温度对微生物的影响
内容摘要：温度是影响微生物生长繁殖最重要的因素之一。在一定温度范围内，机体的代谢活动与生长繁殖随着温度的上升而增加，当温度上升到一定程度，开始对机体产生不利的影响，如再继续升高，则细胞功能急剧下降以至死亡。由华东理工大学资源与环境工程学院的博士研究生杨磊等对底泥修复中温度对微生物活性和污染物释放的影响做了研究，他们通过分析底泥中微生物的酶活性以及污染物的释放规律,探讨了温度对河道底泥生物修复的影响。结果表明,底泥中微生物的脱氢酶、脲酶和磷酸酶的活性随着温度的升高而显著增大,但温度对纤维素酶的活性影响较小。
温度是影响微生物生长繁殖最重要的因素之一。在一定温度范围内，机体的代谢活动与生长繁殖随着温度的上升而增加，当温度上升到一定程度，开始对机体产生不利的影响，如再继续升高，则细胞功能急剧下降以至死亡。
与其他生物一样，任何微生物的生长温度尽管有高有低，但总有最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度这三个重要指标，这就是生长温度的三个基本点。如果将微生物作为一个整体来看，它的温度三基点是极其宽的；就总体而言，微生物生长的温度范围较广，已知的微生物在零下12~100℃均可生长。而每一种微生物只能在一定的温度范围内生长。
当温度超过微生物生长的最高温度或低于生长的最低温度都会对微生物产生杀灭作用或抑
制作用。高温使蛋白质、核酸等重要生物大分子发生变性、破坏，以及破坏细胞膜上的类脂成分，导致微生物死亡。高温对微生物有明显杀灭作用. 因此，控制（有害)微生物的生长速率消灭不需要的微生物，在实际应用中具有重要的意义。低温可起到抑制微生物生长和促使部分微生物死亡的作用。但在低温下，其死亡速度比在高温下要缓慢得多。一般认为，低温只是阻止微生物繁殖，不能彻底杀死微生物，一旦温度升高，微生物的繁殖也逐渐恢复。
由华东理工大学资源与环境工程学院的博士研究生杨磊等对底泥修复中温度对微生物活性
和污染物释放的影响做了研究，他们通过分析底泥中微生物的酶活性以及污染物的释放规律,探讨了温度对河道底泥生物修复的影响。结果表明,底泥中微生物的脱氢酶、脲酶和磷酸酶的活性随着温度的升高而显著增大,但温度对纤维素酶的活性影响较小。4℃和10℃时底泥中污染物的释放量和微生物的酶活性均较低,水质较稳定;20~37℃时底泥中污染物的释放量明显增加,微生物的新陈代谢能力有较大提高,水体的自净能力较强。在各种因素的综合作用下，20~30℃是进行底泥生物修复的适宜环境温度。此外,当pH为9.0以及添加葡萄糖时,底泥中微生物均表现出较高的脱氢酶活性。其实验过程如下：
1、取样
实验底泥取自上海市区某富营养化河道的表层污染底泥,采用抓斗式取样,底泥经筛网过滤,去除枝叶、砂石和生活垃圾等物体,再进行抽滤,然后将底泥放入容器中,封口并置于冰箱中,温度约为4℃。
2、底泥中微生物酶活性的测定和表征
素酶的酶活性。测定方法如下:(1)脱氢酶。采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法,投加1%(质量分数)固体碳酸钙,调节pH为弱碱性,培养24 h,利用乙酸乙酯萃取产物2,3,5-甲(TF),在485 nm下测定TF;(2)脲酶。利用尿素作为基质,加入pH为6.7磷酸缓冲液,培养48 h,采用奈氏比色法测定产物NH3-N;(3)磷酸酶。采用磷酸苯二钠法,加入0.5%(质量分数)磷酸苯二钠溶液(pH为7.0),培养4 h,以产物苯酚的量表示酶活性;(4)纤维素酶。加入含可溶性羧甲基纤维素(CMC)的磷酸盐缓冲液(pH为5.5),培养22h,以产物葡萄糖的量表示酶活性，底泥酶活性的表征:将实验中投加的湿泥通过测定其含水率转化为干泥量,以培养时间内每克干泥所产生的产物量表示酶活性[1,2]。
3、底泥中污染物的静态释放实验
称取湿底泥150 g,放入数个敞口棕色瓶中,再缓缓加入1.5 L去离子水。棕色瓶放入恒温暗箱内,温度分别为4、10、20、30、37℃,静置培养,定期取样测定上覆水中COD、TN和TP。
4、分析方法
COD采用重铬酸钾法测定;TN采用碱性过硫酸钾消解—紫外分光光度法测定;TP采用过硫酸钾消化-钼锑抗分光光度法测定[3]。
5、讨论
（1）不同温度条件下底泥中微生物酶活性的变化
从图1可以看出,底泥的脱氢酶活性随着温度的升高显著增加,4、10、20、30、37℃条件下的脱氢酶活性(MTF/M干泥)分别为4.3×10-6、58.6×10-6、92.7×10-6、460.2×10-6、814.5×10-6。脱氢酶活性的提高反映出底泥中微生物的生理活性增强,对有机污染物的降解转化能力增大。在低温时,微生物的生长和活性受到抑制,因此底泥的脱氢酶活性很微弱,而在20℃以上时微生物的酶活性明显增大。
底泥脱氢酶活性的提高,微生物将合成和分泌更多的水解酶类,因此图2中脲酶活性(MNH3-N/M干泥)和磷酸酶活性(M苯酚/M干泥)也随着温度的升高而明显增大。
（2）温度对底泥中污染物释放规律的影响
在本研究中,采用去离子水作为上覆水,上覆水中污染物的水平主要与底泥的吸附和解吸作用、底泥中微生物的转化降解能力有关,所以上覆水中污染物浓度的变化直接反映了底泥中污染物的释放规律和底泥的自净能力。
从图3至图5可以看出,在不同温度条件下上覆水中COD、TN、TP的变化曲线均出现峰值,并且其峰值随着温度的升高而增大。图6中,温度在30℃以下时,COD的去除率基本随着温度的升高而增大,这是因为随着温度的升高,微生物的脱氢酶活性显著增加,即微生物的新陈代谢能
力增强,有助于对有机物的转化和降解。在第33天时,30℃的上覆水中COD已降为13.0mg/L,其次是20℃,为22.1 mg/L,而4、10℃由于温度较低,微生物的活性受到抑制,COD分别为31.1、33.9 mg/L。
从图5和图6可以看出,第6天上覆水中的TP达到峰值,并且随着温度的升高,TP的去除率依次增大。
（3）pH和外加碳源对河道底泥中微生物脱氢酶活性的影响
通过加入Tris-HCl缓冲液,调节底泥的pH分别为5.5、7.1、9.0和10.0,培养温度均为37℃时底泥中微生物的脱氢酶活性(MTF/M干泥)依次为1 724.3×10-6、2 118.0×10-6、2 599.2×10-6和1 352.5×10-6。
6、结论
(1)温度对底泥中微生物的生理活性具有显著影响,在4~37℃,底泥中脱氢酶、脲酶和磷酸酶的活性随着温度的升高而明显增大,但纤维素酶的活性受温度的影响较小。
(2)在20~30℃条件下,底泥中污染物的释放量较大,但体系的自净能力也较强,上覆水的水质恢复较快,有利于底泥的生物修复;而温度过低或过高,将显著抑制微生物的活性或加大污染物的释放量,均不利于底泥的生物修复。
(3)当pH为9.0,以及添加碳源(葡萄糖)时底泥中微生物的脱氢酶活性较高。
微生物广泛存在于自然界，同其它生物一样，必然经受周围环境中各种因素对其的影响。除温度外，还受PH，水分，紫外线等的影响。
参考文献：
[1]哈兹耶夫(苏).土壤酶活性[M].郑洪元,周礼凯,译.北京:科学出版社,1980.
[2]许光辉,郑洪元.土壤微生物分析方法手册[M].北京:农业出版社,1986.
[3]国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分.
[4]刘云贵.河道底泥资源化———新型陶粒滤料的研制及其应用[D].上海:东华大学,2002:113-132.
[5]杨磊,林逢凯,胥峥,张萌,高逸秀.华东理工大学资源与环境工程学院,上海2002,37
