微 生 物 与 环 境 保 护

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1、微生物与环境保护微生物与人类生态系统中的清道夫—分解者植物、动物和微生物。微生物则通过分解动、植物的残体或腐植质获得能量和营养来合成自身，同时将有机物分解成可供植物利用的无机化合物，是生态系统中的分解者（digester）。微生物可以把地球上死亡的动植物残体清扫得干干净净，将有机体分解成生产者生长所需要的元素，所以微生物被看成是生态系统中的“清道夫”。我们可以设想，如果没有微生物的分解作用，地球上的动、植物残体和有机物将得不到分解，那么至今为止几十亿年来生命活动的结果，将是把地球上所有的生命构成元素以动植物残体的形式堆积起来

2、，植物生长的营养将会枯竭，生产者将不能生产，消费者将得不到食物，地球上的生命也就无法维持了。因此，微生物的分解作用是地球上生命波浪式发展、螺旋式进化的原动力之一。甲烷菌电镜照片光合菌照片生态系统平衡及其失调生态系统是由各类生物共同组成的生物群落（bioflora）或生物系统（livingthings’system）与环境系统构成的具有一定结构和功能的一个不断更新和变化的开放系统。这个系统需要不断从外界获取物质和能量，经生理代谢过程又向环境放出物质和能量，处于相对的动态平衡之中。这个过程与具体的时间和空间相关联，并能在一定程度

3、和范围内进行自我调节和控制。赤潮是海洋水体里的显微藻类，主要是裸甲球藻或其它藻类在短时间内大量繁殖的结果。引起赤潮的藻类繁殖到一定的密度时往往使一块一块的海水出现异常的颜色，由于通常为红色，所以称为“赤潮”。在内陆湖泊中由于蓝藻等藻类的突然增殖和过量生长而出现水华（waterfloom）现象。如云南昆明市内的著名风景点滇池，在80年代以前，池水清澈，水体的氮、磷等标示富营养化的指标很低，根本就没有发生过水华。但是进入20世纪90年代以后，由于滇池周围工业生产区域的不断扩充，每年从这些工厂中排入的污水不断增加，使得滇池水体的氮

4、、磷含量、富营养化程度也不断提高。因而不仅发生了水华，而且每年发生的次数越来越多。在滇池蓝藻水华收集区里，自动吸藻器在吸取厚达5厘米的微囊藻水华。“滇池蓝藻水华污染控制技术研究”课题的负责人、 我国著名藻类专家、中科院水生生物研究所研究员刘永定在滇池采集蓝藻水华样品。中科院水生所“滇池蓝藻水华污染试验技术研究”课题组示范区6.1平方公里的滇池水面在治理中水质逐渐好转，成群的红嘴鸥飞至湖面捕食、嬉戏。微生物抗毒微生物个体微小、繁殖迅速、数量巨大、代谢能力强速度快、易于突变，它们较其它生物更易适应环境。当环境条件发生变化，例如有

5、新的化合物存在时，某些微生物能逐步发生改变以适应环境的变化。它们可能通过自然突变形成新的突变种，也可能通过在细胞内产生新的功能而适应新环境。这些特征使得微生物成为污染物降解中的主力军。当前已知的环境污染物质达数百万种，其中包括有机污染物如塑料、尼龙等“白色污染”类；农药（杀虫剂、除草剂）、染料等难降解类；抗生素类；石油及石化产品类等等。无机污染物有氨、硝酸盐、汞、砷等等。在自然条件下，有些人工合成的大分子化合物不能被微生物降解（如塑料薄膜类的“白色污染”），有些能被降解但速度很慢（如各种染料和农药）。现在人们通过生物技术，例

6、如人工筛选或者基因改良可以得到比野生菌株降解效率提高很多的优良菌株，从而为治理环境污染物提供了重要的工具。微生物在与环境污染物的相互作用中不是完全被动的，很多微生物在与环境的相互作用中有积极主动的一面。像不少致病性细菌对青霉素具有抗药性一样，很多微生物对各种重金属污染也有抗性。微生物能抵抗重金属毒性原因有下面几种：1、减少吸收，使微生物细胞内的重金属含量保持在很低的水平而不产生对细胞的毒害作用。如一种金黄色葡萄球菌对Cd2+的抗性就是如此。2、增加排出，有些微生物可以通过主动的方式把细胞内的重金属离子排出细胞外，从而维持细胞

7、内的低含量水平。如一种芽孢杆菌对铜的抗性。3、氧化还原作用，很多微生物可以通过氧化作用或还原作用（多数情况）把重金属从毒性较高的价态转变成为毒性较低的价态，从而解除了重金属的毒性。例如对汞的抗性即是如此，自然界中有很多微生物（大肠杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌等等）可以把高毒性的Hg2+还原成为低毒的Hg0，形成沉积或挥发到大气中（见图）。另外，自然界还有些微生物（大肠杆菌、芽孢杆菌等）可以将高毒的Cr6+还原成为低毒的Cr3+，从而达到解毒的作用。这一原理被应用于电镀废水的生化处理。4、在细胞外产生可以结合（包括细胞表面吸附）有

8、毒重金属离子的结合物，从而减少环境中毒性重金属的浓度，达到解毒的目的。如大肠杆菌的抗铜作用即是如此，它可以分泌能结合铜离子的蛋白质，从而降低了铜离子的有效浓度。另外，很多微生物还可以产生H2S，以非特异性的方式结合各种重金属离子，如硫酸盐还原菌即可产生硫化氢结合Fe2+等离子。5、吸附作用