1.2　環境微生物學的研究對象和任務

1.2.1　環境微生物學的研究內容

環境微生物學研究與環境科學有關的微生物及其生命活動規律，它是研究微生物和環境之間相互關系的科學。環境微生物學所針對的研究對象是在自然和人工環境中存在的微生物，其研究內容包括微生物的形態、細胞結構及其功能，微生物的營養、能量和物質的代謝、生長、繁殖、遺傳、變異等方面的基礎知識，也包括棲息在各種自然或人工環境中的微生物及其生態，飲用水的衛生細菌學，物質在自然界中的循環和轉化，環境對污染物質的凈化，以及污染物的微生物處理和污染環境的生物修復等方面的原理。

因此，環境微生物學是微生物學與環境科學的結合，屬于邊緣學科，也屬于應用學科，既強調基礎理論知識的學習，同時也十分強調這些知識在生產實際中的應用。

環境微生物學的研究任務是利用微生物來解決人們面臨的各類環境問題。具體來說，就是要充分利用有益的微生物資源為人類造福，同時要防止、控制和消除微生物可能對人類造成的危害，化害為利。如消滅病原微生物和利用有益微生物來處理環境中的各種有害物質。

雖然有害的微生物是少數，但它們對人類的危害卻很大。細菌、病毒、霉菌、變形蟲等的某些種會引起人類的各種疾病，如肝炎、腸道傳染病、傷風、感冒等；黃曲霉會產生具有強烈致癌作用的黃曲霉素；在農業、畜牧業、林業上的病害，許多與微生物有關；平時日常生活中食品及物品的腐敗、霉變等。在環境領域中，同樣會由于微生物的活動造成對人類生活、生產活動的危害，甚至危及人類本身的健康。如硫細菌和鐵細菌的活動會引起管道堵塞與銹蝕；微生物的活動使進入環境中的汞被甲基化，產生毒性更大的甲基汞；在富營養化的水體中，由于一些藻類的活動所引起的湖泊“水華”和海洋“赤潮”等。

當然，不能由此形成錯誤的認識，似乎所有的微生物都是有害的，其實不然。事實上，除了少數有害微生物，更多的是有益微生物，它們給人類的生活、生產帶來大量的好處，甚至可以說我們已經離不開這些微生物。自古以來，有益微生物就被人類廣泛應用，傳統的釀酒工藝，制醬、醋，發面等，都是人類對微生物的成功利用。到了近代，微生物被應用在發酵工業中生產乙醇、丙酮、各種有機酸、氨基酸、抗生素，在醫藥、印染、石油、礦業等行業中，都有成功利用微生物的例子。在農業生產上，微生物被用作農肥（如固氮菌肥，磷、鉀細菌肥料等），用于植物病蟲害的生物防治（如蘇云金桿菌作為殺蟲劑）等。在我們的日常生活中，同樣離不開微生物，例如酸菜、酸牛奶的制作等，都需要在有益微生物的協助下完成。

在環境科學領域，同樣可以看到微生物所發揮的巨大作用。

自然界（如水體）受到污染，人們當然可以采取一些物化指標（如特定污染物的濃度、pH、COD、BOD₅等）來反映，但一般來說，測定這些指標比較麻煩，而且反映的綜合性也不夠。因此，人們開始注意到利用生物來監測環境的污染情況，這種方法稱為生物監測，用于生物監測的生物稱為指示生物。生物監測可以利用動物、植物，其中微生物也有著重要作用，例如在水體中，針對不同的污染程度，會出現不同種類和數量的微生物，由此可以判斷水體的污染情況。

在環境污染治理中，需要對污染物質進行處理，處理廢水、廢物和廢氣的方法很多，其中生物處理法占重要地位。它具有經濟、高效的優點，并且可以達到無害化。微生物是廢物生物處理、凈化環境的工作主體。到目前為止，生物治理仍然是最經濟、有效的方法之一，特別是在廢水的治理方面，已經有大量的應用實例。有關這方面的內容，將在以后的課程學習中進行詳細的介紹。

今天，全球氣候變暖已經成為一個不爭的事實，而CO₂濃度增加被認為是其中的重要原因。在整個地球生態系統的物質循環過程中，微生物的作用是十分顯著的，如何利用微生物（包括光合微生物和非光合微生物）來固定CO₂，減緩溫室效應，近年來受到許多研究者的青睞。這對保護環境、實現人類社會的長期可持續發展，是十分有意義的。

1.2.2　學習環境微生物學的意義

學習環境微生物學，對于每個從事環境科學領域工作的人都有著很重要的理論和實踐意義。沒有環境微生物學的知識，就無法去理解各類環境問題，也不可能去應用和開發新的微生物治理技術，因此，必須學習并掌握環境微生物學的知識。

通過學習環境微生物學，可以了解和揭示微生物在自然界中的地位和作用，了解微生物在物質和能量的轉化、循環中所處的特殊地位和發揮的重要作用。微生物中的光合細菌、藍細菌、微型藻類等，能利用光能進行有機物的合成，它們是生態系統中的初級生產者。更加重要的是，大多數微生物又是自然生態系統中的主要分解者，很難想象如果沒有微生物的作用，地球表面將是什么樣的情景。微生物的分解作用使有機物被分解，自然界的物質不斷被循環，也就造就了今天生機勃勃的自然界。

通過學習環境微生物學，可以更清楚地認識環境問題的產生和造成危害的原因。微生物既能給人類帶來福音，也會給人類帶來危害，一些環境問題的產生有其生物學的背景和原因，有些微生物的活動會引起或加劇環境的污染，甚至會危及人類本身的健康，通過這方面的學習和研究，可以避免和防止微生物對人類及其環境引起的麻煩和危害。

通過學習環境微生物學，可以更好地掌握和應用各種生物處理技術。環境生物處理技術是建立在對體系內微生物的認識和利用的基礎上的，微生物是個寶貴的資源庫，要開發利用這個寶庫，有效地利用微生物保護環境，同樣需要我們對微生物有更加深入細致的了解和研究。