《环境工程微生物学》课程教学资源（PPT课件）第六章 微生物的生理特性 第四节 环境因素对微生物生长的影响

第六章第四节环境因素对微生物生长的影响一、温度氢离子浓度二、三、氧化还原电位四、干燥五、渗透压六、光线与辐射七、化学药剂

1 一、温度 二、氢离子浓度 三、氧化还原电位 四、干燥 五、渗透压 六、光线与辐射 七、化学药剂 第六章 第四节 环境因素对微生物生长的影响

第四节环境因素对微生物生长的影响一、温度温度的影响曲线？温度是影响生化反应和微生物生长的最重要因素之一（一般为一5～一10C）最低生长温度生长温度最适生长温度（因微生物而异）最高生长温度（80~95°C，极端105~300°C）最适温度：生长速率最高时的温度。同一种菌、不同的生长环境最适温度也不同。水生低温微生物：10~20%℃微生物分类中温微生物：20~40%℃大多数腐生性微生物堆肥、温泉、厌氧发酵高温微生物：50~60%

2 一、温度 温度是影响生化反应和微生物生长的最重要因素之一。 生长温度 最低生长温度（一般为－5~－100C） 最适生长温度（因微生物而异） 最高生长温度（80~950C，极端105~3000C） 最适温度：生长速率最高时的温度。 同一种菌、不同的生长环境最适温度也不同。 微生物分类 低温微生物：10~200C 水生 中温微生物：20~400C 大多数腐生性微生物 高温微生物：50~600C 堆肥、温泉、厌氧发酵 第四节 环境因素对微生物生长的影响 温度的影响曲线？

第四节环境因素对微生物生长的影响温度对微生物活动的影响（基质降解速度常数的变化）Arrhenius公式阿仑尼乌斯瑞典化学家k=Aexp(Ea/RT)废水处理中的EaMicrobial film: 60 kJ·mol-1 (5~35°C)Activated sludge:42~56 kJ·mol-1 (下水)Activated sludge：69kJ·mol-1（淀粉废水）E·coli:69kJ·mol-1（18~46°C)

3 温度对微生物活动的影响（基质降解速度常数的变化） k=Aexp(－Ea/RT) Arrhenius公式 阿仑尼乌斯 瑞典化学家 废水处理中的Ea Microbial film：60 kJ·mol－1（5~350C） Activated sludge：42~56 kJ·mol－1（下水） Activated sludge：69 kJ·mol－1（淀粉废水） E·coli：69 kJ·mol－1（18~460C） 第四节 环境因素对微生物生长的影响

第四节环境因素对微生物生长的影响由于生物反应一般在常温左右进行，变化幅度不大，因此常用某一温度下的反应速率常数作为基准，表达温度的影响温度对反应速率常数的影响：k2=k,exp[Ea(T2-TD/2.3RT,T] k=k293αT-293k=k2oαt-20或k20：20C时的速度常数。α：常数。α：1.01~1.08dlnkdlnk - EaInαdTR·T2dT

4 dlnk dT Ea R·T2 dlnk dT 由于生物反应一般在常温左右进行，变化幅度不大，因此常用 某一温度下的反应速率常数作为基准，表达温度的影响。 温度对反应速率常数的影响： k=k20α t－20 k=k293α 或 T－293 k20：200C时的速度常数。 α ：常数。 α ：1.01~1.08 = ln α = 第四节 环境因素对微生物生长的影响 k2=k1·exp[Ea(T2 -T1 )/2.3RT2T1 ]

第四节环境因素对微生物生长的影响EaIn αR·T2Ea =RT2ln α有人报道：硝化细菌的α=1.06（Ea=40kJ·mol-1）硝化细菌增长速率：(1/day)亚硝酸菌：μm=0.18·e 0.116(t-15)(1/day)硝酸菌：μm=0.78·e 0.069(t-15)污水厂排放标准（如何考虑温度的影响？

5 ln α = Ea ∴ R·T2 Ea = RT2 ln α 硝化细菌增长速率： 亚硝酸菌：μm=0.18·e 0.116(t－15) （1/day） 硝 酸 菌：μm=0.78·e 0.069(t－15) （1/day） 有人报道：硝化细菌的α=1.06（Ea = 40 kJ·mol－1 ） 第四节 环境因素对微生物生长的影响 污水厂排放标准（如何考虑温度的影响？）

口-5℃口-20℃-35℃10(p-//30/8)as 10口S口1010~12024-BOD负荷(kg/n·d)4.53了数基准のBD除去速度（sB）对温度の影

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-0-5℃0-20℃35℃（310108101062351406BOD鱼荷(kg/m3·d)4.23担体单位表面精当の行数（Bs）对温度BOD负荷の影馨

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第四节环境因素对微生物生长的影响高温能使微生物死亡不同的细菌有不同的死亡温度，芽孢耐温性最强，一般细菌干热100°℃1~2h湿热70°℃C10~15min干热芽孢140°C2~3h湿热100°℃几十分钟蛋白质结构发生破坏、凝固。高温为什么能杀死微生物？水越多，蛋白质变性越快；湿热为什么易杀菌？水蒸气传导能力强

8 高温能使微生物死亡 不同的细菌有不同的死亡温度，芽孢耐温性最强。 一般细菌 干热 1000C 1~2h 湿热 700C 10~15min 芽孢 干热 1400C 2~3h 湿热 1000C 几十分钟 高温为什么能杀死微生物？ 湿热为什么易杀菌？ 蛋白质结构发生破坏、凝固。 水越多，蛋白质变性越快； 水蒸气传导能力强。 第四节 环境因素对微生物生长的影响

第四节环境因素对微生物生长的影响低温不易使微生物死亡为什么？低温不易引起蛋白质的变性·反复冻融，会使细胞受到破坏而死亡。一般要加抗凝剂，缓慢冻存，快速解冻。·小于5C时微生物的生命活动大大受阻，成休眠状态，只能维持生命。故保存菌中常在4°C左右

9 低温不易使微生物死亡 • 反复冻融，会使细胞受到破坏而死亡。一般要加抗凝剂， 缓慢冻存，快速解冻。 • 小于5 0C时微生物的生命活动大大受阻，成休眠状态，只 能维持生命。故保存菌中常在4 0C左右。 为什么？ 低温不易引起蛋白质的变性 第四节 环境因素对微生物生长的影响

第四节环境因素对微生物生长的影响二、氢离子浓度pH的影响曲线？微生物生长pH很宽：从8，但大多数微生物都生长在6~8范围内。嗜酸：Thiobacillus（硫杆菌属）最适pH2.0~3.5微生物脱臭中的应用生长在偏酸性条件的微生物耐酸：乳酸杆菌5~6假单胞菌(pH=5)多数真菌是耐酸性的嗜碱、耐碱微生物如Nirosomonas sp（亚硝酸菌、氨氧化菌）最低pH 7.0最适pH7.8~8.6最高pH9.410硝化过程中pH降低，故需控制其pH

10 二、氢离子浓度 微生物生长pH很宽：从8，但大多数微生物都生 长在6~8范围内。 生长在偏酸性 条件的微生物 嗜酸：Thiobacillus （硫杆菌属） 最适pH2.0~3.5 微生物脱臭中的应用 耐酸：乳酸杆菌 5~6 假单胞菌 多数真菌是耐酸性的（pH=5） 嗜碱、耐碱微生物 如 Nirosomonas sp.（亚硝酸菌、氨氧化菌） 最低pH 7.0 最适pH 7.8~8.6 最高pH 9.4 硝化过程中pH降低，故需控制其pH。 第四节 环境因素对微生物生长的影响 pH的影响曲线？