海洋微生物如何凈化環境

A. 海洋微生物及其特性是什麼

海洋微生物是指以海洋水體為正常棲居環境的一切微生物。但由於學科傳統及研究方法的不同，本文不介紹單細胞藻類，而只討論細菌、真菌及噬菌體等狹義微生物學的對象。海洋細菌是海洋生態系統中的重要環節。作為分解者，它促進了物質循環；在海洋沉積成岩及海底成油成氣過程中，都起了重要作用。還有一小部分化能自養菌則是深海生物群落中的生產者。海洋細菌會污損水工構築物，在特定條件下其代謝產物如氨及硫化氫也會毒化養殖環境，從而造成養殖業的經濟損失。但海洋微生物的頡頏作用可以消滅陸源致病菌，它的巨大分解潛能幾乎可以凈化各種類型的污染，它還可能提供新抗生素以及其他生物資源，因而隨著研究技術的發展，海洋微生物日益受到重視。

海洋微生物

與陸地相比，海洋環境以高鹽、高壓、低溫和稀營養為特徵。海洋微生物長期適應復雜的海洋環境而生存，因而有其獨有的特性。

嗜鹽性

嗜鹽性是海洋微生物最普遍的特點。真正的海洋微生物的生長必需海水。海水中富含各種無機鹽類和微量元素。鈉為海洋微生物生長與代謝所必需。此外，鉀、鎂、鈣、磷、硫或其他微量元素也是某些海洋微生物生長所必需的。

海洋中硫的循環

嗜冷性

大約90％海洋環境的溫度都在5℃以下，絕大多數海洋微生物的生長要求較低的溫度，一般溫度超過37℃海洋微生物就會停止生長或死亡。那些能在0℃生長或其最適生長溫度低於20℃的微生物稱為嗜冷微生物。嗜冷菌主要分布於極地、深海或高緯度的海域中。其細胞膜構造具有適應低溫的特點。那種嚴格依賴低溫才能生存的嗜冷菌對熱反應極為敏感，即使中溫就足以阻礙其生長與代謝。

嗜壓性

海洋中靜水壓力因水深而異，水深每增加10米，靜水壓力遞增1個標准大氣壓。海洋最深處的靜水壓力可超過1000大氣壓。深海水域是一個廣闊的生態系統，約56％以上的海洋環境處在100～1100大氣壓的壓力之中，嗜壓性是深海微生物獨有的特性。來源於淺海的微生物一般只能忍耐較低的壓力，而深海的嗜壓細菌則具有在高壓環境下生長的能力，能在高壓環境中保持其酶系統的穩定性。研究嗜壓微生物的生理特性必須藉助高壓培養器來維持特定的壓力。對於那種嚴格依賴高壓而存活的深海嗜壓細菌，由於研究手段的限制，迄今尚難獲得純培養菌株。根據自動接種培養裝置在深海實地實驗獲得的微生物生理活動資料判斷，在深海底部微生物分解各種有機物質的過程是相當緩慢的。

海洋的化學模型示意圖

低營養性

海水中營養物質比較稀薄，部分海洋細菌要求在營養貧乏的培養基上生長。在一般營養較豐富的培養基上，有的細菌於第一次形成菌落後即迅速死亡，有的則根本不能形成菌落。這類海洋細菌在形成菌落過程中因其自身代謝產物積聚過甚而中毒致死。這種現象說明常規的平板法並不是一種最理想的分離海洋微生物的方法。

趨化性與附著生長

海水中的營養物質雖然稀薄，但海洋環境中各種固體表面或不同性質的界面上吸附積聚著較豐富的營養物。絕大多數海洋細菌都具有運動能力。其中某些細菌還具有沿著某種化合物濃度梯度移動的能力，這一特點稱為趨化性。某些專門附著於海洋植物體表而生長的細菌稱為植物附生細菌。海洋微生物附著在海洋中生物和非生物固體的表面，形成薄膜，為其他生物的附著造成條件，從而形成特定的附著生物區系。

海洋生物的採集

多形性

在顯微鏡下觀察細菌形態時，有時在同一株細菌純培養中可以同時觀察到多種形態，如球形橢圓形、大小長短不一的桿狀或各種不規則形態的細胞。這種多形現象在海洋革蘭氏陰性桿菌中表現尤為普遍。這種特性看來是微生物長期適應復雜海洋環境的產物。

發光性

在海洋細菌中只有少數幾個屬表現發光特性。發光細菌通常可從海水或魚產品上分離到。細菌發光現象對理化因子反應敏感，因此有人試圖利用發光細菌作為檢驗水域污染狀況的指示菌。

B. 海洋自凈能力的過程

海洋自凈是一個錯綜復雜的自然變化過程。自凈能力越強，凈化速度越快。凈化速度一般表示為濃度下降率或與污染物有關參數的變化率。

海洋自凈過程按其發生機理可分為：
物理凈化，化學凈化和生物凈化。三種過程相互影響，同時發生或相互交錯進行。一般說來，物理凈化是海洋自凈中最重要的過程。 物理凈化是指污染物質由於稀釋、擴散、混合和沉澱等過程而降低濃度。污水進入水體後，可沉性固體在水流較弱的地方逐漸沉入水底，形成污泥。懸浮體、膠體和溶解性污染物因混合、稀釋，濃度逐漸降低。污水稀釋的程度通常用稀釋比表示。對河流來說，用參與混合的河水流量與污水流量之比表示。污水排入河流經相當長的距離才能達到完全混合，因此這一比值是變化的。達到完全混合的距離受許多因素的影響，主要有稀釋比、河流水文情勢、河道彎曲程度、污水排放口的位置和形式等。在湖泊、水庫和海洋中影響污水稀釋的因素還有水流方向、風向和風力、水溫和潮汐等。
微生物和藻類等生物通過其代謝作用將污染物質降解或轉化成低毒或無毒物質的過程。如將甲基汞轉化為金屬汞，將石油烴氧化成二氧化碳和水。
微生物在降解有機污染物時，要消耗水中的溶解氧。因此，可根據在一定期間內消耗氧的數量多少來表示水體污染的程度。目前已知微生物能降解石油、有機氯農葯、多氯聯苯以及其他各種有機污染物。其降解速率因微生物和污染物的種類和環境條件而異。還有許多種類微生物能轉化汞、鎘、鉛、砷等金屬。 由於海洋遼闊，自凈能力也大，人們一直把它看成是天然的最大凈化池而任意傾廢或排污，但海洋的自凈能力並不是沒有限制的。為了合理利用海洋環境自凈功能，保護和改善海洋環境，研究和掌握海洋環境自凈機理，是海洋環境科學研究的一項重要任務。

C. 對水體有凈化作用的海洋微生物有哪些

1首先有好氧菌對有機物的降解作用 幾乎所有已知生理類群的細菌，都可在海洋環境中找到。
2原生動物對細菌的吞噬作用 只要是原生動物都可
3噬菌體對細菌的裂解作用 只要是烈性噬菌體都可
4藻類對無機元素的吸收作用 微型鞭毛藻 微球藻
5浮游生物通過食物鏈對有機物的攝取和濃縮 小型甲殼動物和小型浮游幼蟲、水母

D. 海洋細菌在海洋生態系統中起到什麼作用

分布廣、數量多，在海洋生態系統中起著特殊的作用。海洋中細菌數量分布的規律是：近海區的細菌密度較大洋大，內灣與河口內密度尤大；表層水和水底泥界面處細菌密度較深層水大，一般底泥中較海水中大；不同類型的底質間細菌密度差異懸殊，一般泥土中高於沙土。大洋海水中細菌密度較小，每毫升海水中有時分離不出1個細菌菌落，因此必須採用薄膜過濾法——將一定體積的海水樣品用孔徑0.2微米的薄膜過濾，使樣品中的細菌聚集在薄膜上，再採用直接顯微計數法或培養法計數。大洋海水中細菌密度一般為每40毫升幾個至幾十個。在海洋調查時常發現某一水層中細菌數量劇增，這種微區分布現象主要決定於海水中有機物質的分布狀況。一般在赤潮之後往往伴隨著細菌數量增長的高峰。有人試圖利用微生物分布狀況來指示不同水團或溫躍層界面處有機物質積聚的特點，進而分析水團來源或轉移的規律。

海水中的細菌以革蘭氏陰性桿菌占優勢，常見的有假單胞菌屬等10餘個屬。相反，海底沉積土中則以革蘭氏陽性細菌偏多。芽胞桿菌屬是大陸架沉積土中最常見的屬。

海洋真菌多集中分布於近岸海域的各種基底上，按其棲住對象可分為寄生於動植物、附著生長於藻類和棲住於木質或其他海洋基底上等類群。某些真菌是熱帶紅樹林上的特殊菌群。某些藻類與菌類之間存在著密切的營養供需關系，稱為藻菌半共生關系。

大洋海水中酵母菌密度為每升5～10個，近岸海水中可達每升幾百至幾千個。海洋酵母菌主要分布於新鮮或腐爛的海洋動植物體上，多數來源於陸地，只有少數種被認為是海洋種。海洋中酵母菌的數量分布僅次於海洋細菌。

海洋堪稱為「世界上最龐大的恆化器」，能承受巨大的沖擊（如污染）而仍保持其生命力和生產力。微生物在其中是不可缺少的活躍因素。自人類開發利用海洋以來，競爭性的捕撈和航海活動、大工業興起帶來的污染以及海洋養殖場的無限擴大，使海洋生態系統的動態平衡遭受嚴重破壞。海洋微生物以其敏感的適應能力和飛快的繁殖速度在發生變化的新環境中迅速形成異常環境微生物區系，積極參與氧化還原活動，調整與促進新動態平衡的形成與發展。從暫時或局部的效果來看，其活動結果可能是利與弊兼有；但從長遠或全局的效果來看，微生物的活動始終是海洋生態系統發展過程中最積極的一環。

海洋中的微生物多數是分解者，但有一部分是生產者，因而具有雙重的重要性。實際上，微生物參與海洋物質分解和轉化的全過程。海洋中分解有機物質的代表性菌群是：分解有機含氮化合物者有分解明膠、魚蛋白、蛋白腖、多肽、氨基酸、含硫蛋白質以及尿素等的微生物；利用碳水化合物類者有主要利用各種糖類、澱粉、纖維素、瓊脂、褐藻酸、幾丁質以及木質素等的微生物；此外，還有降解烴類化合物以及利用芬香化合物如酚等的微生物。海洋微生物分解有機物質的終極產物如氨、硝酸鹽、磷酸鹽以及二氧化碳等都直接或間接地為海洋植物提供主要營養。微生物在海洋無機營養再生過程中起著決定性的作用。某些海洋化能自養細菌可通過對氨、亞硝酸鹽、甲烷、分子氫和硫化氫的氧化過程取得能量而增殖。在深海熱泉的特殊生態系中，某些硫細菌是利用硫化氫作為能源而增殖的生產者。另一些海洋細菌則具有光合作用的能力。不論異養或自養微生物，其自身的增殖都為海洋原生動物、浮游動物以及底柄動物等提供直接的營養源。這在食物鏈上有助於初級或高層次的生物生產。在深海底部，硫細菌實際上負擔了全部初級生產。

在海洋動植物體表或動物消化道內往往形成特異的微生物區系，如弧菌等是海洋動物消化道中常見的細菌，分解幾丁質的微生物往往是肉食性海洋動物消化道中微生物區系的成員。某些真菌、酵母和利用各種多糖類的細菌常是某些海藻體上的優勢菌群。微生物代謝的中間產物如抗生素、維生素、氨基酸或毒素等是促進或限制某些海洋生物生存與生長的因素。某些浮游生物與微生物之間存在著相互依存的營養關系。如細菌為浮游植物提供維生素等營養物質，浮游植物分泌乙醇酸等物質作為某些細菌的能源與碳源。

由於海洋微生物富變異性，故能參與降解各種海洋污染物或毒物，這有助於海水的自凈化和保持海洋生態系統的穩定。

海洋細菌海洋細菌是生活在海洋中的，不含葉綠素和藻藍素的原核單細胞生物。它們是海洋微生物中分布最廣、數量最大的一類生物，個體直徑常在1微米以下，呈球狀、桿狀、螺旋狀和分枝絲狀，無真核，細胞壁堅韌。能游動的種以鞭毛運動。嚴格地說，海洋細菌是指那些只能在海洋中生長與繁殖的細菌。

世紀中期人們首次分離出一個海洋細菌，1865年分離出其中的奇異貝氏硫細菌。從1884年起，又研究深海細菌。早期只注重分類，1946年後進入以研究其生理和生態為基礎的階段。

海洋細菌有自養和異養、光能和化能、好氧和厭氧、寄生和腐生以及浮游和附著等不同類型。海水中以革蘭氏陰性桿菌占優勢，常見的有假單胞菌屬、弧菌屬、無色桿菌屬、黃桿菌屬、螺菌屬、微球菌屬、八疊球菌屬、芽孢桿菌屬、棒桿菌屬、枝動菌屬、諾卡氏菌屬和鏈黴菌屬等10多個屬；洋底沉積物中以革蘭氏陽性細菌居多；大陸架沉積物中以芽孢桿菌屬最常見。

E. 微生物是怎樣凈化污水的

目前，廢水處理有物理方法、化學方法和生物方法，而用微生物處理廢水的生物方法以效率高、成本低受到了廣泛關注。

能除掉毒物的微生物主要是細菌、黴菌、酵母菌和一些原生動物。它們能把水中的有機物變成簡單的無機物，通過生長繁殖活動使污水凈化。

有種芽孢桿菌能把酚類物質轉變成醋酸吸收利用，除酚率可以達到99%；一種耐汞菌通過人工培養可將廢水中的汞吸收到菌體中，改變條件後，菌體又將汞釋放到空氣中，用活性炭就可以回收。

有的微生物能把穩定有毒的DDT轉變成溶解於水的物質而解除毒性。

每年在運輸中有150萬噸的原油流入世界水域使海洋污染，清除這些油類，真菌比細菌能力更強。在去毒凈化中，不同的微生物各有「高招」！枯草桿菌、馬鈴薯桿菌能清除體內酷胺；溶膠假單孢桿菌可以氧化劇毒的氰化物；紅色酵母菌和蛇皮癬菌對聚氯聯苯有分解能力。

用微生物處理廢水常用生物膜法。所有的污水處理裝置都有固定的濾料介質如碎石、煤渣及塑料等，在濾料介質的表面覆蓋著一層由各類微生物組成的黏狀物稱為生物膜。

生物膜主要是由細菌菌膠團和大量真菌菌絲組成，在表面還棲息著很多原生動物。當污水通過濾料表面時，生物膜大量地吸附水中各種有機物，同時膜上的微生物群利用溶解氧將有機物分解，產生可溶性無機物隨水流走，產生的二氧化碳和氫氣等釋放到大氣中，使污水得到凈化。

F. 有哪些利用海洋微生物改變環境的實際例子

之前因為一起海上石油泄漏，而造成的環境污染，科學家們為了解決這個問題，發現了微生物可以分解這些石油，凈化海水，這就是一個典型的利用海洋微生物改變環境的實際例子。

G. 微生物是怎樣治理環境的

科研人員正不斷更新環境保護的方法，提高治理和防禦的效果。在環境污染中，廢水的污染尤為嚴重，直接威脅著我們人類的生存。科研人員在研究中發現，用微生物處理廢水和石油污染具有效率高、成本低的優點，因而備受人們青睞。

用微生物處理廢水，效果與化學方法處理一樣，而成本只有化學方法的1/10。

其實，在人們還沒有發現並利用微生物處理廢物、凈化環境以前，微生物就已經默默無聞地獨攬著凈化大自然的重要使命。

地球上每年動物、植物的生成量達5000億噸，在它們生命活動結束之後，如果不是微生物悄悄地把遺留的屍體殘骸分解並轉換的話，那麼，地球上的這些廢物一直堆積起來真是會出現可怕而又難以想像的局面。我們上月球也許就不必發射宇宙飛船了，只需爬上垃圾堆就可以進月球了。

看來，大自然環境保護標兵的桂冠非微生物莫屬了，人類真應該真誠地感謝這些微小的「朋友」。

微生物是怎樣「治理」環境的呢？能除掉廢水中毒物的「功臣」主要是微生物包括細菌、黴菌、酵母菌等和一些原生動物，它們能把水中的有機物變成簡單的無機物，通過生長繁殖活動使污水凈化。

有種芽孢桿菌能把酚類物質轉變成醋酸作為營養物質吸收利用，除酚效率可達99%，有的微生物還能把穩定有毒的DDT轉變成溶解於水的物質而解除毒性。

H. 海洋生物學對水體的凈化作用分別從海洋的動物 植物 微生物 分別舉例說明個體作用

海洋微生物是在海洋環境中能夠生長繁殖、形體微小、
單細胞或個體結構較為簡單的多細胞、甚至沒有細胞結構
的一群低等生物。海洋微生物種類繁多,按其結構、形態和
組成不同,可分為三大類:非細胞型(如海洋病毒)、原核細
胞型(如海洋細菌、海洋放線菌和海洋藍細菌等)和真核細
胞型(如海洋酵母菌、海洋黴菌等)[1]。從微生物學或環境
微生物學角度來講,海洋微藻也應歸入海洋微生物的范
疇[2, 3]。
微生物在廢水處理等環境污染防治方面具有廣泛的應
用,在農林牧漁業、環保等各方面發揮著巨大的作用[4]。近
年來,人們對微生物在環境中的分布狀況、分離純化和開發
(包括馴化和基因操作等)利用等方面的報道與日俱增。對
於海洋微生物這部分來講,隨著環境微生物和海洋科學兩
大學科的發展,人們對其研究也日益深入,從海洋表層的海
水微生物[5]到深海微生物[6]等各方面均有報道。另外,對
於我們通常認為較難研究的海洋浮游病毒,國外研究進展
很快,已經滲入到海洋浮游病毒的形態、分類、生態學效應、
在海洋不同深度的種群和數量、在海洋生態系統物質循環
中的作用以及海洋藻類噬藻體等方面[7~14]。
隨著人口的增長以及工農業的發展,人類向海洋排放
的污染物逐年增多,海洋環境被污染的程度越來越嚴重,導
致海洋生物的生存受到嚴重的威脅。海洋污染物主要包括
石油及其產品、重金屬、農葯、PAH、PCBS等。在這些污染物
的遷移和轉化過程中,海洋微生物發揮著重要作用,參與各
種海洋污染物的降解和轉化過程,這樣有助於保持海洋生
態系統的平衡和促進海洋自凈能力。1 海洋微生物在海洋石油污染生物修復中的應用
海洋石油及其產品的污染是目前一種世界性的嚴重的
海洋污染現象。隨著大陸架、海洋石油資源的開發、海上
油事故、沿岸石油化工的發展以及20世紀90年代爆發的戰
爭等原因使局部海域受到嚴重的石油污染,對生態環境造
成了災難性的破壞。據估計,全世界每年流入大海的石油就
有1. 0@107t,我國每年有60多萬噸原油進入環境,污染土
壤、地下水、河流和海洋,造成污染海域在短期內溶解氧的缺
乏[15],對近海海域及沙灘等造成污染,對人們在天然浴場游
泳和沙灘休閑娛樂產生不利影響。
據報道,能夠降解石油的微生物達200多種,分屬於70
多個屬,其中細菌約佔40個屬,在海洋生態系統中佔主導地
位[16]。海洋石油降解菌廣泛分布在油污海域,常見種類見
表1。由於海洋微生物可以有效地去除各種形式的石油污
染物,因此在海洋石油污染生物修復中發揮著重要作用。從
20世紀70年代開始,美國率先開展了利用細菌消除油污染
的研究,隨後,世界各國相繼利用各種微生物開展了這方面
的工作。我國應用海洋微生物治理海洋石油污染的研究發
展也很快。林鳳翱等[18, 19]從近岸油污染海洋環境中篩選出
了高效的降解石油烴絲狀真菌,研究表明,該絲狀真菌能降
解多種石油烴,且降解速率快、不受氮、磷營養鹽和氧含量的
限制、在被油污染的海灘等的應用前景和開發價值很大。丁
明宇等[20]利用從青島近岸海水中篩選到的73株細菌和10
株真菌進行了降解石油的研究,多數菌株具有明顯的降解
石油的能力,有3個菌株對石油的降解效率高達58. 35%
(真菌F-37)、62. 75% (細菌SJ-27B)和71. 06% (真菌F
-38)。此外,史君賢等[21]利用氣相色譜測定了石油烴降解
細菌對柴油的正烷烴的降解作用,石油烴降解細菌對正烷
烴有明顯的降解作用,混合菌株的降解率明顯高於單菌株
的降解率,且溫度對正烷烴的降解有明顯的影響,在35e條
件下降解速度最快。陳碧娥等[22]研究了從湄洲灣海域分離
的絲狀真菌轉化石油烴的過程,指出,絲狀真菌去除原油的

I. 微生物是怎樣「治理」環境的

能除掉廢水中毒物的功臣主要是微生物包括細菌、黴菌、酵母菌等和一些原生動物，它們能把水中的有機物變成簡單的無機物，通過生長繁殖活動使污水凈化。有種芽孢桿菌能把酚類物質轉變成醋酸作為營養物質吸收利用，除酚效率可達99％，有的微生物還能把穩定有毒的DDT轉變成溶解於水的物質而解除毒性。

除了廢水污染外，石油對水體的污染也很嚴重，每年運輸過程中有150萬噸原油流入世界水域，同時由於近年來原油和各種精煉石油產品在陸地上就地排放或進入水域中，特別是油船遇難或由於海上鑽井的操作失控，引起石油的大規模泄漏，使水域被石油污染。消除石油引起的水質污染也是治理環境污染的一大重點。用微生物處理石油污染既經濟又快捷。美國賓夕法尼亞州某村地下泄漏約6000加侖汽油，嚴重污染了水源，影響供水。最初，事故的責任者SanOil公司使用的是掘井提油的辦法，即開掘能夠打出地下水的深井，用泵打撈浮在水表層的汽油，用這種方法約除去3000加侖。但剩下的汽油如果仍採用這種方法清除，預計尚需100年時間。在不得已的情況下，決定利用培養當地有分解汽油能力的細菌的方法來解決，從而成功地進行了凈化。微生物凈化石油的方法將是21世紀環境治理的主要手段之一。

石油是多種烴類組成的混合物，僅是一種的細菌不可能完全分解石油。現在科學家們將能降解石油的幾種基因，結合轉移到一株假單孢菌中，構建「超級微生物」，能夠降解掉多種原油成分。在油田、煉油廠、油輪和被石油污染了的海洋、陸地都可以用這種「超級微生物」去消除石油污染。展望21世紀，我們對治理石油污染充滿了信心。

施用化學農葯和環境衛生殺蟲葯劑都是造成環境污染的人為因素，應用生物殺蟲劑和生物防治方法，已成為生物技術應用的新領域。1989年吉隆坡醫學研究所在一處密林沼澤地發現一種蘇雲金桿菌的亞種「馬來西亞菌」，這種菌可在發酵椰殼等農業廢棄物中大量繁衍。可把含有這種細菌的發酵椰殼磨碎，稀釋後噴灑到蚊蟲滋生場所滅殺蚊子的幼蟲。用這些生物滅蚊劑不會污染環境而留下後患，這也是21世紀治理污染必須努力的方向。

科學在進步，社會在發展，我們相信經過科技工作者的共同努力，在新世紀治理環境污染必定可以取得成功。讓我們人類還給地球一個潔凈的空間，把我們的家園建設得更加美麗富饒，地球的未來不是夢！

J. 海洋里哪些微生物有助於清潔海洋污染

海洋里哪些微生物有助於清潔海洋污染
很多海洋生物可以發光。
海洋生物發光可分為細胞內發光和細胞外發光兩類。
1、細胞內發光是當細胞受刺激時，細胞質中絲狀排列的發光顆粒收縮，發出淡藍色閃光。單細胞的甲藻和放射蟲類，以及許多具有特化的發光器的多細胞動物（如水母、海羽、櫛水母、多鱗蟲、磷蝦、櫻蝦、頭足類、棘皮動物、被囊類和魚類）,都屬於細胞內發光。
2、細胞外發光是由生物的腺體分泌排放出的內含物發光。其中海螢為最著名的代表。橈足類、齒裂蟲、波葉海牛、海筍、柱頭蟲等。