環境工程微生物學

環境工程微生學是講述微生物的形態、細胞結構及其功能，微生物的營養、呼吸、物質代謝、生長、繁殖、遺傳與變異等的基礎知識；講述棲息在水 體、土壤、空氣、城市生活污水、工業廢水和城市有機固體廢物生物處理，以及廢氣生物處理中的微生物及其生態；飲用水衞生細菌學；自然環境物質循環與轉化；水體和土壤的自淨作用，污染水體治理、污染土壤的治理與修復等環境工程淨化的原理。

自然界有豐富的微生物資源，其種類的多樣性，使其在自然界物質循環和轉化中起着巨大的生物降解作用，是整個生物圈維持生態平衡不可缺少的、重要的組成部分。

對人類而言，很多微生物是有益的，自古以來有益微生物被人類廣泛應用，早在我國商代就有釀酒手工業，在不完全滅菌的條件下，培養出優良品種，用於釀酒；微生物還被廣泛用於製作醬、醋和發麪。在近代，將微生物應用於發酵工業生產乙醇、丙酮、各種有機物、氨基酸（主要有穀氨酸和賴氨酸）、抗生素。微生物的酶製劑應用於紡織退漿、製革脱毛、洗滌劑的助劑、醫藥、印染等。微生物還被應用於石油發酵如微生物脱蠟和脱硫；用作農肥（如固氮菌肥、細菌肥料等）；用於植物害蟲生物防治的蘇雲金桿菌，利用動物病毒防治棉花的棉鈴蟲等殺蟲劑，以及礦業，如探油、回收重金屬和稀有金屬等。

隨着當代工業生產的發展，含各種新污染物的工業廢水源源不斷地排入水體和土壤，誘導水體和土壤中的微生物質粒的產生和質粒的轉移，環境中多因素的長期誘導，使微生物發生變異，使微生物的種羣和羣落變得更加多樣性；並誘變出更多能分解新產生有機污染物的微生物新品種，使微生物資源變得更加豐富多彩，為人類提供了更廣闊的用途。當今，城市生活污水、醫院污水和各種有機工業廢水（如：屠宰、食品、乳品、印染、製藥、煤氣、焦化、化肥、造紙、採油工業的稠油廢水、石油提煉、石油化工、化纖、農藥等）都在用生物方法處理，甚至有毒廢水、城市有機固體廢物和工業產品廢物如廢電池等都可用微生物方法處理。近來，日本研究人員從富含猛離子的温泉水（35-43℃）中分離到與進行光 合作用的絲狀藻共生的錳氧化菌，將其用於處理二氧化錳廢電池，可能會使日本 每年約2×10⁹個的二氧化錳廢電池得到循環使用，變廢為寶。20世紀80年代起，有人提取微生物代謝產物用作水處理的助凝劑或混凝劑，提高水處理的效果。

病原微生物會對人的生產、生活造成不利影響。如細菌、病毒、黴菌、變形蟲等的某些種能引起人的各種疾病，如肝炎、沙眼、腸道病、傷風、感冒、非典型肺炎、軍團菌病、人禽流感、艾滋病等。黃麴黴能產生致癌的黃麴黴毒素和島青黴產生的島青黴素、黃米毒素使大米變黃和致癌，橘青黴和黃綠青黴等能產生致癌的黃變米黃素。還有的微生物能引起作物病害及動物疾病，某些細菌和黴菌能使食品和農副產品腐敗和腐爛。各種發酵工業的有效生產菌因感染噬菌體而倒罐，造成重大的經濟損失。有些細菌儘管不是有害菌，但它們的生命活動所產生的代謝產物與環境中的化學物質起作用而產生不良後果。如硫細菌和鐵細菌能引起混凝土管道和金屬管道腐蝕，藍細菌、綠藻、金藻和甲藻中的某些種能引起湖泊“水華”和海洋的“赤潮”等。 ^[2] 

環境工程微生物學研究自然環境中微生物對不同物質轉化的作用與機理，進而考察微生物對環境質量的影響；研究微生物對污染物質的降解與轉化，修復、改善環境的作用和規律。由於微生物代謝類型的多樣性，對各種污染物能較快地適應，只要能找到合適的微生物，提供適宜的條件，幾乎全部有機污染物均可被微生物降解成無機物。因此，環境工程微生物學是研究利用微生物開展廢水及有機固體廢物等的處理原理及現代生物工程技術在污染控制工程中的應用。

人類生活與生產過程中排出的大量廢物中夾雜有大量的病原微生物，在一定條件下造成空氣、水體、土壤等環境的嚴重污染，甚至引起疾病流行。另外，有些細菌，像鐵細菌、硫細菌能引起混凝土管道和金屬管道的腐蝕；有些藻類可引起湖泊“水華”現象等。因此，環境工程微生物學是研究由於微生物對於環境的污染與破壞，從而引起環境質量下降的作用和規律的科學。

利用微生物作為環境監測的指標和手段是環境工程微生物學的另一任務，如細菌總數的測定、大腸菌羣的測定等。

環境工程微生物學是環境工程等相關專業非常重要的一門專業基礎課，既介紹各類主要微生物的形態、結構、種類、營養與生理、微生物的生長規律及代謝調控機理、微生物生態及遺傳變異等，又在瞭解微生物學原理的基礎上研究微生物在環境工程中的應用。

微生物在整個生態系統中扮演着重要的角色，是物質的主要分解者，在自然界物質和能量轉化中佔有特殊的地位，發揮着不可替代的作用。污染控制工程中的生物處理法主要指的是利用微生物的作用，將污染物分解轉化成無機物的手段和技術，這一降解過程主要是靠微生物細胞分泌的各種酶所催化的反應完成的。廢水、廢氣與固體廢物的生物處理是微生物在污染控制中重要的應用。環境工程微生物學伴隨着這三方面的應用而產生並不斷地發展和完善。