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1、环境工程微生物学 第十八讲 第二篇 第七章 微生物生态（2 ）第三节 空气微生物n一、空气的生态条件n空气并不是微生物良好的生物场所，大气圈的大部分，其 理化因子如有较强的紫外辐射、干燥、温差大、缺乏营养 、高空缺氧，不适合微生物生长。空气不是微生物生长繁 殖的场所。n但空气中有各种微生物，它们对人类产生有害或有益的影 响。n二、空气微生物的种类、数量和分布n来源：尘土飞扬可将土壤微生物带至空中，小水滴飞溅水 中微生物带至空气中，人和动物身体的干燥脱落物，呼吸 道、口腔内含微生物的分泌物通过咳嗽，打喷嚏等方式飞 溅到空气中。敞开的污（废）水生物处理系统通过机械搅 拌，鼓风曝气等可使污水中微生物
2、以气溶胶的形式飞溅到 空气中。气溶胶中的微生物在空气中的存活时间长短不一 。n有的很快死亡，有的存活几天、几个星期、几个月或更久 ，这取决于空气的相对湿度、紫外辐射的强弱，尘埃颗粒 的大小和数量；取决于微生物的适应性及对恶劣环境的抵 抗能力。空气中微生物数量与人员密度和活动情况空气流 通程度关系很大，也于室内卫生状况有关。n室外空气中微生物数量与环境卫生状况和绿化程度有关。 室外空气中主要存在着真菌、细菌、藻类的孢子和原生动 物的胞囊。细菌以产芽孢、有色素的为主。n室内空气中微生物的数量与人员密度、活动情况、空气流 通程度、室内卫生状况关系很大。 n空气微生物没有固定的类群，在空气中存活时间较
3、长的主 要有芽孢杆菌、霉菌和放线菌的孢子，野生酵母菌、原生 动物及微型后生动物的胞囊。从高空分离到的细菌有产碱 杆菌属、芽孢杆菌属、八叠球菌属、冠氏杆菌属、小球菌 属。n霉菌有曲霉属、格孢菌属、枝孢属、单孢枝霉属及青霉属 。室内空气中存在多种致病微生物。此外，还有白色葡萄 球菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、沙门氏菌、大肠杆菌 ，白喉杆菌、肺炎球菌及球核杆菌、病毒粒子、阿米巴（ 变形虫）胞囊、立克次氏体等。场所畜舍宿舍城市 街道市区 公园海洋 上空北纬 80微生物(12)1 06 210 4 5103200120301不同场所上空微生物的数量（个/m3 ）n三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术n
4、空气是人类与动植物赖以生存的极重要因素，也是传播疾 病的媒介。为了防止疾病传播，提高人类的健康水平，要 控制空气中微生物的数量。目前，空气还没有统一的卫生 标准，一般以室内1M3空气中细菌总数为5001000个以上 作为空气污染的指标。空气污染的指示菌以咽喉正常菌丛 中的绿色链球菌为最合适，绿色链球菌在上呼吸道和空气 中比溶血性链球菌易发现，且有规律性。n要获得清洁空气，净化空气极为重要。最好的措施是绿化 环境和搞好室内外环境卫生。有些工业部门及医疗部门需 要采用生物洁净技术净化空气。生物洁净技术多用备有高 效过滤器的空气调节除菌设备，它即达到恒温控制又可提 供无菌空气。高效过滤器仅仅是除菌不
5、是灭菌，人的进出 活动会将微生物带到室内，所以，还要对室内器物消毒及 无菌操作，才能保证室内无菌环境。这种防止微生物污染 为主要目的的洁净室，称为生物洁净室。n空气微生物卫生标准可以浮游细菌数为指标或以降落细菌 数为指标。n飘浮在空气中的细菌称浮游细菌。浮游细菌在一定条件下 缓慢地降落下来成为降落菌。它的数量取决于浮游细菌的 数量，浮游细菌和降落菌有一定关系。n四、空气微生物检测n 评价空气的清洁程度，需要测定空气中的微生物数量 和空气污染微生物。测定的细菌指标有细菌总数和绿色链 球菌，在必要时则测病源微生物。n（一）空气微生物测定法n1、固体法n固体法有平皿落菌法、撞击法和过滤法。n（1）平
6、皿落菌法：n将营养琼脂培养基融化倒入90无菌平皿中制成平板 。将它放在待测点（通常设5个测点），打开皿盖暴露于 空气510分钟，以待空气微生物降落在平板表面上，盖 好皿盖，置于培养箱中培养48小时后取出计菌落数，即为 菌落数。可通过奥氏公式换算出浮游细菌数。奥氏认为： 5分钟内落在面积100cm2营养琼脂平板上的细菌数和10L空 气所含的细菌相同。n奥氏公式：C=10050N/At n C=空气细菌数 A=捕集面积n t=暴露时间（mim）N=菌落数（个）n此法计算的浮游菌数比实际的菌少。n没有考虑尘埃粒子大小、数量、气流情况、人员密度和活 动情况。 n（2）撞击法n用吸风机或真空泵将含菌空气
7、以一定流速穿过狭 缝,平板与狭缝间隔2mm，平板以一定转速旋转， 一般转动一周，被抽吸到营养琼脂培养基平板上 。取出置于37恒温箱中培养48h。取出计数。计 算菌落：C=1000平板菌落数/（气流量L时间t min）n（3）过滤法n利用无菌水过滤空气，将空气中的微生物截留在 水中，空气得到净化。撞击法撞击法检测空气中微生物数量培养前培养后过滤法n2、液体法n液体法用于测定空气中的浮游微生物，主要是浮游细菌。 该法将一定体积的含菌空气通入无菌蒸馏水或无菌液体培 养基中，依靠气流的洗涤和冲击使微生物均匀分布在介质 中，然后取一定量的菌液涂布于营养琼脂平板上，或取一 定量的菌液于无菌培养皿中，倒入1
8、0mL融化（45）的营 养琼脂培养基，混匀待冷凝制成平板，置于37恒温箱中 培养48小时，取出计菌落数。再以菌液体积和通入的空气 量计算出单位体积空气中的细菌数。例如：将10M3含菌空 气通入100ML的无菌水中，使10M3空气中的微生物全部截 留在100ML水中。然后取出1ML菌液涂布于平板上，若长出 100个菌落，100ML水中共含菌10000个，1 M3空气含有 1000个。n（二）空气微生物的检测点数n以2030个测点数为宜，最少测点数为56。n（三）空气微生物的培养温度和时间n培养细菌温度3132，24小时或48小时。n培养真菌温度2596小时 （四） 浮游菌最小采样量和最小沉降面积
9、n在测浮游菌时，为了避免出现“0”粒的概率，确保测定结果 的可靠性要考虑最小采集量。同样在测降菌菌时要考虑最 少沉降面积。见P254表7-8n五、军团菌病n军团菌病是1976年在美国费城首次被发现的急性呼吸道传 染病，当时在退伍军人大会上暴发流行，故称作军团菌病 ，导致221人发病，34人死亡。此后，世界上许多国家均 有军团菌病的发生，每次暴发都引起世人的广泛关注。n军团菌病是由革兰染色阴性的嗜肺军团杆菌引起的一种以 肺炎为主的全身性疾病n军团菌在含有L-半胱氨酸亚铁盐酵母浸膏和活性酵母浸液 琼脂培养基（BCYE培养基）上能生长。该菌存在于水和 土壤中，常经供水系统、空调和雾化吸入而被吸入，引
10、起 呼吸道感染，亦可呈小的暴发流行。n水中的军团菌又是怎样潜入人体肺脏中“安营扎寨”的？本 病感染途径主要是经呼吸道感染，军团菌的菌体微小，气 溶胶是军团菌传播的主要载体，供水系统可通过人工喷泉 、水龙头、涡流浴、泡泡浴等方式形成气溶胶，冷却塔和 空调风机一旦把含有军团菌的气溶胶吹到空气中，人在正 常呼吸时，就有可能患上军团菌病。在使用中央空调且人 口密集、空气流通不畅的公共场所，由军团菌污染环境而 导致人群感染的危险性就会“水涨船高”。军团菌n五、空气污染的生物指示作用n空气污染物不仅对人体有严重的影响，而且对植物，对微 生物细胞同样也产生严重影响。然后，不同的生物机体， 对不同的污染物反应
11、的敏感性不尽相同，因此，我们可以 把一些对污染物有高度敏感的植物或微生物作为指示生物 ，用于环境污染的监测。我们根据这些生物在这一地区的 生长将况，可以及早测知本地区的污染情况。n（一）空气污染对植物的损害n空气的污染对植物最明显的损害是在植物表面积累了颗粒 ，从而影响光和空气的进入。由硫氧化而形成的酸雨对植 物极其有害，它能抑制植物生长，并能破坏叶细胞，在 SO2浓度达到1.5PPM时，就会发生大量的叶子受损害。臭 氧能氧化叶细胞，而损害植物叶子，使叶片变成有特征性 的银色。n在大气污染物中，由石油提炼的燃烧过程中排放出来的乙 烯占有很大数量，在汽车排放的废气中含有很多碳氢化合 物，其中乙烯
12、的最多达20%，乙烯对植物的为害也很大， 在聚乙烯工厂附近，能见棉花和其他作物发生偏上反应， 即植物叶片发生下垂，在二英里半径的范围内，可发现叶 片脱落或皱褶，并呈水泡状，棉花现蕾多，但大多早落。n由于城市工业废气的污染，已引起了城市植物群落的畸变 ，绿化树木受到严重威胁，针对这种情况，人们正在尝试 选用抗污染的树木作为城市绿化的树种。当然最根本的措 施，还是彻底消除空气污染。n（二）附生植物对空气污染的指示作用n附生植物对于大气污染的敏感性，已引起人们广泛的重视 ，尤其是地衣和苔藓对大气污染的反应很敏感，经研究， 在国外，已能利用这两类植物的各个种，对大气污染物的 抗性不同来制订大气污染程度
13、的指示带，作为生物监测的 一个手段。n（三）微生物对空气污染的指示作用n许多微生物对空气污染是很敏感的，实践中可利用这类敏 感的微生物作为指示物，或用于研究细胞学损伤。例如大 肠杆菌对于由臭氧和碳氢化合物的光反应产生的烟雾是高 度敏感的，这种混合污染物只要几个PPb的浓度就可使大 肠杆菌致命。纯的臭氧对于大肠杆菌也是有毒的，能使细 胞表面发生氧化作用，造成内含物渗出细胞而被毁。n发光细菌对于测定由空气污染物引起的细胞学损伤也是良 好的工具，发光细菌在暗处生长，它们的生物发光又较易 测定。已知由氧化氮和丁烯经光化学作用产生烟雾能明显 阻碍生物发光。发光细菌对PAN（过氧乙酰硝酸酯）也特 别敏感，
14、浓度在小于2微升/升时，就能抑制它发光，而这 样低的浓度还不会对人眼产生刺激作用，尽管这样低的空 气污染水平，也可能在高等生物中引起细微的生理学影响 ，但是人们却不易觉察它，在这方面，微生物可以成为我 们很好的助手。n（四）利用微生物指示致癌物的污染n致癌的多环碳氢化合物，是空气中普遍存在的污染物，这 类物质也能刺激细菌细胞产生畸变，例如，用致癌的污染 物3，4苯芘处理蜡状芽胞杆菌，能增加细菌的代谢活性 ，并引起细胞的畸形生长，苯并芘还能影响巨大芽孢杆菌 生长，使之形成大颗粒的细胞等等。因此，可以利用这种 现象，来研究引起细胞损伤的污染物的水平，以及细胞受 损伤的性质。第四节 水体微生物生态n
15、一、水生环境中占优势的微生物n在大部分的水体里，占优势的光合成有机体是微生物。在 好气区，蓝藻和真核藻类占优势，而在厌气区，则光合细 菌占优势。因为这些光合成有机体在生产有机物质时，利 用阳光取得能量，所以我们通常把这类生物体称为初级生 产者。n 初级生产者对整个生态系统的生物活力有着重要的影响 。这些光合生物进行初级生产的速率高低，影响整个水生 生态系统的活力，而光合生物的生产速率又受温度、光线 、PH等物理化学因子以及可利用的营养物质的种类和浓度 的影响。n例如，在开敞的海域里，初级生产者的生产率是低下的， 因为在哪里，供藻类生长所需要的无机营养含量很低，而 在近岸海域和江、湖水体，接受来
16、自沿岸的丰富营养，故 生产率较高。但也有些远离海岸的海域，因受这些地方的 风和潮水的影响，造成海水强烈地向上翻腾，从海底把营 养带到表层，这样的海域中初级生产率也是较高的。n二、水体中微生物的来源n 水体中微生物的来源有四个方面：n1、水体中固有的微生物n 有荧光杆菌、产红色和紫色的灵杆菌，不产色的好氧 芽孢杆菌，产色和不产色球菌、丝状硫细菌、球衣菌及铁 细菌等。n2、来自土壤微生物n 由于雨水冲刷地面，将土壤中的微生物带到水体中。 有枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌、氨化细菌、硝化细菌、 硫酸还原菌、蕈状芽孢带杆菌，霉菌等。n3、来自生产和生活的微生物n 各种工业废水、生活污水和牲畜的排泄物夹带各种微 生物进入水体。它们是大肠杆菌群、肠球菌、产气荚膜杆 菌、各种腐生性细菌、厌氧梭状芽孢杆菌，致病微生物如 霍乱弧菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌、立克次氏体、病毒、赤 痢阿粑等。n4、来自空气微生物n 雨雪降落时，将空气中的微生物夹带入水体中，初雨 尘埃多，微生物也多，雨后空气微生物少。雪的表面积大 ，与尘埃接
