微 生 物 與 環(huán) 境 保 護(hù)

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1、微生物與環(huán)境保護(hù)微生物與人類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)中的清道夫—分解者植物、動(dòng)物和微生物。微生物則通過(guò)分解動(dòng)、植物的殘?bào)w或腐植質(zhì)獲得能量和營(yíng)養(yǎng)來(lái)合成自身，同時(shí)將有機(jī)物分解成可供植物利用的無(wú)機(jī)化合物，是生態(tài)系統(tǒng)中的分解者（digester）。微生物可以把地球上死亡的動(dòng)植物殘?bào)w清掃得干干凈凈，將有機(jī)體分解成生產(chǎn)者生長(zhǎng)所需要的元素，所以微生物被看成是生態(tài)系統(tǒng)中的“清道夫”。我們可以設(shè)想，如果沒(méi)有微生物的分解作用，地球上的動(dòng)、植物殘?bào)w和有機(jī)物將得不到分解，那么至今為止幾十億年來(lái)生命活動(dòng)的結(jié)果，將是把地球上所有的生命構(gòu)成元素以動(dòng)植物殘?bào)w的形式堆積起來(lái)

2、，植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)將會(huì)枯竭，生產(chǎn)者將不能生產(chǎn)，消費(fèi)者將得不到食物，地球上的生命也就無(wú)法維持了。因此，微生物的分解作用是地球上生命波浪式發(fā)展、螺旋式進(jìn)化的原動(dòng)力之一。甲烷菌電鏡照片光合菌照片生態(tài)系統(tǒng)平衡及其失調(diào)生態(tài)系統(tǒng)是由各類(lèi)生物共同組成的生物群落（bioflora）或生物系統(tǒng)（livingthings’system）與環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)成的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的一個(gè)不斷更新和變化的開(kāi)放系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)需要不斷從外界獲取物質(zhì)和能量，經(jīng)生理代謝過(guò)程又向環(huán)境放出物質(zhì)和能量，處于相對(duì)的動(dòng)態(tài)平衡之中。這個(gè)過(guò)程與具體的時(shí)間和空間相關(guān)聯(lián)，并能在一定程度

3、和范圍內(nèi)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)和控制。赤潮是海洋水體里的顯微藻類(lèi)，主要是裸甲球藻或其它藻類(lèi)在短時(shí)間內(nèi)大量繁殖的結(jié)果。引起赤潮的藻類(lèi)繁殖到一定的密度時(shí)往往使一塊一塊的海水出現(xiàn)異常的顏色，由于通常為紅色，所以稱(chēng)為“赤潮”。在內(nèi)陸湖泊中由于藍(lán)藻等藻類(lèi)的突然增殖和過(guò)量生長(zhǎng)而出現(xiàn)水華（waterfloom）現(xiàn)象。如云南昆明市內(nèi)的著名風(fēng)景點(diǎn)滇池，在80年代以前，池水清澈，水體的氮、磷等標(biāo)示富營(yíng)養(yǎng)化的指標(biāo)很低，根本就沒(méi)有發(fā)生過(guò)水華。但是進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，由于滇池周?chē)I(yè)生產(chǎn)區(qū)域的不斷擴(kuò)充，每年從這些工廠中排入的污水不斷增加，使得滇池水體的氮

4、、磷含量、富營(yíng)養(yǎng)化程度也不斷提高。因而不僅發(fā)生了水華，而且每年發(fā)生的次數(shù)越來(lái)越多。在滇池藍(lán)藻水華收集區(qū)里，自動(dòng)吸藻器在吸取厚達(dá)5厘米的微囊藻水華?！暗岢厮{(lán)藻水華污染控制技術(shù)研究”課題的負(fù)責(zé)人、?我國(guó)著名藻類(lèi)專(zhuān)家、中科院水生生物研究所研究員劉永定在滇池采集藍(lán)藻水華樣品。中科院水生所“滇池藍(lán)藻水華污染試驗(yàn)技術(shù)研究”課題組示范區(qū)6.1平方公里的滇池水面在治理中水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)，成群的紅嘴鷗飛至湖面捕食、嬉戲。微生物抗毒微生物個(gè)體微小、繁殖迅速、數(shù)量巨大、代謝能力強(qiáng)速度快、易于突變，它們較其它生物更易適應(yīng)環(huán)境。當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化，例如有

5、新的化合物存在時(shí)，某些微生物能逐步發(fā)生改變以適應(yīng)環(huán)境的變化。它們可能通過(guò)自然突變形成新的突變種，也可能通過(guò)在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生新的功能而適應(yīng)新環(huán)境。這些特征使得微生物成為污染物降解中的主力軍。當(dāng)前已知的環(huán)境污染物質(zhì)達(dá)數(shù)百萬(wàn)種，其中包括有機(jī)污染物如塑料、尼龍等“白色污染”類(lèi)；農(nóng)藥（殺蟲(chóng)劑、除草劑）、染料等難降解類(lèi)；抗生素類(lèi)；石油及石化產(chǎn)品類(lèi)等等。無(wú)機(jī)污染物有氨、硝酸鹽、汞、砷等等。在自然條件下，有些人工合成的大分子化合物不能被微生物降解（如塑料薄膜類(lèi)的“白色污染”），有些能被降解但速度很慢（如各種染料和農(nóng)藥）?，F(xiàn)在人們通過(guò)生物技術(shù)，例

6、如人工篩選或者基因改良可以得到比野生菌株降解效率提高很多的優(yōu)良菌株，從而為治理環(huán)境污染物提供了重要的工具。微生物在與環(huán)境污染物的相互作用中不是完全被動(dòng)的，很多微生物在與環(huán)境的相互作用中有積極主動(dòng)的一面。像不少致病性細(xì)菌對(duì)青霉素具有抗藥性一樣，很多微生物對(duì)各種重金屬污染也有抗性。微生物能抵抗重金屬毒性原因有下面幾種：1、減少吸收，使微生物細(xì)胞內(nèi)的重金屬含量保持在很低的水平而不產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞的毒害作用。如一種金黃色葡萄球菌對(duì)Cd2+的抗性就是如此。2、增加排出，有些微生物可以通過(guò)主動(dòng)的方式把細(xì)胞內(nèi)的重金屬離子排出細(xì)胞外，從而維持細(xì)胞

7、內(nèi)的低含量水平。如一種芽孢桿菌對(duì)銅的抗性。3、氧化還原作用，很多微生物可以通過(guò)氧化作用或還原作用（多數(shù)情況）把重金屬?gòu)亩拘暂^高的價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變成為毒性較低的價(jià)態(tài)，從而解除了重金屬的毒性。例如對(duì)汞的抗性即是如此，自然界中有很多微生物（大腸桿菌、假單胞菌、芽孢桿菌等等）可以把高毒性的Hg2+還原成為低毒的Hg0，形成沉積或揮發(fā)到大氣中（見(jiàn)圖）。另外，自然界還有些微生物（大腸桿菌、芽孢桿菌等）可以將高毒的Cr6+還原成為低毒的Cr3+，從而達(dá)到解毒的作用。這一原理被應(yīng)用于電鍍廢水的生化處理。4、在細(xì)胞外產(chǎn)生可以結(jié)合（包括細(xì)胞表面吸附）有

8、毒重金屬離子的結(jié)合物，從而減少環(huán)境中毒性重金屬的濃度，達(dá)到解毒的目的。如大腸桿菌的抗銅作用即是如此，它可以分泌能結(jié)合銅離子的蛋白質(zhì)，從而降低了銅離子的有效濃度。另外，很多微生物還可以產(chǎn)生H2S，以非特異性的方式結(jié)合各種重金屬離子，如硫酸鹽還原菌即可產(chǎn)生硫化氫結(jié)合Fe2+等離子。5、吸附作用