环境工程微生物学

学科名词

环境工程微生物学是一门在对微生物进行一般性研究的基础上，着重研究自然环境和污染环境中微生物的特点、作用规律及微生物在环境工程中应用的学科。研究的对象与一般微生物学研究的对象基本相同，所不同的是它包括了动物界的微型后生动物。

研究对象

环境工程微生学是讲述微生物的形态、细胞结构及其功能，微生物的营养、呼吸、物质代谢、生长、繁殖、遗传与变异等的基础知识；讲述栖息在水体、土壤、空气、城市生活污水、工业废水和城市有机固体废物生物处理，以及废气生物处理中的微生物及其生态；饮用水卫生细菌学；自然环境物质循环与转化；水体和土壤的自净作用，污染水体治理、污染土壤的治理与修复等环境工程净化的原理。

自然界有丰富的微生物资源，其种类的多样性，使其在自然界物质循环和转化中起着巨大的生物降解作用，是整个生物圈维持生态平衡不可缺少的、重要的组成部分。

对人类而言，很多微生物是有益的，自古以来有益微生物被人类广泛应用，早在我国商代就有酿酒手工业，在不完全灭菌的条件下，培养出优良品种，用于酿酒；微生物还被广泛用于制作酱、醋和发面。在近代，将微生物应用于发酵工业生产乙醇、丙酮、各种有机物、氨基酸（主要有谷氨酸和赖氨酸）、抗生素。微生物的酶制剂应用于纺织退浆、制革脱毛、洗涤剂的助剂、医药、印染等。微生物还被应用于石油发酵如微生物脱蜡和脱硫；用作农肥（如固氮菌肥、细菌肥料等）；用于植物害虫生物防治的苏云金杆菌，利用动物病毒防治棉花的棉铃虫等杀虫剂，以及矿业，如探油、回收重金属和稀有金属等。

随着当代工业生产的发展，含各种新污染物的工业废水源源不断地排入水体和土壤，诱导水体和土壤中的微生物质粒的产生和质粒的转移，环境中多因素的长期诱导，使微生物发生变异，使微生物的种群和群落变得更加多样性；并诱变出更多能分解新产生有机污染物的微生物新品种，使微生物资源变得更加丰富多彩，为人类提供了更广阔的用途。当今，城市生活污水、医院污水和各种有机工业废水（如：屠宰、食品、乳品、印染、制药、煤气、焦化、化肥、造纸、采油工业的稠油废水、石油提炼、石油化工、化纤、农药等）都在用生物方法处理，甚至有毒废水、城市有机固体废物和工业产品废物如废电池等都可用微生物方法处理。近来，日本研究人员从富含猛离子的温泉水（35-43℃）中分离到与进行光合作用的丝状藻共生的锰氧化菌，将其用于处理二氧化锰废电池，可能会使日本每年约2×109个的二氧化锰废电池得到循环使用，变废为宝。20世纪80年代起，有人提取微生物代谢产物用作水处理的助凝剂或混凝剂，提高水处理的效果。

病原微生物会对人的生产、生活造成不利影响。如细菌、病毒、霉菌、变形虫等的某些种能引起人的各种疾病，如肝炎、沙眼、肠道病、伤风、感冒、非典型肺炎、军团菌病、人禽流感、艾滋病等。黄曲霉能产生致癌的黄曲霉毒素和岛青霉产生的岛青霉素、黄米毒素使大米变黄和致癌，橘青霉和黄绿青霉等能产生致癌的黄变米黄素。还有的微生物能引起作物病害及动物疾病，某些细菌和霉菌能使食品和农副产品腐败和腐烂。各种发酵工业的有效生产菌因感染噬菌体而倒罐，造成重大的经济损失。有些细菌尽管不是有害菌，但它们的生命活动所产生的代谢产物与环境中的化学物质起作用而产生不良后果。如硫细菌和铁细菌能引起混凝土管道和金属管道腐蚀，蓝细菌、绿藻、金藻和甲藻中的某些种能引起湖泊“水华”和海洋的“赤潮”等。

研究内容

环境工程微生物学研究自然环境中微生物对不同物质转化的作用与机理，进而考察微生物对环境质量的影响；研究微生物对污染物质的降解与转化，修复、改善环境的作用和规律。由于微生物代谢类型的多样性，对各种污染物能较快地适应，只要能找到合适的微生物，提供适宜的条件，几乎全部有机污染物均可被微生物降解成无机物。因此，环境工程微生物学是研究利用微生物开展废水及有机固体废物等的处理原理及现代生物工程技术在污染控制工程中的应用。

人类生活与生产过程中排出的大量废物中夹杂有大量的病原微生物，在一定条件下造成空气、水体、土壤等环境的严重污染，甚至引起疾病流行。另外，有些细菌，像铁细菌、硫细菌能引起混凝土管道和金属管道的腐蚀；有些藻类可引起湖泊“水华”现象等。因此，环境工程微生物学是研究由于微生物对于环境的污染与破坏，从而引起环境质量下降的作用和规律的科学。

利用微生物作为环境监测的指标和手段是环境工程微生物学的另一任务，如细菌总数的测定、大肠菌群的测定等。

环境工程微生物学是环境工程等相关专业非常重要的一门专业基础课，既介绍各类主要微生物的形态、结构、种类、营养与生理、微生物的生长规律及代谢调控机理、微生物生态及遗传变异等，又在了解微生物学原理的基础上研究微生物在环境工程中的应用。

研究现状

微生物在整个生态系统中扮演着重要的角色，是物质的主要分解者，在自然界物质和能量转化中占有特殊的地位，发挥着不可替代的作用。污染控制工程中的生物处理法主要指的是利用微生物的作用，将污染物分解转化成无机物的手段和技术，这一降解过程主要是靠微生物细胞分泌的各种酶所催化的反应完成的。废水、废气与固体废物的生物处理是微生物在污染控制中重要的应用。环境工程微生物学伴随着这三方面的应用而产生并不断地发展和完善。

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