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2023REPORTING 2024微生物基础知识培训课件•微生物概述与分类•细菌基础知识•真菌基础知识•病毒基础知识•微生物检测技术与方法•微生物在医学领域应用•微生物在环境保护中应用•总结与展望目录20232023REPORTINGPART01微生物概述与分类010405060302微生物定义：微生物是一类形体微小、结构简单、必须借助光学显微镜或电子显微镜才能看到的微小生物的总称。
微生物特点体形微小，需借助显微镜观察；结构简单，多为单细胞或非细胞结构；繁殖迅速，代谢旺盛；种类繁多，分布广泛。
微生物定义及特点微生物分类与命名微生物分类根据微生物的形态、生理生化特性、生态习性、细胞组成等特征进行分类，主要分为细菌、真菌、病毒、原生动物和藻类等几大类。
微生物命名采用双名法，即属名和种名，如大肠杆菌（Escherichia coli）。
物质循环环境净化生物防治工业应用微生物在自然界中作用01020304微生物参与自然界的物质循环，如碳循环、氮循环等，促进生态系统的平衡和稳定。
微生物能够降解有机污染物，净化环境，如污水处理、土壤修复等。
利用微生物或其代谢产物来防治病虫害，具有环保、安全等优点。
微生物在食品、医药、化工等工业领域有广泛应用，如发酵工程、生物制药等。
2023REPORTINGPART02细菌基础知识010204细菌形态与结构细菌的基本形态：球菌、杆菌、螺旋菌细菌的特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢细菌细胞壁的结构与组成：肽聚糖、磷壁酸、外膜等细菌细胞膜的结构与功能：物质转运、能量转换等03营养物质温度酸碱度气体环境细菌生长繁殖条件水、碳源、氮源、无机盐、生长因子最适pH值范围最适生长温度、最低生长温度、最高生长温度需氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌葡萄球菌属、链球菌属等，引起化脓性感染、毒素性疾病等革兰氏阳性菌肠杆菌科细菌、绿脓杆菌等，引起肠道感染、呼吸道感染等革兰氏阴性菌破伤风梭菌、产气荚膜梭菌等，引起厌氧环境感染如破伤风、气性坏疽等厌氧菌结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌等，引起结核病、麻风病等其他致病菌常见致病菌及其危害2023REPORTINGPART03真菌基础知识真菌的形态多样，包括单细胞酵母、菌丝体、子实体等。
微生物基础知识培训一、微生物的基础知识培训（一）、微生物是什么? （微生物基础）（二）、为什么要控制微生物?（危害）（三）、怎样控制微生物?1、微生物的定义❖所谓微生物是指个体微小，必须借助于显微镜才能看清它们外形的一群低等的、原始的微小生物，如细菌。
（体型微小，必须借助于光学显微镜或电子显微镜才能看到它们的结构，结构简单，有的具有细胞构造，有的甚至没有细胞构造，生长繁殖快，对物质具有非常强烈的转化作用；容易引起变异，以致微生物的种类特别繁多，并且新的种类还在不断产生；数量多，分布广，对自然环境的适应性强，以致在自然界的任何地方如土壤、空气、水以及人和动植物体上都有微生物生活或生存）2、微生物的特点❖微生物是结构简单、繁殖快、分布广、个体最小的生物。
❖ 2.1 结构简单：微生物多数是单细胞；❖ 2.2 生长旺，繁殖快（大肠杆菌在它的适宜37-44℃之间，20-30分钟繁殖一代）❖ 2.3 分布广.种类多（10万多种）：自然界中到处都有，如水、空气、土壤等。
❖ 2.4 个体小：小于0.1mm。
肉眼不可见。
❖ 2.5 适应性强，易变异❖ 2.6 代谢强，转化快3、常见的微生物图片葡萄球菌酵母菌芽痕棒状杆菌大肠杆菌大肠杆菌放线杆菌分裂的大肠杆菌黑曲霉黑曲霉弧状菌脚气真菌酵母菌蜡状芽孢杆菌链球菌面包酵母啤酒酵母球菌沙门氏菌3、微生物在自然界的分布自然界中微生物的分布极为广泛，水中、高山、海底、荒漠、极地、空气等到处都生存着各种各样、形形色色的微生物4、微生物的主要来源土壤、水、空气、人和动植物（1）土壤中的微生物：❖土壤是微生物的天然培养基，它具备微生物正常发育所必须的一切条件：❖土壤中含有一定的无机物和有机物；❖土壤中含有适当的水分；❖大多数中性偏碱,适合大多数微生物生长；❖土壤中还含有气体，主要是CO2、O2和N2；❖温度变化不大（10-25℃）。
❖土壤中含有大量的微生物，土壤中的细菌来自天然生活在土壤中的自养菌和腐物寄生菌以及随动物排泄物及其尸体进入土壤的细菌。
微生物基本知识一、什么是微生物微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。
它们是一些个体微小，构造简单的低等生物。
大多为单细胞，少数为多细胞，还包括一些没有细胞结构的生物。
主要有古菌；属于原核生物类的细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体；属于真核生物类的真菌、原生动物和显微藻类，这些微生物在光学显微镜下可见。
蘑菇和银耳等食、药用菌是个例外，尽管可用厘米表示它们的大小，但其本质是真菌，我们称它们为大型真菌。
而属于非细胞生物类的病毒、类病毒和朊病毒（又称朊粒）等则需借助电子显微镜才能看到。
二、微生物的特征微生物一般指体形在0.1毫米以下的小生物，个体微小的特性使微生物获得了高等生物无法具备的五大特征，即体积小面积大，吸收多转化快，生长旺繁殖快，适应强变异频，分布广种类多。
1、体积小，面积大微生物的个体极其微小，必须借助显微镜放大几倍、几百倍、上千倍，乃至数万倍才能看清。
杆菌的宽度是0.5微米，因此80个杆菌“肩并肩”地排列成横队，也只有一根头发丝的宽度。
杆菌的长度约2微米，故1500个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。
物体的表面积和体积之比称为比表面积。
大肠杆菌的比表面积是人的30万倍。
2、吸收多，转化快微生物的食谱非常广泛，凡是动植物能利用的营养，微生物都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的物质，微生物照样可以视为美味佳肴。
如大肠杆菌在合适条件下，每小时可以消耗相当于自身重量2000倍的糖，而人体则需要40年之久。
3、生长旺，繁殖快微生物以惊人的速度“生儿育女”。
例如大肠杆菌在合适的生长条件下，12.5~20分钟便可繁殖一代，每小时可分裂3次，由1个变成8个。
每昼夜可繁殖72代，由1个细菌变成重约4722吨，细菌数量的翻番只能维持几个小时，不可能无限制地繁殖。
因而在培养液中繁殖细菌，它们的数量一般仅能达到每毫升1-10亿个，最多达到100亿。
尽管如此，它的繁殖速度仍比高等动植物高出千万倍。
微生物基础知识去除废水中的BOD直接有用的微生物的代表是细菌。
细菌是最微小的微生物，在形态学上是最简单的。
虽然用光学显微镜能确认其存在，但是，一般如果不进行生理学试验就不能鉴定。
在处理污水的活性污泥中存在着大量的原生动物和部分微型后生动物，其重量可占总生物量的5％－10％，由于他们的形体较细菌大的多，借助显微镜可将他们容易区别开来。
根据这些动物的种类，他们的营养物性与净化程度之间的一定关系可来判断系统的运行状况，也就是在处理中起着指标的作用。
第一部分细菌1.1、细菌的形态和构造细菌是最小的微生物，形态学上最简单，最低等的单细胞生物。
1.2、细菌细胞的构造细胞质膜：内外界物质交换的半透膜。
细胞膜（壁）荚膜1.3、菌胶团荚膜物质相融合成一团块，内含许多细菌时，就形成菌胶团。
1.4、菌胶团的作用①对动物的吞噬起保护作用，同时也增强了微生物对环境的抵抗能力。
②是活性污泥的重要组成部分，它有较强的吸附和氧化有机物的能力。
1.5、菌胶团的效果活性污泥的处理性能的好坏，可以从菌胶团的含量的多少，大小及结构的紧密程度来判断。
新生的菌胶团：颜色浅，氧化能力强老化的菌胶团：颜色深，氧化能力弱第二部分细菌的生理特性2.1、营养成分：细菌种类繁多，各种细菌要求的营养物质不尽相同，但是自然界中的所有物质几乎都可以被这种或者那种细菌所利用，甚至对一般机体有害的某些物质也可以被某些细菌所利用。
因此，细菌的营养物质是多种多样的，但是对某一微生物来说，它对营养物质也是有一定要求的。
2.2、呼吸作用微生物呼吸作用的本质：吸收氧气－氧化体内有机物－释放能量整个呼吸作用包括：氧化反应和还原反应，是氧化与还原的统一。
好氧细菌：需要溶解氧大于2mg/L；兼性细菌：大于0.2－0.3mg/l时进行好氧代谢；厌氧细菌：小于0.2－0.3mg/l时进行厌氧代谢2.3、影响因素2.3.1、温度（水温）温度对微生物有着较大的影响，对于任何一种微生物都有一个最适宜的生长温度。
在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速率将提高一倍，微生物代谢速率和生长速率均可相应提高。
除了最适生长温度外，还有最低生长温度和最高生长温度。
活性污泥系统在水温15-35℃范围内运行时，对处理效果影响不大。
在此温度范围内，随着温度的升高，细菌的生长和反应速率将逐渐提高。
原生动物的最适温度一般为16-25℃。
低温对有机物的去除率也有影响明显，当水温低于13℃时，活性污泥系统处理效果急剧下降，水温低于4℃时，几乎无处理效果。
当水温超过35℃时，生物絮体开始破坏，沉降性能下降，当超过40℃时，原生物消失，出水浑浊，当超过43℃时，分散絮体占优势，沉降性能严重恶化。
2.3.2、pH一般污水处理站设置调节池对pH的高低，具有一定的缓冲能力，但是这个缓冲能力是有限的，当有强酸或强碱水进入时，系统受到极端pH的冲击，会影响细菌代谢过程中酶的活性，造成微生物不消耗溶解氧，溶氧仪显示值直线上升，达到最大量程，处理效果变差，出水恶化。
一般控制pH在6-9即可。
2.3.3、营养物质活性污泥中微生物的生长、繁殖及其代谢活动中需要不断地从废水中吸取所必需的营养物质，用于合成细胞物质，提供细胞生长和代谢的能源和作为产能反应的电子受体。
这些营养物质包括碳源、氮源、磷源和矿物质等。
①碳是构成活性污泥微生物群体的重要元素，是细胞的骨架，细菌体内各种元素所占比例的通式为C5H7NO2，从通式可以看出，碳可占细菌重量的53%。
含碳有机物是细菌的重要能源。
如果进水中的碳源――BOD5太低将会影响到生化系统的正常运行和处理效果。
②氮是构成微生物体的重要元素，菌体合成蛋白质和核酸都需要氮，氮可占细菌体干重的12.5%。
如果废水中氮的含量不足，氮被微生物用尽后，不能合成新的细胞，则活性污泥不能彻底去除废水中的有机物。
废水生物处理氮的需要量按BOD5：N＝100：5来考虑。
③磷也是微生物需要的营养元素，缺乏磷将限制微生物的生长和有机物的去除。
P可占细菌菌体干重的1-2%。
废水生物处理中磷的需要量可以按BOD5：P ＝100：1考虑。
BOD5：N：P=100：5：1④盐分：高浓度的无机盐：进水中的盐分超过1%，将对活性污泥中微生物产生明显的抑制作用。
如进行生化处理，需先用稀释水将盐分降到0.8%以下才能进行生化处理，将浓度稀释不对微生物抑制的浓度。
盐浓度过高对微生物的生长产生抑制作用，主要抑制原因为：盐浓度过高时渗透压高，使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；高含盐量情况下因盐析作用而使脱氢酶活性降低；高氯离子浓度对细菌有毒害作用；由于水密度增加，活性污泥容易上浮流失⑤溶解氧：不同细菌对氧有不同的反应。
根据细菌与氧的关系，可以把细菌分为好氧细菌、厌氧细菌、兼性厌氧细菌。
好氧细菌进行有氧呼吸，以分子氧作为生物氧化过程的电子受体。
需要控制溶解氧在2-4mg/L。
第三部分原生动物及后生动物在污水处理过程中,微生物和它所处的处理系统的环境条件(如温度、酸碱度、营养物质、毒物浓度和溶解氧等)是相适应的,在处理系统环境条件发生变化时,微生物的种类、数量及其活性也会随之发生相应的变化。
生物相的变化在一定程度上能反映污水处理系统的处理质量及运行状况。
原生动物能用来改善水质、评价和指示污水厂的运行和处理效果。
根据原生动物的生物特征及其在不同环境条件下的种属、数量、活性等表现，通过其组成和数量的分析，可以迅速为活性污泥工艺提供有益的指示信息，从而指导污水厂的生产运行。
除原生动物外的其它所有动物全部统称为后生动物。
原生动物门是动物界最原始的一门，由单细胞所组成，故有时也称它们为单细胞动物。
原生动物个体一般微小，绝大多数仅在2-5mm之间。
原生动物生活领域十分广阔，可生活于海水及淡水内，底栖或浮游，但也有不少生活在土壤中或寄生在其它动物体内。
第四部分生物相监测活性污泥是污水活性污泥处理系统的反应工作主体，是由细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的絮状体颗粒。
活性污泥中生存着各种微生物，构成了复杂的微生物相。
在多数情况下，活性污泥中的主要微生物是细菌，伴之以营腐生的原生动物构成基本营养层次，然后是以细菌为食的掠食性原生动物占优势。
4.1、原生动物与细菌的功能关系在废水生物处理系统中将污染物质降解的主要是细菌。
原生动物与细菌的关系主要为：①掠食关系，原生动物在食物链中处于捕食细菌的作用。
②絮凝作用，细菌生长到一定程度后就凝集成絮状物。
这种絮状物为原生动物提供了着生的环境，反过来絮状物上的原生动物能加速絮凝过程。
原生动物分泌的粘液对悬浮颗粒和细菌均有吸附能力。
这就促进了菌胶团的形成和处理能力的提高。
4.2、原生动物的指示作用4.2.1指示活性污泥性质(1)污泥恶化。
活性污泥絮凝体较小，往往在0.1～0.2 mm以下。
主要出现以下优势原生动物：豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、瞬目虫属、波豆虫属、尾滴虫属、滴虫属等。
这些都属于快速游泳型的种属。
污泥严重恶化时，微型动物几乎不出现，细菌大量分散，活性污泥的凝聚、沉降能力下降，处理能力差。
群居的草履虫受攻击的草履虫(2)污泥解体。
絮凝体细小，有些似针状分散。
主要的优势原生动物有：变形虫属、简便虫属等肉足类。
变形虫：动态中的食物泡，食物泡中充满了酶，用来消化猎物。
消化过程很容易用显微镜观察(3)污泥膨胀。
活性污泥沉降性能差，SVI值高。
由于丝状菌的大量生长，出现能摄食丝状菌的裸口目旋毛科、全毛类原生动物及拟轮毛虫等。
(4)污泥从恶化恢复到正常。
通过反应参数和环境的改变，活性污泥从恶化状态恢复到正常的过渡期常常有下列原生动物出现：漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属等，这些都属于慢速游泳或匍匐行进的生物。
漫游虫(5)污泥良好。
易成絮体，活性高，沉降性能好。
出现的优势原生动物为：钟虫属、累枝虫属、盖虫属、有肋盾纤虫属、独缩虫属、各种吸管虫类、轮虫类、寡毛类等这些均属于固着性种属或者匍匐性种属。
钟虫累枝虫轮虫4.2.2指示反应操作环境(1)优势种属。
①高负荷、曝气量相对不足时，小鞭毛虫占优势；②过短的水力停留时间，造成小的游泳型纤毛虫占优势；③非常高的负荷或存在难降解的物质时，出现小的裸变形虫和鞭毛虫；④大量出现匍匐性和固着性纤毛虫或有壳变形虫时，表明运行环境良好，处理效果好。
⑤另外有研究证明，溶解氧不足易出现阿托氏菌属、扭头虫属和新态虫属等；⑥而过分曝气则出现肉足类及轮虫类；⑦有机负荷很低，出现硝化作用时，能观察到游仆虫属、旋口虫属、表壳虫属、鳞壳虫属及轮虫等；⑧在除氮污水厂，低负荷，长水力停留时间及高溶解氧的场合，有壳变形虫是最好的指示生物。
(2)形态变化在一定条件下，原生动物能分泌胶质并形成膜将虫体包围起来，形成孢囊。
大多数孢囊用以保护虫体免受不利的环境因素(如温度不适，pH值变化，食料短缺等)的影响。
待环境转好时，虫体能恢复活力，脱孢而出。
同样，鞭毛虫的鞭毛在条件不利时，鞭毛消失，条件适宜时，又重新生出。
当曝气池中溶解氧降低到1 mg／L以下时，钟虫生活不正常，体内伸缩泡会胀得很大，顶端突进一个气泡，虫体很快会死亡；当pH值突然发生变化超过正常范围，钟虫表现为不活跃，纤毛环停止摆动，虫体收缩成团。
所以虽然观察到钟虫数量较大，但虫体萎靡或变形时，则反映出细菌的活力在衰退，污水处理效果有变差的趋势。
(3)生殖方式原生动物的生殖方式有无性生殖和有性生殖。
无性生殖即简单的细胞分裂，细胞核和原生质一分为二。
在营养、温度、氧等环境条件良好的场合，原生动物就进行连续的无性生殖。
当出现有性生殖(接合生殖)时，往往预示环境条件变差或种群已处于衰老期。
第五部分生物相调控5.1、不同生物活动的状态活性污泥中经常出现的丝状硫细菌,如发硫细菌，贝氏硫细菌等,对溶氧水平反应非常敏感。
当水中溶解氧不足时能将水中的H2S氧化为硫,并以硫粒的形式积存于体内,而当溶解氧大于1mg/L时,体内硫粒可被进一步氧化而消失。
因此,可通过对硫细菌体内的硫粒的观察,间接地推测水中溶解氧的状况。
在处理系统的环境不利于污泥中原生动物生存时,一般都会形成胞囊,这时原生质浓缩,虫体变圆收缩,体外围以很厚的被囊,以利度过不良条件。
如在进水ＰＨ突变时,可见钟虫呈不活跃状态,纤毛环停止摆动,轮虫缩入被甲内；在进水中难以分解或抑制性物质过多以及水温过低时,可见钟虫体内积累有未消化颗粒并呈不活跃状态,长期下去会引起虫体死亡；5.2、同一种生物数量增减对于运行正常的污水处理系统的活性污泥中的微生物种类、数量以及它们之间的数量比均保持相对恒定,在处理系统环境发生变化时,污泥中的微生物种类、数量以及它们之间的数量比会进行相应变化,以达到新的生态平衡,由此,我们可通过对污泥中的某种生物数量的变化来了解处理系统的运行状态。
