同济大学环境科学与工程学院：环境工程微生物学（乐毅全）_第八章 微生物在环境物质循环中作用

第八章微生物在环境物质 循环中作用 主要内容 主要物质的循环 微生物对有机物的降解过程

第八章 微生物在环境物质 循环中作用 主要内容： 主要物质的循环 微生物对有机物的降解过程

包括天然物质循环和污染物质的循环,其 实从本质上看,并没有太大的区别,但 是,污染物质的进入,会影响原有的物 质循环的某些环节。 包括各种物质元素:O、C、N、P、S、Fe 等 推动物质进行循环的作用包括物理、化学 和生物的作用,其中生物起到了主导的 作用,而微生物在这当中又占了极重要 的地位

包括天然物质循环和污染物质的循环，其 实从本质上看，并没有太大的区别，但 是，污染物质的进入，会影响原有的物 质循环的某些环节。 包括各种物质元素：O、C、N、P、S、Fe 等。 推动物质进行循环的作用包括物理、化学 和生物的作用，其中生物起到了主导的 作用，而微生物在这当中又占了极重要 的地位

第一节氧循环 大气中的O2(包括水体) 呼吸作用 光合作用 CO 2

第一节 氧循环 大气中的O2（包括水体） 呼吸作用 光合作用 CO2

第一节氧循环(续) O2在大气中分布均匀,而在水体中有直方 向上的变化。 无论是O2还是CO2,除了在大气中的含量以 外,它们在水体(海洋)中的含量,也是 不可忽视的。 此循环的平衡,具有十分重要的意义,如维 持大气中CO2的浓度

第一节 氧循环 （续） O2在大气中分布均匀，而在水体中有垂直方 向上的变化。 无论是O2还是CO2 ，除了在大气中的含量以 外，它们在水体（海洋）中的含量，也是 不可忽视的。 此循环的平衡，具有十分重要的意义，如维 持大气中CO2的浓度

第二节碳循环 自然界中含碳物质有CO2、碳水化合物、脂肪 蛋白质等。碳的循环是以CO2为中心的 在碳循环中,CO大部分来源于微生物分解有机 物,另外,由于CO2同时也参与氧循环,因此, 实际上C和O循环是相互关联的 CO可以成为植物、藻类的碳源,大气中CO2的 含量为0032%(320ppm),这个值由于人类活 动大量产生CO2进入大气中而在增加,造成所 谓的气候变暖。由此带来一系列的问题,成为 当今世界最关注的热点之

第二节 碳循环 自然界中含碳物质有CO2、碳水化合物、脂肪、 蛋白质等。碳的循环是以CO2为中心的。 在碳循环中，CO2大部分来源于微生物分解有机 物，另外，由于CO2同时也参与氧循环，因此， 实际上C和O循环是相互关联的。 CO2可以成为植物、藻类的碳源，大气中CO2的 含量为0.032%（320ppm），这个值由于人类活 动大量产生CO2进入大气中而在增加，造成所 谓的气候变暖。由此带来一系列的问题，成为 当今世界最关注的热点之一

碳循环 (CHO) 有机化合物 藻类 呼吸: 绿色植物合 动物 植物)食用 作 微生物 动物 用 植物 甲烷氧化细菌 吸 残体 CO 好氧 光/收微生物厌氧分解 厌氧 合 产甲烷菌 作 有机酸单糖 发酵 用 维生素氨基酸 吸 厌氧微生物 光合细菌 微生物好氧分解 CO CH2O) 有机化合物 a.在陆地 b.在水生境中

碳循环

第二节碳循环(续) 下面介绍几种含碳化合物的转化 纤维素的转化 纤维素是葡萄糖的高分子聚合物,(CH10On n=1400-10000 来源:以树木、农作物为原料的工业生产,如造 纸、印染等。 作用的微生物:细菌、放线菌和真菌。 分解过程:首先必须经过微生物胞外酶(水解酶) 的作用,使之水解成可溶性的较简单的葡萄糖后, 才能被微生物吸收分解

第二节 碳循环 （续） 下面介绍几种含碳化合物的转化： 一、纤维素的转化 纤维素是葡萄糖的高分子聚合物，(C6H10O5 )n， n=1400-10000 来源：以树木、农作物为原料的工业生产，如造 纸、印染等。 作用的微生物：细菌、放线菌和真菌。 分解过程：首先必须经过微生物胞外酶（水解酶） 的作用，使之水解成可溶性的较简单的葡萄糖后， 才能被微生物吸收分解

第二节碳循环(续) 纤维素酶 2(CH1O3)n+nH2O→nC12H2O1(纤维二糖) 纤维二糖酶 n C12h22outnH2o-2n CH12O6 葡萄糖被微生物吸收进入体内,进行好氧或厌氧的分 解

第二节 碳循环 （续） 纤维素酶 2(C6H10O5 )n + nH2O—→ n C12H22O11（纤维二糖） 纤维二糖酶 n C12H22O11 + nH2O—→ 2n C6H12O6 葡萄糖被微生物吸收进入体内，进行好氧或厌氧的分 解

第二节碳循环(续) 、半纤维素的转化 存在于植物细胞壁內,是由多种戊糖或己糖组成的大 分子缩聚物,组成中有聚戊糖(木糖和阿拉伯糖 聚己糖〔半乳糖、甘露糖)己聚糖醛酸(葡萄糖醛 酸和半乳糖醛酸)。 来源:造纸废水和人造纤维废水。 作用的微生物:能够分解纤维素的微生物大部分能分 解半纤维素。 作用过程 水解 半纤维素—→单糖+糖醛酸 进行好氧或厌氧分解

第二节 碳循环 （续） 二、半纤维素的转化 存在于植物细胞壁内，是由多种戊糖或己糖组成的大 分子缩聚物，组成中有聚戊糖（木糖和阿拉伯糖）、 聚己糖（半乳糖、甘露糖）己聚糖醛酸（葡萄糖醛 酸和半乳糖醛酸）。 来源：造纸废水和人造纤维废水。 作用的微生物：能够分解纤维素的微生物大部分能分 解半纤维素。 作用过程： 水解 半纤维素——→单糖 + 糖醛酸 ， 进行好氧或厌氧分解

第二节碳循环(续) 果胶质的转化 由D-半乳糖醛酸以α-1,4糖苷键构成的直链高 分子化合物。存在于植物细胞中。天然的 果胶不溶于水,称为原果胶 来源:造纸、制麻等。 作用的微生物:细菌(如枯草杄菌、多粘芽 孢杆菌、 真菌(青霉,曲霉、木霉等) 也有一些放线菌

第二节 碳循环 （续） 三、果胶质的转化 由D-半乳糖醛酸以α-1,4糖苷键构成的直链高 分子化合物。存在于植物细胞中。天然的 果胶不溶于水，称为原果胶。 来源：造纸、制麻等。 作用的微生物：细菌（如枯草杆菌、多粘芽 孢杆菌、……） 真菌（青霉，曲霉、木霉等） 也有一些放线菌