熟保肥階段。10/2/2022133) 降溫階段9/24/2022135. 堆肥的生態(tài)和農(nóng)業(yè)

7、意義 1) 有利于保護環(huán)境； 2) 有益于生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展； 3) 堆肥的微生物是重要的資源庫。 微生物的耐熱性在實踐中有重要的意義：10/2/2022145. 堆肥的生態(tài)和農(nóng)業(yè)意義9/24/202214二. 沼氣發(fā)酵的微生物原理1. 沼氣發(fā)酵是在厭氧條件下，微生物分解轉(zhuǎn)化動植物有機質(zhì)產(chǎn)生可燃性氣體的現(xiàn)象。 2. 沼氣發(fā)酵中的微生物 a. 初級發(fā)酵菌 b. 氧化氫的甲烷產(chǎn)生菌 c.裂解乙酸的甲烷產(chǎn)生菌 d.次級發(fā)酵菌 e.同型乙酸產(chǎn)生菌(p.292)產(chǎn)甲烷細菌 -產(chǎn)甲烷菌的形態(tài)和分類 甲烷桿菌目 甲烷球菌目 甲烷微菌目 10/2/202215二. 沼氣發(fā)酵的微生物原理1. 沼氣發(fā)酵是在厭氧條件下

8、，微生-產(chǎn)甲烷菌的生理特征 常見的底物為H2/CO2、甲酸、甲醛、甲胺和乙酸等. -甲烷菌中與產(chǎn)甲烷有關(guān)的特殊輔酶 輔酶F420、輔酶M、甲烷碟呤MPT、 甲烷呋喃MFR(CO2還原因子CDR) -產(chǎn)甲烷的代謝途徑 沼氣發(fā)酵分為三個階段（p.291)10/2/202216-產(chǎn)甲烷菌的生理特征9/24/202216第四節(jié) 微生物接種劑對環(huán)境的保護作用一.微生物接種劑 直接應(yīng)用微生物活體作為接種材料的一類制劑叫微生物接種劑。 菌劑用來提高土壤供肥能力并提高植物養(yǎng)料的接種劑。 1.接種劑的特點 （1）在單位面積上用量少。 （2）對植物有益無害。 （3）對人畜無致病性，不污染環(huán)境。10/2/20221

9、7第四節(jié) 微生物接種劑對環(huán)境的保護作用一.微生物接種劑9/22.接種劑的生產(chǎn) 固體擴大培養(yǎng) 直接使用 或吸附18劑 原始菌種斜面菌種培養(yǎng) 保存 液體擴大培養(yǎng) 吸附劑的種類：草炭和土壤及添加劑：植物材料,惰性無機和有機材料。 3.接種劑的應(yīng)用 （1）根瘤菌劑的應(yīng)用 10/2/2022182.接種劑的生產(chǎn) a.應(yīng)用的兩種基本方法：種子拌菌，土壤混菌。 b. 影響固氮效果的環(huán)境條件 土壤水分 土壤反應(yīng) 土壤無機氮含量 土壤磷，鉀含量 （2）促生細菌劑 （3）菌根菌 （4）解磷微生物肥料 （5）硅酸鹽細菌肥料10/2/202219 a.應(yīng)用的兩種基本方法：種子拌菌，土壤混菌。 9 4.微生物肥料的現(xiàn)狀

10、，需求和發(fā)展趨勢 （1） 我國微生物肥料研究和開發(fā)現(xiàn)狀 a. 初步形成了微生物肥料產(chǎn)業(yè)，有一定的規(guī)模和水平。 b. 產(chǎn)品種類繁多，使用的菌種不斷擴大。 c. 使用效果漸被農(nóng)民認可,使用面積不斷擴大。 d. 行業(yè)管理初步形成。 e. 少數(shù)產(chǎn)品進入了國際市場。 （2）微生物肥料的應(yīng)用前景 10/2/202220 4.微生物肥料的現(xiàn)狀，需求和發(fā)展趨勢9/24/202二 .微生物農(nóng)藥 1.定義：用于防治植物病蟲害和消除雜草的微生物制劑。 2.特點：(生物農(nóng)藥與化學(xué)農(nóng)藥相比的特點) 1）對人畜，作物安全無害，無殘毒。 2）不易使害蟲產(chǎn)生抗藥性，而且藥效期長。 3）選擇性強，專一的防治某種病蟲害，不傷害天

11、敵。10/2/202221二 .微生物農(nóng)藥9/24/2022213. 目前我國植病生防中存在的問題及解決途徑 1)存在的問題: 研發(fā)與生產(chǎn)脫節(jié); 制劑化困難,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差; 生產(chǎn)工藝落后,生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小; 應(yīng)用推廣難度大; 產(chǎn)品研究不深入. 2) 解決途徑: 加大投入 搞好協(xié)作(研，企協(xié)作) 建立研發(fā)中心; 宣傳提高認識.4.微生物農(nóng)藥的種類 （1）微生物殺蟲劑 細菌殺蟲劑 真菌殺蟲劑 病毒殺蟲劑 10/2/2022223. 目前我國植病生防中存在的問題及解決途徑9/24/202蘇云金桿菌殺蟲劑（研究及應(yīng)用情況 起步階段（19011952） Bacillus thuringiensis subsp.sotto 認識本質(zhì)及實用化階段（19531976） 開拓研究視野的階段（1970）（2）農(nóng)用抗菌素 a.作用機理 阻礙細胞壁的合成； 防礙正常的代謝作用； 影響細胞膜的通透性。10/2/202223蘇云金桿菌殺蟲劑（研究及應(yīng)用情況9/24/202223 。 b. 應(yīng)用方法： 噴灑， 涂刷。 c. 常用的抗菌素： 春雷霉素（小金色鏈霉菌） 防治水稻稻瘟病 井岡霉素（吸水鏈霉菌） 防治水稻紋枯病 慶豐霉素 瀏陽霉素 d. 生產(chǎn)工藝流程： 沙土管孢子斜面孢子搖瓶種子種子罐種子 發(fā)酵罐發(fā)酵發(fā)酵濾液濃縮液-成品10/2/202224 。9