化能自养和光能自养有什么区别(化能自养型和化能异养型微生物生长所需的能量)

导语：化能/光能、异养/自养、 水处理技术中微生物的处理方法

在水处理工艺中，大的分类分为物理法、化学法、生化法（生物法），顾名思义这三类方法就是利用物理、化学、生物三门学科的原理或技术处理污水的方法，而且就是对应了中学理科中的物理、化学、生物三门课。

在这三类方法中，生化是最核心、最难操控的一类，也是从业者钻研最多的一类。所以，我们先挑这一类开讲。

要搞懂生化法先要搞懂微生物，对于微生物先有一个大致的认识，微生物就是人类肉眼不可见的微小生命体，而且在自然界无处不在，自然也存在于污水中。

而我们平常所说的生化法就是在围绕微生物展开的，简单概括是利用微生物的新陈代谢消除水中污染物。初学者或者是非专业者学学到这里的时候会有几个问题：

1、啥是新陈代谢？2、微生物的新陈代谢咋就能除污染物？3、污染物的成分又是啥？

一 一 回答：

1、新陈代谢就是“吃喝拉撒、繁殖繁衍”，跟人一个道理；2、消除污染物就是微生物“吃”污染物（部分）；3、污染物（部分）是微生物的食物，这里要注意，能被微生物吃掉的只有一部分，这里涉及一个重要的概念就是BOD，这一点放在后面专门讲。

这三个问题的答案所讲的就是生化法，笼统来讲生化法就是这么回事。

而相应的学科就是研究“微生物如何吃喝拉撒？如何繁殖繁衍？”的规律并加以利用的（关于对这一学科的理解可以类比研究人的社会学）。规律搞清楚了就可以很好的“组织”微生物吃污染物了。

而在研究微生物的时候，最基本的就是分类，同一类的具有相同的习性，不同类的则生存在不同的环境，也就是物以类聚人以群分的道理。

而关于分类，按照不同的标准可以做多种类型的分类，比如对人做分类，可以按照性别、肤色、血型、饮食习惯等标准分。但是有几点要强调，一是所选的标准基本都是直观且客观的，或者说是能做有效区分的，举个例子，区分犬这一类动物的时候，我们会选择品种、体型、攻击性等标准，而不会选可爱或者不可爱这种标准。二是不同的标准又会有一定的关联性，比如泰迪这个品种的犬攻击性若。三是统一标准下可能有不同的类型，比如人按肤色可分为三个人种。

微生物也是一样的道理，我们的目的是搞清楚微生物如何“吃”污染物，我们肯定是要搞清楚物生物在“吃”这个方面的特征分类，下面我们队微生物做三个标准的分类，分别是：1、化能/光能；2、自养/异养；都是关于“吃”的。

1、化能/光能

前面我们讲到了分类的依据是分类标准，所以先要搞清楚分类标准是啥。

化能指的是化学能，就是物质发生化学反应释放的能量，举几个例子，人通过吃饭获得干活的力量，力量的来源就是吃的饭在体内发生化学反应释放的能量（这里需要强调，这是笼统的说法，实际的过程要更复杂，但是这里只在获得能量来源这个层面讨论），人是这样，动物也是如此。再比如燃烧天然气烧水，能量来源也是化学能。当然，我们只讨论跟生命体的“吃喝拉撒、繁殖繁衍”有关的情况。

再看光能，就是通过光源照射获得能量，最典型的例子就是绿色植物的光合作用，生活中直观的体验就是，你养的很多花草要接受光照才能活。

搞清这两个能量的意思，就知道这个分类的标准就是微生物获得最初能量来源的方式，这里的“最初”两个字很重要。在自然界，事实上几乎所有生命体都可以按照这个标准分，当然一般我们只对微生物这么分，因为动植物在这个标准上的特征太明显了，没有区分的意义。

不同于动物或者植物，微生物种类庞杂，两种获取能量的方式都具备，且两种类型的微生物又具有明显的区别，因此才要做这一分类。这里要再强调一下，在处理污染物这个意义下，分类的目的是工程应用。

这就是微生物化能/光能分类的由来。

2、自养/异养

教科书中这个分类的标准是碳源，那我们先要搞清楚碳源是啥。首先这是一种物质，这种物质是所有生命体必需的，这种物质最核心的特征是含有“碳”元素，这里可以类比广告词里面的宣传营养品时讲到的钙、铁、锌、硒。不同的是“碳”是构成生命体和生命体进行生命活动的最基本元素，注意，是两个方面的作用。

生命体要想活命，就要“吃入”带有“碳”元素的物质。在我们研究的范围内，把自然界的含“碳”物质分为两类：无机碳——二氧化碳、碳酸根离子等，有机碳——糖类、脂肪、蛋白质等。这是专业的表述，非专业人怎样理解，无机的是简单的、小的、基本的一类，有机的是复杂的、大的、相对高级的一类（这么认识只为达到初步的理解，不作为专业表述使用）。

以人为例，我们吃入的馒头、米饭就是富含“碳”的物质，而且是复杂的、大的、相对高级的有机碳。

微生物吃“碳”的情况是怎样的呢？这里再强调一下，微生物群体太庞杂了。所以，有的吃有机碳，有的吃无机碳，我们把“吃”有机碳的归为异养微生物，把“吃”无机碳的归为自养微生物。

关于“自养”、“异养”这两个命名，为什么是这两个词，做一个解读。养是养分、营养的意义，自就是靠自己，异就是靠外界。前面我们讲到，无机碳是简单的、基本的，生命体对其利用还要经过进一步加工，这个加工就是靠自己嘛，所以吃无机碳的叫自养；而有机碳的是复杂的高级的，再被吃之前已经经过别的生命体加工了，也就是靠外界、靠别人嘛，所以吃有机碳的叫异养微生物。

这就是对微生物作自养/异养分类的由来。

而关联这两组分类，就会产生四种微生物，即光能自养、光能异养、化能自养、化能异养，如下表：

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