微生物群落的生态演替86

哈尔滨工业大学环境科学与工程系马放哈尔滨工业大学环境科学与工程系指示处理效率和处理障碍的作用a.污泥膨胀时出现的生物球衣菌属、各种霉菌等丝状菌生物导致的污泥膨胀：污泥膨胀原因：1.BOD:NBOD:P比例高2.pH值低3.BOD负荷高4.流入废水的小分子化合物多5.水温低6.流入重金属等有毒物质诺卡氏菌哈尔滨工业大学环境科学与工程系指示处理效率和处理障碍的作用b、活性污泥分散、解体时出现的生物变形虫属和简便虫属等肉足类1ml混合液中出现1万个以上个体时，絮体变小，出水混浊并呈现白色解决方案：减少污泥回流量，可以使污泥解絮得到控制。哈尔滨工业大学环境科学与工程系指示处理效率和处理障碍的作用C、溶解氧不足时出现的微生物及现象1.优势菌属：贝日阿托氏菌、新态虫菌2.现象：活性污泥多出现黑色，并出现腐败气味3.解决方法：增加供氧量新态虫属哈尔滨工业大学环境科学与工程系指示处理效率和处理障碍的作用d、曝气过渡出现的微生物1).轮虫和大量的肉足类微生物2).溶解氧浓度超过5mg/L3).解决方案：减少曝气轮虫捕食哈尔滨工业大学环境科学与工程系指示处理效率和处理障碍的作用e、BOD负荷很低时出现的微生物1).微生物：游仆虫属、鳞科虫属等2).标志：硝化过程正在进行3).解决方法：提高BOD负荷或采用两套系统游仆虫属旋口虫属表壳虫属游仆虫属捕食哈尔滨工业大学环境科学与工程系指示处理效率和处理障碍的作用f、有毒物质流入时微生物的变化1).现象：原生动物和轮虫等后生动物减少楯纤属急剧减少2).解决措施：增加曝气池微生物浓度，去除有毒物质原生动物捕食哈尔滨工业大学环境科学与工程系指示处理效率和处理障碍的作用g、活性污泥从恶化恢复到正常时出现的微生物1）.指示生物：慢速游动的微生物、漫游虫属、斜叶虫等，不会出现优势种属2）.观察时间：运行5-10天漫游虫属管叶虫属斜叶虫属哈尔滨工业大学环境科学与工程系指示处理效率和处理障碍的作用h、污泥恶化时出现的微生物草履虫1）、快速游动的微生物2）、微型动物消失污泥特性：絮体细小0.1－0.2mm解决方法：减少BOD负荷、增加溶解氧、检查水质板纤虫长吻虫管叶虫漫游虫哈尔滨工业大学环境科学与工程系微生物的生物群落-概念生物群落（bioticcommunity）：在一定时间内，特定生境中各种群相互松散组合构成的结构单元。结合虽然松散，但却由于其种群成员的种类及一些个体的特点而显现出一些特征。生物群落概念在生态理论中是十分重要的，这是因为在自然环境中共居一处的有机体，是有序地、相互协调一致地生活在一起，而不是偶然地、彼此无关地共处同一生境。即在群落的分布区，一定时空内，常有一些固定种群构成指示性生物群（即一种和谐状况）。哈尔滨工业大学环境科学与工程系群落中种群的多样性：亦即了解群落中种群种类；生长形式及其构成：如群落中各种群的营养类型及种群在生境中的分布状况和分层现象等；优势种群：在群落中对群落形成起控制作用、数量多、活动能力强或个体大的种群；相对丰盛度：群落中不同种群的相对比例；营养结构：主要是指能量转化，即能量从一种生物转移至另一种生物，如食物链。微生物的生物群落-基本特征哈尔滨工业大学环境科学与工程系微生物的生物群落-生态演替群落的生态演替：群落经过一定的发展时期及生境内生态因子的改变，而从一个群落类型转变成另一类型的顺序过程，或者说在一定区域内群落的彼此替代。先锋期：生态演替的初期呈不稳定的、无序的状态。过渡期：经过一系列中间阶段。顶极期：相对稳定的、有序的状态。顶极群落：随着群落演替的进行，最后出现一个与环境适应、相对稳定的群落。即与其所处环境的物化条件维持平衡，并具有相对稳定性和持久性。哈尔滨工业大学环境科学与工程系生态演替是生态系统自我调节、自我修复、不断更新的过程。到了顶极时期，生态系中整体与子系统以及各子系统之间处于最佳组合，如外界没有巨大压力（包括天灾、人祸），一般会长期保持下去。即使受到严重破坏，甚至被摧毁，其重建后的生态系统也会尽可能保持原来面貌。特别是处理系统受到冲击负荷时。生化处理单元细菌肉足虫鞭毛虫游泳型纤毛虫固着型纤毛虫后生动物吸管虫微生物演替举例哈尔滨工业大学环境科学与工程系活性污泥中原生动物的演替规律演替过程一、有机物丰富，细菌、肉足虫和植物性鞭毛虫二、有机质的消耗，菌胶团的形成，游离菌的减少，竞争结果，动物性鞭毛虫占优三、异养菌的大量繁殖，纤毛虫掠食细菌的能力大于动鞭毛虫，以诱捕纤毛虫为生的吸管虫也大量出现四、游离菌减少，生长在细菌少，有机物很低的环境中的固着型纤毛虫占优五、以有机残渣、死细菌及老化污泥为食料的轮虫占优，比较稳定的生态系统形成各类微生物出现的程序，主要受食物因子约束，反映了一个由有机物→细菌→原生动物→后生动物的演替规律哈尔滨工业大学环境科学与工程系生物膜中原生动物的演替规律各类微生物演替规律制约因子：溶解氧和有机营养以溶解氧控制生态演替规律：主要体现在从生物外表面到滤料(或盘片)表面优势微生物种群变化顺序上，即按好氧→兼性→厌氧的顺序变化以有机营养因子控制生态演替规律：主要体现在沿废水流向出现的优势微生物种群，生物滤池的上层，有机物浓度高，生物膜厚，由菌胶团菌组成；中层，有机物浓度开始降低，大量出现丝状菌，及少量的原生动物，如鞭毛虫、游泳型纤毛虫等。下层，有机物浓度减少，生物膜变薄，种类多，数量少，有柄纤毛虫和轮虫占优势哈尔滨工业大学环境科学与工程系水体自净-概念水体自净：水体在接纳了一定量的污染物后，通过物理、化学和水生生物(微生物、动植物)等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到受污染前的水平和状态的现象。污水自净容量即同化容量：在水体正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量。哈尔滨工业大学环境科学与工程系水体的自净原理：沉淀、稀释、混合、挥发等物理过程，氧化还原、分解化合、吸附凝聚、离子交换等化学、物理化学过程，以及厌氧和好氧的生物代谢过程。水体净化过程：物理净化过程化学净化过程生物净化过程水体自净-原理与过程哈尔滨工业大学环境科学与工程系水体自净-污水生物系统用于监测和评价河流受有机污染程度的一种方法。理论基础：水体自净生物相变化：污染带：多污带中污带（α-β-）寡污带哈尔滨工业大学环境科学与工程系多污带多污带亦称多污水域，此带多处在废水排放口，水质浑浊，多呈暗灰色，COD、BOD5浓度很高，DO趋于零，具有强烈的H2S气味，其细菌数量大，个体较粗大，生活又固定，故很早就有人用来作为污染的指示生物。水体自净-污水生物系统哈尔滨工业大学环境科学与工程系中污带分成污染较严重的α-中污带与污染较轻的β-中污带。α-中污带污染程度也很严重，BOD5值仍相当高，水质状况与多污带近似，水质为灰色而浑浊。α-中污带中已开始出现氧化作用，但DO水平仍然极低，为半厌氧条件，污带废水生物，生物的种类虽比多污带生物多些，但为数仍然较少，主要是细菌，每毫升废水中有几十万个。这一带中还出现了吞食细菌的轮虫类和纤毛虫类，另外，还有蓝藻和绿色鞭毛藻类，颤蚓仍大量滋生。β-中污带氧化作用强，透明度较高，生物多样性大大增加。水体自净-污水生物系统哈尔滨工业大学环境科学与工程系寡污带寡污带实际上是清洁水体，水中DO含量很高，经常达到饱和状态，水中有机物浓度(BOD值)很低，基本上不存在有毒物质，水质清澈，pH值为6～9，适合于生物的生存。寡污带细菌数量大大减少，生物种类极为丰富，且都是需氧性生物。一些水生昆虫幼虫，如蜉蝣幼虫、石蚕幼虫和蜻蜓幼虫等均出现在寡污带中，由于它们喜欢在清水草丛中生活，在污染的环境中没有它们的影踪，故可作为寡污带的指示生物。此外，水中还有大量的浮游植物，如硅藻、甲藻、金藻等等，动物中还有苔藓虫、水螅、海绵类等，鱼的种类也很多。水体自净-污水生物系统哈尔滨工业大学环境科学与工程系演替的原因虽然是由生态因子的变动而造成的，但生态因子常常是多个，并经常以不同量组合，所以，同一群落很难具有重现性。尽管如此，由于生态环境中制约生物种群生长的因子往往是限制性因子，因而类似群落(主要种群相同)呈现的条件是有规律可循的。微生物群落生态演替-原因-320-280-240-200-160-120Eh/mV05101520253065.85.75.554.64.44.34.24.44.64.855.25.45.65.86pH产物浓度/mmmol·L-1Eh丙酸乙醇乙酸丁酸ORP调节阶段pH调节阶段哈尔滨工业大学环境科学与工程系2020/7/19生态修复课题组哈尔滨工业大学环境科学与工程系2020/7/19S－2S－3S－4S－1露天放置隔热基质（防止地面辐射影响水池温度）未加任何外源营养(补给自来水),单纯考虑底泥对营养物质的贡献量材质：透明有机玻璃尺寸：500mm×500mm×70mmm底质：5cm厚度干河泥微宇宙整体尺寸实际设计容纳水量:125L×4个底泥来源：大庆黑鱼湖水体来源:大庆黑鱼湖水库水源水和自来水自来水和底泥源水和底泥只有自来水只有源水哈尔滨工业大学环境科学与工程系藻类演替规律2020/7/19生态修复课题组微宇宙建立2周后藻类开始大量繁殖，最开始出现的种属为蓝藻门的拟鱼腥藻属和绿藻门的栅藻属6周后蓝藻门开始大量繁殖优势种属为微囊藻属、颤藻属、平裂藻属。S－4池中绿藻门为优势捉属，出现大量的雨生红球藻。黄藻门和硅藻门的藻类出现10周左右蓝藻门已经大量减少，黄藻门和硅藻门成为优势种属，大量的黄丝藻属、舟形藻属、平板藻属出现14周后绿藻门、蓝藻门、黄藻门开始衰退，但硅藻门长势很好，成为优势种属，直链藻、舟形藻、针杆藻和脆杆藻成为优势种属，开始出现原生动物哈尔滨工业大学环境科学与工程系2020/7/19生态修复拟鱼腥藻属和栅藻属微囊藻属、颤藻属雨生红球藻直链藻、脆杆藻和摇蚊幼虫黄丝藻属、舟形藻属、平板藻属哈尔滨工业大学环境科学与工程系雨生红球藻2020/7/19生态修复课题组哈尔滨工业大学环境科学与工程系