海洋中微生物群落的水处理效果

海水是混合液体，盐分高，渗透压大，温度低、海面阳光照射强烈，深海处光线极暗，静水压力大。微生物群落分布和数量受海洋环境变化、人类活动等因素的影响。海洋中的微生物有固有栖息者，也有许多是随河水、雨水及污水排入的。

5.1.1.1　海洋微生物群落分布

海洋分沿（近）海带和外（远）海带。在沿海带，由于沿海城市人口密集、工厂多，污水和工业废水随河水流入。海港停泊的船只也排出许多污水和废物，故沿海海水中含有大量的有机物，海面阳光充足，温度适宜，港口海水每毫升含菌1×105个。在外海，人类活动少，每毫升含菌10～250个。海洋微生物的水平分布除受内陆气候、雨量等影响外，还受潮夕的影响。当涨潮时，因海水受到稀释，含菌量明显减少，退潮含菌量增加。

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。芽孢杆菌属是大陆架沉积土中最常见的属。

距海面0～10m的深处因受阳光照射含菌量较少，浮游藻类较多。例如绿藻、硅藻和甲藻等，成为海洋生产者，为浮游动物和鱼、虾提供饵料。10～50m处的微生物数量较多，而且随海水深度增加而增加，50m以下微生物的数量随海水深度增加而减少。在海底因沉积有很丰富的有机物，微生物数量增多，但溶解氧缺乏。因此就某一区域微生物群落的垂直分布而言：海面有阳光照射，藻类生长，溶解氧量高，有好氧的异养菌，再往下为兼性厌氧微生物。海底有兼性厌氧菌、厌氧异养菌及硫酸还原菌等。

5.1.1.2　海洋微生物群落的生态特征

常见海洋微生物有假单胞菌属、弧菌属、黄色杆菌属、无色杆菌属及芽孢杆菌属等，按栖息地可分为底栖性细菌、浮游性细菌和附着性细菌。

1.底栖性细菌

因海底各处地质结构和有机物含量不同，底栖性细菌的水平分布也不同。岩礁海岸底部为产芽孢杆菌和溶胶杆菌；砂砾海岸底部有腐败芽孢杆菌和固氮菌；沉积土有机物丰富，以腐败细菌为主，还有硫细菌、硝化细菌；浅海海底沉积大量有机物和动、植物残体，缺乏溶解氧，故多为厌氧的腐败梭菌，产物有H2S和N2，还有硫酸还原菌；在深海海底有厌氧异养菌；在河口和入海处多数是来自土壤的细菌。

2.浮游性细菌

这类细菌有鞭毛，自由生活，有荧光假单脑菌、变形杆菌、纤维弧菌、螺旋菌及人和动物的肠道细菌。

3.附着性细菌(www.xing528.com)

这类细菌附着在动、植物体上，是异养菌，例如发光细菌和有色杆菌附着在鱼体上，纤维素分解菌和固氮菌附着在浮游植物和藻体上。

海水的盐质量浓度高约30g/L。所以，海洋微生物大多数是耐盐或嗜盐的。有的还能耐高渗透压，在含盐25～40g/L的海水中生长最适宜，超过10%微生物生长才受抑制，但嗜盐菌例外，其在含盐120g/L的海水中生长良好，在死海和咸水湖中仍能生存，在40g/L的海水中则细胞破裂。

海洋微生物还耐高的静水压力，甚至嗜高静压力，如Pseudomonas在40℃时，要在4.0×104～5.0×104kPa静水压力下才能生长繁殖。在标准大气压力和3.0×104kPa静水压力下不生长。有的细菌要在6.0×104kPa或更高静水压力下才生长。

5.1.1.3　海洋微生物在海洋环境中的作用

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快速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。

微生物在海洋氮循环中的作用与陆地相仿，虽然至今尚未在海洋中发现根瘤菌，但固氮菌不难从海洋中分离到。硝化细菌多集中分布于海洋沉积土中，海水中的硝酸盐含量随着靠近沉积土的程度而逐渐增加，因此，硝化作用在大陆架或近岸海域较为明显。海水中的硝酸盐主要是通过这一途径产生。反硝化作用在有机物来源丰富和溶解氧浓度低的内湾或河口海域较为强烈。反硝化细菌在一定条件下影响海洋中处于可利用状态的氮（见图5.1）。

图5.1　海洋中氮的循环

某些异养细菌分解含硫蛋白质类物质产生硫化氢。此外，有机物丰富的浅海缺氧水域中硫酸盐还原细菌还原硫酸盐产生大量硫化氢，污染大片海湾与滩涂。这些硫化氢可由各种硫细菌氧化，经硫、硫代硫酸盐变成硫酸盐（见图5.2）。

微生物分解海洋动植物残体，并释放出可供植物利用的无机态磷酸盐。磷也是海洋微生物繁殖和分解有机物过程中不可缺少的限制性因子。