海洋微生物如何净化环境

A. 海洋微生物及其特性是什么

海洋微生物是指以海洋水体为正常栖居环境的一切微生物。但由于学科传统及研究方法的不同，本文不介绍单细胞藻类，而只讨论细菌、真菌及噬菌体等狭义微生物学的对象。海洋细菌是海洋生态系统中的重要环节。作为分解者，它促进了物质循环；在海洋沉积成岩及海底成油成气过程中，都起了重要作用。还有一小部分化能自养菌则是深海生物群落中的生产者。海洋细菌会污损水工构筑物，在特定条件下其代谢产物如氨及硫化氢也会毒化养殖环境，从而造成养殖业的经济损失。但海洋微生物的颉颃作用可以消灭陆源致病菌，它的巨大分解潜能几乎可以净化各种类型的污染，它还可能提供新抗生素以及其他生物资源，因而随着研究技术的发展，海洋微生物日益受到重视。

海洋微生物

与陆地相比，海洋环境以高盐、高压、低温和稀营养为特征。海洋微生物长期适应复杂的海洋环境而生存，因而有其独有的特性。

嗜盐性

嗜盐性是海洋微生物最普遍的特点。真正的海洋微生物的生长必需海水。海水中富含各种无机盐类和微量元素。钠为海洋微生物生长与代谢所必需。此外，钾、镁、钙、磷、硫或其他微量元素也是某些海洋微生物生长所必需的。

海洋中硫的循环

嗜冷性

大约90％海洋环境的温度都在5℃以下，绝大多数海洋微生物的生长要求较低的温度，一般温度超过37℃海洋微生物就会停止生长或死亡。那些能在0℃生长或其最适生长温度低于20℃的微生物称为嗜冷微生物。嗜冷菌主要分布于极地、深海或高纬度的海域中。其细胞膜构造具有适应低温的特点。那种严格依赖低温才能生存的嗜冷菌对热反应极为敏感，即使中温就足以阻碍其生长与代谢。

嗜压性

海洋中静水压力因水深而异，水深每增加10米，静水压力递增1个标准大气压。海洋最深处的静水压力可超过1000大气压。深海水域是一个广阔的生态系统，约56％以上的海洋环境处在100～1100大气压的压力之中，嗜压性是深海微生物独有的特性。来源于浅海的微生物一般只能忍耐较低的压力，而深海的嗜压细菌则具有在高压环境下生长的能力，能在高压环境中保持其酶系统的稳定性。研究嗜压微生物的生理特性必须借助高压培养器来维持特定的压力。对于那种严格依赖高压而存活的深海嗜压细菌，由于研究手段的限制，迄今尚难获得纯培养菌株。根据自动接种培养装置在深海实地实验获得的微生物生理活动资料判断，在深海底部微生物分解各种有机物质的过程是相当缓慢的。

海洋的化学模型示意图

低营养性

海水中营养物质比较稀薄，部分海洋细菌要求在营养贫乏的培养基上生长。在一般营养较丰富的培养基上，有的细菌于第一次形成菌落后即迅速死亡，有的则根本不能形成菌落。这类海洋细菌在形成菌落过程中因其自身代谢产物积聚过甚而中毒致死。这种现象说明常规的平板法并不是一种最理想的分离海洋微生物的方法。

趋化性与附着生长

海水中的营养物质虽然稀薄，但海洋环境中各种固体表面或不同性质的界面上吸附积聚着较丰富的营养物。绝大多数海洋细菌都具有运动能力。其中某些细菌还具有沿着某种化合物浓度梯度移动的能力，这一特点称为趋化性。某些专门附着于海洋植物体表而生长的细菌称为植物附生细菌。海洋微生物附着在海洋中生物和非生物固体的表面，形成薄膜，为其他生物的附着造成条件，从而形成特定的附着生物区系。

海洋生物的采集

多形性

在显微镜下观察细菌形态时，有时在同一株细菌纯培养中可以同时观察到多种形态，如球形椭圆形、大小长短不一的杆状或各种不规则形态的细胞。这种多形现象在海洋革兰氏阴性杆菌中表现尤为普遍。这种特性看来是微生物长期适应复杂海洋环境的产物。

发光性

在海洋细菌中只有少数几个属表现发光特性。发光细菌通常可从海水或鱼产品上分离到。细菌发光现象对理化因子反应敏感，因此有人试图利用发光细菌作为检验水域污染状况的指示菌。

B. 海洋自净能力的过程

海洋自净是一个错综复杂的自然变化过程。自净能力越强，净化速度越快。净化速度一般表示为浓度下降率或与污染物有关参数的变化率。

海洋自净过程按其发生机理可分为：
物理净化，化学净化和生物净化。三种过程相互影响，同时发生或相互交错进行。一般说来，物理净化是海洋自净中最重要的过程。 物理净化是指污染物质由于稀释、扩散、混合和沉淀等过程而降低浓度。污水进入水体后，可沉性固体在水流较弱的地方逐渐沉入水底，形成污泥。悬浮体、胶体和溶解性污染物因混合、稀释，浓度逐渐降低。污水稀释的程度通常用稀释比表示。对河流来说，用参与混合的河水流量与污水流量之比表示。污水排入河流经相当长的距离才能达到完全混合，因此这一比值是变化的。达到完全混合的距离受许多因素的影响，主要有稀释比、河流水文情势、河道弯曲程度、污水排放口的位置和形式等。在湖泊、水库和海洋中影响污水稀释的因素还有水流方向、风向和风力、水温和潮汐等。
微生物和藻类等生物通过其代谢作用将污染物质降解或转化成低毒或无毒物质的过程。如将甲基汞转化为金属汞，将石油烃氧化成二氧化碳和水。
微生物在降解有机污染物时，要消耗水中的溶解氧。因此，可根据在一定期间内消耗氧的数量多少来表示水体污染的程度。目前已知微生物能降解石油、有机氯农药、多氯联苯以及其他各种有机污染物。其降解速率因微生物和污染物的种类和环境条件而异。还有许多种类微生物能转化汞、镉、铅、砷等金属。 由于海洋辽阔，自净能力也大，人们一直把它看成是天然的最大净化池而任意倾废或排污，但海洋的自净能力并不是没有限制的。为了合理利用海洋环境自净功能，保护和改善海洋环境，研究和掌握海洋环境自净机理，是海洋环境科学研究的一项重要任务。

C. 对水体有净化作用的海洋微生物有哪些

1首先有好氧菌对有机物的降解作用 几乎所有已知生理类群的细菌，都可在海洋环境中找到。
2原生动物对细菌的吞噬作用 只要是原生动物都可
3噬菌体对细菌的裂解作用 只要是烈性噬菌体都可
4藻类对无机元素的吸收作用 微型鞭毛藻 微球藻
5浮游生物通过食物链对有机物的摄取和浓缩 小型甲壳动物和小型浮游幼虫、水母

D. 海洋细菌在海洋生态系统中起到什么作用

分布广、数量多，在海洋生态系统中起着特殊的作用。海洋中细菌数量分布的规律是：近海区的细菌密度较大洋大，内湾与河口内密度尤大；表层水和水底泥界面处细菌密度较深层水大，一般底泥中较海水中大；不同类型的底质间细菌密度差异悬殊，一般泥土中高于沙土。大洋海水中细菌密度较小，每毫升海水中有时分离不出1个细菌菌落，因此必须采用薄膜过滤法——将一定体积的海水样品用孔径0.2微米的薄膜过滤，使样品中的细菌聚集在薄膜上，再采用直接显微计数法或培养法计数。大洋海水中细菌密度一般为每40毫升几个至几十个。在海洋调查时常发现某一水层中细菌数量剧增，这种微区分布现象主要决定于海水中有机物质的分布状况。一般在赤潮之后往往伴随着细菌数量增长的高峰。有人试图利用微生物分布状况来指示不同水团或温跃层界面处有机物质积聚的特点，进而分析水团来源或转移的规律。

海水中的细菌以革兰氏阴性杆菌占优势，常见的有假单胞菌属等10余个属。相反，海底沉积土中则以革兰氏阳性细菌偏多。芽胞杆菌属是大陆架沉积土中最常见的属。

海洋真菌多集中分布于近岸海域的各种基底上，按其栖住对象可分为寄生于动植物、附着生长于藻类和栖住于木质或其他海洋基底上等类群。某些真菌是热带红树林上的特殊菌群。某些藻类与菌类之间存在着密切的营养供需关系，称为藻菌半共生关系。

大洋海水中酵母菌密度为每升5～10个，近岸海水中可达每升几百至几千个。海洋酵母菌主要分布于新鲜或腐烂的海洋动植物体上，多数来源于陆地，只有少数种被认为是海洋种。海洋中酵母菌的数量分布仅次于海洋细菌。

海洋堪称为“世界上最庞大的恒化器”，能承受巨大的冲击（如污染）而仍保持其生命力和生产力。微生物在其中是不可缺少的活跃因素。自人类开发利用海洋以来，竞争性的捕捞和航海活动、大工业兴起带来的污染以及海洋养殖场的无限扩大，使海洋生态系统的动态平衡遭受严重破坏。海洋微生物以其敏感的适应能力和飞快的繁殖速度在发生变化的新环境中迅速形成异常环境微生物区系，积极参与氧化还原活动，调整与促进新动态平衡的形成与发展。从暂时或局部的效果来看，其活动结果可能是利与弊兼有；但从长远或全局的效果来看，微生物的活动始终是海洋生态系统发展过程中最积极的一环。

海洋中的微生物多数是分解者，但有一部分是生产者，因而具有双重的重要性。实际上，微生物参与海洋物质分解和转化的全过程。海洋中分解有机物质的代表性菌群是：分解有机含氮化合物者有分解明胶、鱼蛋白、蛋白胨、多肽、氨基酸、含硫蛋白质以及尿素等的微生物；利用碳水化合物类者有主要利用各种糖类、淀粉、纤维素、琼脂、褐藻酸、几丁质以及木质素等的微生物；此外，还有降解烃类化合物以及利用芬香化合物如酚等的微生物。海洋微生物分解有机物质的终极产物如氨、硝酸盐、磷酸盐以及二氧化碳等都直接或间接地为海洋植物提供主要营养。微生物在海洋无机营养再生过程中起着决定性的作用。某些海洋化能自养细菌可通过对氨、亚硝酸盐、甲烷、分子氢和硫化氢的氧化过程取得能量而增殖。在深海热泉的特殊生态系中，某些硫细菌是利用硫化氢作为能源而增殖的生产者。另一些海洋细菌则具有光合作用的能力。不论异养或自养微生物，其自身的增殖都为海洋原生动物、浮游动物以及底柄动物等提供直接的营养源。这在食物链上有助于初级或高层次的生物生产。在深海底部，硫细菌实际上负担了全部初级生产。

在海洋动植物体表或动物消化道内往往形成特异的微生物区系，如弧菌等是海洋动物消化道中常见的细菌，分解几丁质的微生物往往是肉食性海洋动物消化道中微生物区系的成员。某些真菌、酵母和利用各种多糖类的细菌常是某些海藻体上的优势菌群。微生物代谢的中间产物如抗生素、维生素、氨基酸或毒素等是促进或限制某些海洋生物生存与生长的因素。某些浮游生物与微生物之间存在着相互依存的营养关系。如细菌为浮游植物提供维生素等营养物质，浮游植物分泌乙醇酸等物质作为某些细菌的能源与碳源。

由于海洋微生物富变异性，故能参与降解各种海洋污染物或毒物，这有助于海水的自净化和保持海洋生态系统的稳定。

海洋细菌海洋细菌是生活在海洋中的，不含叶绿素和藻蓝素的原核单细胞生物。它们是海洋微生物中分布最广、数量最大的一类生物，个体直径常在1微米以下，呈球状、杆状、螺旋状和分枝丝状，无真核，细胞壁坚韧。能游动的种以鞭毛运动。严格地说，海洋细菌是指那些只能在海洋中生长与繁殖的细菌。

世纪中期人们首次分离出一个海洋细菌，1865年分离出其中的奇异贝氏硫细菌。从1884年起，又研究深海细菌。早期只注重分类，1946年后进入以研究其生理和生态为基础的阶段。

海洋细菌有自养和异养、光能和化能、好氧和厌氧、寄生和腐生以及浮游和附着等不同类型。海水中以革兰氏阴性杆菌占优势，常见的有假单胞菌属、弧菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、螺菌属、微球菌属、八叠球菌属、芽孢杆菌属、棒杆菌属、枝动菌属、诺卡氏菌属和链霉菌属等10多个属；洋底沉积物中以革兰氏阳性细菌居多；大陆架沉积物中以芽孢杆菌属最常见。

E. 微生物是怎样净化污水的

目前，废水处理有物理方法、化学方法和生物方法，而用微生物处理废水的生物方法以效率高、成本低受到了广泛关注。

能除掉毒物的微生物主要是细菌、霉菌、酵母菌和一些原生动物。它们能把水中的有机物变成简单的无机物，通过生长繁殖活动使污水净化。

有种芽孢杆菌能把酚类物质转变成醋酸吸收利用，除酚率可以达到99%；一种耐汞菌通过人工培养可将废水中的汞吸收到菌体中，改变条件后，菌体又将汞释放到空气中，用活性炭就可以回收。

有的微生物能把稳定有毒的DDT转变成溶解于水的物质而解除毒性。

每年在运输中有150万吨的原油流入世界水域使海洋污染，清除这些油类，真菌比细菌能力更强。在去毒净化中，不同的微生物各有“高招”！枯草杆菌、马铃薯杆菌能清除体内酷胺；溶胶假单孢杆菌可以氧化剧毒的氰化物；红色酵母菌和蛇皮癣菌对聚氯联苯有分解能力。

用微生物处理废水常用生物膜法。所有的污水处理装置都有固定的滤料介质如碎石、煤渣及塑料等，在滤料介质的表面覆盖着一层由各类微生物组成的黏状物称为生物膜。

生物膜主要是由细菌菌胶团和大量真菌菌丝组成，在表面还栖息着很多原生动物。当污水通过滤料表面时，生物膜大量地吸附水中各种有机物，同时膜上的微生物群利用溶解氧将有机物分解，产生可溶性无机物随水流走，产生的二氧化碳和氢气等释放到大气中，使污水得到净化。

F. 有哪些利用海洋微生物改变环境的实际例子

之前因为一起海上石油泄漏，而造成的环境污染，科学家们为了解决这个问题，发现了微生物可以分解这些石油，净化海水，这就是一个典型的利用海洋微生物改变环境的实际例子。

G. 微生物是怎样治理环境的

科研人员正不断更新环境保护的方法，提高治理和防御的效果。在环境污染中，废水的污染尤为严重，直接威胁着我们人类的生存。科研人员在研究中发现，用微生物处理废水和石油污染具有效率高、成本低的优点，因而备受人们青睐。

用微生物处理废水，效果与化学方法处理一样，而成本只有化学方法的1/10。

其实，在人们还没有发现并利用微生物处理废物、净化环境以前，微生物就已经默默无闻地独揽着净化大自然的重要使命。

地球上每年动物、植物的生成量达5000亿吨，在它们生命活动结束之后，如果不是微生物悄悄地把遗留的尸体残骸分解并转换的话，那么，地球上的这些废物一直堆积起来真是会出现可怕而又难以想象的局面。我们上月球也许就不必发射宇宙飞船了，只需爬上垃圾堆就可以进月球了。

看来，大自然环境保护标兵的桂冠非微生物莫属了，人类真应该真诚地感谢这些微小的“朋友”。

微生物是怎样“治理”环境的呢？能除掉废水中毒物的“功臣”主要是微生物包括细菌、霉菌、酵母菌等和一些原生动物，它们能把水中的有机物变成简单的无机物，通过生长繁殖活动使污水净化。

有种芽孢杆菌能把酚类物质转变成醋酸作为营养物质吸收利用，除酚效率可达99%，有的微生物还能把稳定有毒的DDT转变成溶解于水的物质而解除毒性。

H. 海洋生物学对水体的净化作用分别从海洋的动物 植物 微生物 分别举例说明个体作用

海洋微生物是在海洋环境中能够生长繁殖、形体微小、
单细胞或个体结构较为简单的多细胞、甚至没有细胞结构
的一群低等生物。海洋微生物种类繁多,按其结构、形态和
组成不同,可分为三大类:非细胞型(如海洋病毒)、原核细
胞型(如海洋细菌、海洋放线菌和海洋蓝细菌等)和真核细
胞型(如海洋酵母菌、海洋霉菌等)[1]。从微生物学或环境
微生物学角度来讲,海洋微藻也应归入海洋微生物的范
畴[2, 3]。
微生物在废水处理等环境污染防治方面具有广泛的应
用,在农林牧渔业、环保等各方面发挥着巨大的作用[4]。近
年来,人们对微生物在环境中的分布状况、分离纯化和开发
(包括驯化和基因操作等)利用等方面的报道与日俱增。对
于海洋微生物这部分来讲,随着环境微生物和海洋科学两
大学科的发展,人们对其研究也日益深入,从海洋表层的海
水微生物[5]到深海微生物[6]等各方面均有报道。另外,对
于我们通常认为较难研究的海洋浮游病毒,国外研究进展
很快,已经渗入到海洋浮游病毒的形态、分类、生态学效应、
在海洋不同深度的种群和数量、在海洋生态系统物质循环
中的作用以及海洋藻类噬藻体等方面[7~14]。
随着人口的增长以及工农业的发展,人类向海洋排放
的污染物逐年增多,海洋环境被污染的程度越来越严重,导
致海洋生物的生存受到严重的威胁。海洋污染物主要包括
石油及其产品、重金属、农药、PAH、PCBS等。在这些污染物
的迁移和转化过程中,海洋微生物发挥着重要作用,参与各
种海洋污染物的降解和转化过程,这样有助于保持海洋生
态系统的平衡和促进海洋自净能力。1 海洋微生物在海洋石油污染生物修复中的应用
海洋石油及其产品的污染是目前一种世界性的严重的
海洋污染现象。随着大陆架、海洋石油资源的开发、海上
油事故、沿岸石油化工的发展以及20世纪90年代爆发的战
争等原因使局部海域受到严重的石油污染,对生态环境造
成了灾难性的破坏。据估计,全世界每年流入大海的石油就
有1. 0@107t,我国每年有60多万吨原油进入环境,污染土
壤、地下水、河流和海洋,造成污染海域在短期内溶解氧的缺
乏[15],对近海海域及沙滩等造成污染,对人们在天然浴场游
泳和沙滩休闲娱乐产生不利影响。
据报道,能够降解石油的微生物达200多种,分属于70
多个属,其中细菌约占40个属,在海洋生态系统中占主导地
位[16]。海洋石油降解菌广泛分布在油污海域,常见种类见
表1。由于海洋微生物可以有效地去除各种形式的石油污
染物,因此在海洋石油污染生物修复中发挥着重要作用。从
20世纪70年代开始,美国率先开展了利用细菌消除油污染
的研究,随后,世界各国相继利用各种微生物开展了这方面
的工作。我国应用海洋微生物治理海洋石油污染的研究发
展也很快。林凤翱等[18, 19]从近岸油污染海洋环境中筛选出
了高效的降解石油烃丝状真菌,研究表明,该丝状真菌能降
解多种石油烃,且降解速率快、不受氮、磷营养盐和氧含量的
限制、在被油污染的海滩等的应用前景和开发价值很大。丁
明宇等[20]利用从青岛近岸海水中筛选到的73株细菌和10
株真菌进行了降解石油的研究,多数菌株具有明显的降解
石油的能力,有3个菌株对石油的降解效率高达58. 35%
(真菌F-37)、62. 75% (细菌SJ-27B)和71. 06% (真菌F
-38)。此外,史君贤等[21]利用气相色谱测定了石油烃降解
细菌对柴油的正烷烃的降解作用,石油烃降解细菌对正烷
烃有明显的降解作用,混合菌株的降解率明显高于单菌株
的降解率,且温度对正烷烃的降解有明显的影响,在35e条
件下降解速度最快。陈碧娥等[22]研究了从湄洲湾海域分离
的丝状真菌转化石油烃的过程,指出,丝状真菌去除原油的

I. 微生物是怎样“治理”环境的

能除掉废水中毒物的功臣主要是微生物包括细菌、霉菌、酵母菌等和一些原生动物，它们能把水中的有机物变成简单的无机物，通过生长繁殖活动使污水净化。有种芽孢杆菌能把酚类物质转变成醋酸作为营养物质吸收利用，除酚效率可达99％，有的微生物还能把稳定有毒的DDT转变成溶解于水的物质而解除毒性。

除了废水污染外，石油对水体的污染也很严重，每年运输过程中有150万吨原油流入世界水域，同时由于近年来原油和各种精炼石油产品在陆地上就地排放或进入水域中，特别是油船遇难或由于海上钻井的操作失控，引起石油的大规模泄漏，使水域被石油污染。消除石油引起的水质污染也是治理环境污染的一大重点。用微生物处理石油污染既经济又快捷。美国宾夕法尼亚州某村地下泄漏约6000加仑汽油，严重污染了水源，影响供水。最初，事故的责任者SanOil公司使用的是掘井提油的办法，即开掘能够打出地下水的深井，用泵打捞浮在水表层的汽油，用这种方法约除去3000加仑。但剩下的汽油如果仍采用这种方法清除，预计尚需100年时间。在不得已的情况下，决定利用培养当地有分解汽油能力的细菌的方法来解决，从而成功地进行了净化。微生物净化石油的方法将是21世纪环境治理的主要手段之一。

石油是多种烃类组成的混合物，仅是一种的细菌不可能完全分解石油。现在科学家们将能降解石油的几种基因，结合转移到一株假单孢菌中，构建“超级微生物”，能够降解掉多种原油成分。在油田、炼油厂、油轮和被石油污染了的海洋、陆地都可以用这种“超级微生物”去消除石油污染。展望21世纪，我们对治理石油污染充满了信心。

施用化学农药和环境卫生杀虫药剂都是造成环境污染的人为因素，应用生物杀虫剂和生物防治方法，已成为生物技术应用的新领域。1989年吉隆坡医学研究所在一处密林沼泽地发现一种苏云金杆菌的亚种“马来西亚菌”，这种菌可在发酵椰壳等农业废弃物中大量繁衍。可把含有这种细菌的发酵椰壳磨碎，稀释后喷洒到蚊虫滋生场所灭杀蚊子的幼虫。用这些生物灭蚊剂不会污染环境而留下后患，这也是21世纪治理污染必须努力的方向。

科学在进步，社会在发展，我们相信经过科技工作者的共同努力，在新世纪治理环境污染必定可以取得成功。让我们人类还给地球一个洁净的空间，把我们的家园建设得更加美丽富饶，地球的未来不是梦！

J. 海洋里哪些微生物有助于清洁海洋污染

海洋里哪些微生物有助于清洁海洋污染
很多海洋生物可以发光。
海洋生物发光可分为细胞内发光和细胞外发光两类。
1、细胞内发光是当细胞受刺激时，细胞质中丝状排列的发光颗粒收缩，发出淡蓝色闪光。单细胞的甲藻和放射虫类，以及许多具有特化的发光器的多细胞动物（如水母、海羽、栉水母、多鳞虫、磷虾、樱虾、头足类、棘皮动物、被囊类和鱼类）,都属于细胞内发光。
2、细胞外发光是由生物的腺体分泌排放出的内含物发光。其中海萤为最着名的代表。桡足类、齿裂虫、波叶海牛、海笋、柱头虫等。