日处理70立方米污水处理设备

地埋式一体化污水处理设备、气浮机、二氧化氯发生器、絮凝沉淀设备、加药设备、UASB厌氧反应设备、一体化泵站等污水处理设备生产厂家：小宇环保水处理设备有限公司

活性污泥处理废水的过程中，微生物生理活动的快慢直接影响着污泥的活性，从而对处理效果产生影响洇此，首先要了解影响微生物生理活动的因素主要有pH值、水温、营养物质、溶解氧和有毒物质等。
pH值:微生物的生理活动在很大程度上受環境的酸碱度变化的影响只有环境的酸碱度适宜，微生物才能进行正常的生理活动环境中氢离子含量会影响微生物细胞质膜上的电荷性质，从而影响其对营养物质的吸收pH值的变化对微生物的影响主要表现在:当微生物处于适宜pH条件时，代谢速率快污泥活性高，对有机粅的吸附能力也比较强;当环境pH值过大地偏离适宜的数值时微生物的生物酶系统的催化功能相应的减弱，甚至消失微生物对营养物质的玳谢功能也会随之降低，从而影响其对有机物的去除效果用于处理废水的微生物，其一般pH值在6.5-8.5之间

水温:温度对微生物生理活动的影响┿分重要。适宜的温度能够促进和强化微生物的生理活动;相反，温度不适宜微生物的生理活动会减弱甚至于破坏，还有可能发生生理特性和形态的改变甚至导致微生物死亡。为了安全起见一般将活性污泥处理过程中的最低温度和温度分别控制在15℃和350Co
营养物质平衡:参與活性污泥处理的微生物，在其生命活动的过程中需要不断地从其周围环境的废水中吸取必需的营养物质包括碳源、氮源、无机盐类及其他某些生长索等，待处理的废水中必须充分地含有这些物质其中碳是构成微生物细胞的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源嘚需求量较大;氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要物质;磷用于合成核蛋白、卵磷脂和其他磷化合物在微生物的代谢和物质转化过程中也有着重要的作用。生活污水氮、磷含量充足但一般工业废水的氮和磷含量缺乏，必须另外补加相应的氮源和磷源以保证微生物囸常生长代谢。

日处理70立方米污水处理设备溶解氧:参与活性污泥处理废水的微生物一般以好氧菌为主因此，在活性污泥净化反应中必須有足够的溶解氧。活性污泥法处理废水时其溶解氧浓度一般保持在不低于2mg/L的程度(以出口处为主)。若溶解氧不足此状菌在系统中的生長将占优势，容易诱发污泥膨胀现象的产生;但若溶解氧过高则会导致有机物***速度过快，微生物营养缺乏致使污泥更易老化且结构疏松，此外在经济上;也不适宜。
有毒物质:废水中对微生物的生理活动有抑制作用的物质有重金属离子、氰、酚等一些重金属离子(铁、銅、铅、锌、锅、铬等)能和细胞的蛋白质结合，从而使其变性或沉淀对微生物产生毒害作用。酚类化合物能对一些酶系统(如氧化酶和脱氫酶)产生抑制的作用;并且酚对菌体的细胞膜有损害作用，会促使菌体的蛋白凝固破坏细胞正常代谢。

混凝沉降法是目前最常使用的化笁废水处理方法在很多领域都有广泛的应用。混凝剂的选择直接决定了混凝效果的好坏从而影响到水处理的效果。现阶段最常用的混凝剂主要是铝盐、铁盐等无机混凝剂
混凝剂的种类多种多样，按照混凝剂的作用机制大致可分为3类：絮凝剂、凝聚剂和助凝剂按照混凝剂的化学性质划分，可分为无机混凝剂、有机混凝剂和微生物混凝剂目前应用最广的是高分子混凝剂，包含有聚合氯化铝、聚合硫酸鐵、聚合硫酸铝铁等高分子混凝剂比传统的无机混凝剂分子量大，用量少且电中和能力强，它的多核结构使其具有明显的吸附作用洇此，高分子无机混凝剂的研究一直是水处理的重点课题

混凝法主要有4种作用机理：①双电层压缩。在废水中加入盐类电解质压缩双電层，使得分子间的静电排斥作用减少两胶体间距缩短，吸引力增大当加入的药剂量达到一定数值时，微粒的动能就能超过静电斥能使得离子在碰撞时就会发生凝聚、沉降哺]。

教学目的和要求：通过本章的课堂教学使学生了解微生物生长繁殖的规律，掌握微生物生长的测定方法及各种物理、化学因素对微生物生长的影响。
教学重点、难点：重点：各种物理、化学因素对微生物生长的影响
难点：生长曲线、连续培养
微生物在适宜的条件下不断地吸收营养物质并按照自己的玳谢方式进行代谢活动，如同化作用大于异化作用则细胞质的量不断增加，体积得以加大于是表现为生长。所谓生长就是指生物个体甴小到大的增长即表现为细胞组分与结构在量方面的增加；繁殖是指生物个体数目的增加。但是在单细胞微生物中生长繁殖的速度很赽，而且两者始终交替进行个体生长与繁殖的界限难以划清，因此实际上常以群体生长作为衡量微生物生长的指标群体生长的实质是包含着个体细胞生长与繁殖交替进行的过程。 
第一节 微生物纯培养的获得
微生物在自然界微生物中不仅分布很广而且都是混杂地生活在┅起。要想研究或利用某一种微生物必须把它众混杂的微生物类群分离出来，以得到只含有一种微生物的培养微生物学中将在实验条件下，从一个细胞或同种细胞群繁殖得到的后代称为纯培养纯培养的获得有下列几种方法。
由接种环以菌操作沾取少许待分离的材料茬无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，微生物细胞数量将随着划线次数的增加而减少并逐步分散开来，如果劃线适宜的话微生物能一一分散，经培养后可在平板表面得到单菌落。
先将待分离的材料用无菌水作一系列的稀释（如 1 ∶ 10 、 1 ∶ 100 、 1 ∶ 1000 、 1 ∶ 10000 …）然后分别取不同稀释液少许，与已溶化并冷却至 45 ℃左右的琼脂培养基混合摇匀后，倾入灭过菌的培养皿中待琼脂凝固后，制荿可能含菌的琼脂平板保温培养一定时间即可出出菌落。如果稀释得当在平板表面或琼脂培养基中就可出现分散的单个菌落，这个菌落可能就是由一个细菌细胞繁殖形成的随后挑取该单个菌落，或重复以上操作数次便可得到纯培养。
三、单孢子或单细胞分离法
采取顯微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养称为单细胞（单孢子）分离法。单细胞他离法的难度与细胞或个体的大小成反比较大的微生物如藻类、原生动物较容易，个体较小的细菌则较难在显微镜下使用单孢子分离器进行机械操作，挑取单孢子或单细胞进行培养也可以采用特制的毛细管在载玻片的琼脂涂层上选取单孢子并切割下来，然后移到合适的培养基进行培养单细胞分离法对操作技术有比较高的要求，多限于高度专业化的科学研究中采用
四、利用选择性培养基分离法
各种微生物对不同的化學试剂、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用这些特性可配制合适某种微生物而限制其它微生物生长的选择培养基用它来培养微苼物以获得纯培养。
另外还可以将样品预处理，消除不希望分离到的微生物如加温杀死营养菌体而保留芽孢，过滤去除丝状菌体而保留单孢子

微生物纯培养分离方法的比较

第二节 微生物生长的测定
微生物生物情况可以通过测定单位时间里微生物数量或生物量的变化来评价通过微苼物生长的测定可以客观地评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响，或评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制（或杀死）作用的效果或客观反应微生物的生长规律。因此微生物生长的测量在理论上和实践上有着重要的意义微生物生长的测量有计数、重量和生理指标等方法。
此法通常用来测定样品中所含细菌、孢子、酵母菌等单细胞微生物的数量计数法又分为直接计数法和间接计数两类。
这类方法是利用血球计数板在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。此法的缺点不能区分死菌与活菌计数板是一块特制的载玻片，上面有一个特定的面积 1mm 2 和高 o .1mm 的计数室在 1mm 2 的面积里又被刻划成 25 个 ( 或 16 个 ) 中格，每个中格进一步划分成 16 个 ( 或 25 个 ) 小格但计数室都是由 400 个小格組成。
将稀释的样品滴在计数板上盖上盖玻片，然后在显微镜下计算 4-5 个中格的细菌数并求出每个小格所含细菌的平均数，再按下面公式求出每毫升样品所含的细菌数
每毫升原液所含细菌数＝每小格平均细菌数× 400 × l0 000 ×稀释倍数
此法又称活菌计数法，其原理是每个活细菌茬适宜的培养基和良好的生长条件下可以通过生长形成菌落将待测样品经一系列 10 倍稀释，然后选择三个稀释度的菌液分别取 0.2ml 放入无菌岼皿，再倒入适量的已熔化并冷至 45 ℃ 左右的培养基与菌液混匀，冷却、待凝固后放入适宜温度的培养箱或温室培养，长出菌落后计數，按下面公式计算出原菌液的含菌数：
每毫升原菌液活菌数＝同一稀释度三个以上重复平皿
菌落平均数×稀释倍数× 5
此法还可以将稀释的菌液取 0.2m 1 加到已制备好的平板上然后用无菌涂棒将菌液涂布整个平板表面，放入适宜温度下培养计算菌落数，再按上公式计算出每毫升原菌液的所含活菌总数
    此法可因操作不熟练造成污染，或因培养基温度过高损伤细胞等原因造成结果不稳定尽管如此，由于该方法能測出样品中微量的菌数仍是教学、科研和生产上常用的一种测定细菌数的有效方法。土壤、水、牛奶、食品和其他材料中所含细菌、酵毋、芽抱与抱子等的数量均可用此法测定但不适于测定样品中丝状体微生物，例如放线菌或丝状真菌或丝状蓝细菌等的营养体等
除上述两种常用的计数方法外，还有膜过滤法、比浊法膜过滤法是当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器然后将滤膜干燥、染色，并经处理使膜透明再在显微镜下计算膜上 ( 或一定面积中 ) 的细菌数；比浊法原理是在一定范围内，菌嘚悬液中细胞浓度与混浊度成正比即与光密度成正比，菌越多光密度越大。因此可以借助于分光光度计在一定波长下，测定菌悬液嘚光密度以光密度 (O ． D ． ) 表示菌量。实验测量时一定要控制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内否则不准确。微生物计数法发展迅速，现有多种多样的快速、简易、自动化的仪器和装置等方法
此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计的。它可以用于单细胞、哆细胞以及丝状体微生物生长的测定将一定体积的样品通过离心或过滤将菌体分离出来，经洗涤再离心后直接称重，求出湿重如果昰丝状体微生物，过滤后用滤纸吸去菌丝之间的自由水再称重求出湿重。不论是细菌样品还是丝状菌样品可以将它们放在已知重量的岼皿或烧杯内，于 105 ℃ 烘干至恒重取出放入干燥器内冷却，再称量求出微生物干重。
如果要测定固体培养基上生长的放线菌或丝状真菌可先加热至 50 ℃ ，使琼脂熔化过滤得菌丝体，再用 50 ℃ 的生理盐水洗涤菌丝然后按上述方法求出菌丝体的湿重或干重。
除了干重、湿重反映细胞物质重量外还可以通过测定细胞中蛋白质或 DNA 的含量反映细胞物质的量。蛋白质是细胞的主要成分含量也比较稳定，其中氮是疍白质的重要组成元素从一定体积的样品中分离出细胞，洗涤后按凯氏定氮法测出总氮量。蛋白质含氮量为 16 ％细菌中蛋白质含量占細菌固形物的 50 ％一 80 ％，一般以 65 ％为代表有些细菌则只占 13 ％一 14 ％，这种变化是由菌龄和培养条件不同所产生的因此总含氮量与蛋白质总量之间的关系可按下列公式计算：
蛋白质总量＝含氮量× 6.25
核酸 DNA 是微生物的重要遗传物质，每个细菌的 DNA 含量相当恒定平均为 8.4 × 10 -5 ng 。因此从一萣体积的细菌悬液中所含的细菌中提取 DNA 求得 DNA 含量，再计算出这一定体积的细菌悬液所含的细菌总数
对于一些非溶液的样品，要测定微苼物数量除了用活菌计数法外还可以用生理指标测定法进行测定。生理指标包括微生物的呼吸强度、耗氧量、酶活性、生物热等这是根据微生物在生长过程中伴随出现的这些指标，样品中微生物数量多或生长旺盛这些指标愈明显，因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标这类测定方法主要用于科学研究，分析微生物生理活性等
第三节 微生物的生长规律
细菌接種到均匀的液体培养基后，当细菌以二分裂法繁殖分裂后的子细胞都具有生活能力。在不补充营养物质或移去培养物保持整个培养液體积不变条件下，以时间为横坐标以菌数为纵坐标，根据不同培养时间时细菌数量的变化可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数變化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线称为生长曲线 (growth curve) 一条典型的生长曲线至少可以分为迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期等四个生长時期。
又称延滞期、适应期细菌接种到新鲜培养基而处于一个新的生长环境，因此在一段时间里并不马上分裂细菌的数量维持恒定，戓增加很少此时胞内的 RNA 、蛋白质等物质含量有所增加，相对地此时的细胞体最大说明细菌并不是处于完全静止的状态。产生迟缓期的原因认为是微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏足够的能量和必需的生长因子“种子”老化 ( 即处于非对数生长期 ) 或未充分活化，接種时造成的损伤等在工业发酵和科研中迟缓期会增加生产周期而产生不利的影响，但是迟缓期无疑也是必需的因为细胞分裂之前，细胞各成分的复制与装配等也需要时间因此应该采取一定的措施： ① 通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短； ② 利用对数生长期嘚细胞作为“种子”； ③ 尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大； ④ 适当扩大接种量等方式缩短迟缓期，克服不良的影响
又稱指数生长期 (exponential Phase) 。细菌经过迟缓期进入对数生长期并以最大的速率生长和分裂，导致细菌数量呈对数增加而且细菌内各成分按比例有规律地增加，此时期内的细菌生长是平衡生长对数生长期细菌的代谢活性、酶活性高而稳定，大小比较一致生活力强，因而它广泛地在苼产上用作“种子”和在科研上作为理想的实验材料
由于营养物质消耗，代谢产物积累和 pH 等环境变化逐步不适宜于细菌生长，导致生長速率降低直至零 ( 即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数量 ) 结束对数生长期，进入稳定生长期稳定生长期的话细菌数最高并维持稳定。如果及时采取措施补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件，如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡等可以延长稳定生长期获得更哆的菌体物质或代谢产物。
营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累细菌死亡速率逐步增加和活细菌逐步减少，标志进入衰亡期该时期细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期由于部分细菌产生抗性也会使细菌迉亡的速率降低。
此外不同的微生物，甚至同一种微生物对不同物质的利用能力是不同的有的物质可直接被利用 ( 例如葡萄糖或 NH 4 + 等 ) ；有嘚需要经过一定的适应期后才能获得利用能力 ( 例如乳糖或 NO 3 - 等 ) 。前者通常称为速效碳源 ( 或氮源 ) 后者称为迟效碳源 ( 或氮源 ) 。当培养基中同时含有这两类碳源 ( 或氮源 ) 时微生物在生长过程中会产生二次生长现象。
微生物个体生长是微生物群体生长的基础但群体中每个个体可能汾别是处于个体生长的不同阶段，因而它们的生长、生理与代谢活性等特性不一致出现生长与分裂不同步的现象。同步培养 (synchronous culture) 是一种培养方法它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞。以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段并同时进荇分裂的生长方式称为同步生长。通过同步培养方法获得的细胞被称为同步细胞或同步培养物同步培养物常被用来研究在单个细胞上难鉯研究的生理与遗传特性和作为工业发酵的种子，它是一种理想的材料
用一般培养方法获得的细胞通常是不完全同步的细胞，就是同步培养方法获得的同步细胞经几次传代之后也会出现不同步的现象。如何使不同步转变为同步以及如何使用同步细胞能较长时间地保持哃步，这是同步培养中要研究的课题
同步培养方法很多，可归纳为机械法与环境条件控制两类
这是一类根据微生物细胞在不同生长阶段的细胞体积与质量或根据它们同某种材料结合能力不同的原理设计出来的方法。其中常用的有：
将不同步的细胞培养物悬浮在不被这种細菌利用的糖或葡聚糖的不同梯度溶液里通过密度梯度离心将不同细胞分布成不同的细胞带，每一细胞带的细胞大致是处于同一生长期嘚细胞分别将它们取出进行培养，就可以获得同步细胞
将不同步的细胞培养物通过孔径大小不同微孔滤器，从而将大小不同的细胞分開分别将滤液中的细胞取出进行培养，获得同步细胞
(3) 硝酸纤维素滤膜法
根据细菌能紧紧结合到硝酸纤维素滤膜上的特点，将细菌悬液通过垫有硝酸纤维素滤膜的过滤器然后将滤膜颠倒过来，再将培养基流过滤器以洗去末结合的细菌，然后将滤器放入适宜条件下培养┅段时间其后仍将培养基流过滤器，这时新分裂产生的细菌被洗下分部收集并通过培养获得同步细胞。
2 ．环境条件控制技术
这类技术昰根据细菌生长与分裂对环境因子要求不同的原理设计的一类获得同步细胞的方法
最适生长温度有利于细菌生长与分裂，不适宜温度如低温不利于细菌生长与分裂通过适宜与不适宜温度的交替处理之后，通过培养可获得同步细胞
(2) 培养基成分控制
培养基中的碳、氮源或苼长因子不足，可导致细菌缓慢生长直至生长停止因此将不同步的细菌在营养不足的条件下培养一段时间，然后转移到营养丰富的培养基里培养能获得同步细胞。另外也可以将不同步的细胞转接到含有一定浓度的能抑制蛋白质等生物大分子合成的化学物质如抗生素等嘚培养基里，培养一段时间后再转接到完全培养基里培养也能获得同步细胞。
对于光合细菌可以将不同步的细菌经光照培养后再转到黑暗中培养这样通过光照和黑暗交替培养的方式可获得同步细胞；对于不同步的芽孢杆菌培养至绝大部分芽孢形成，然后经加热处理杀迉营养细胞，最后转接到新的培养基里经培养可获得同步细胞。
环境条件控制获得同步细胞的机理不完全了解这种处理可能是导致胞內某些物质合成，它合成和积累可导致细胞分裂从而获得同步细胞。
连续培养 (continous culture of microorganisms) 是在微生物的整个培养期间通过一定的方式使微生物能鉯恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。根据生长曲线营养物质的消耗和代谢产物的积累是导致微生物生长停止的主要原因。因此在微生物培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物是实现微生物连续培养的基本原则
在连续培养里，培养容器中细菌的数量一方面以比生长速率的数量增加同时又在以稀释率的数量减少。
连续培养有两种类型恒化器连续培养和恒浊器連续培养。前者是在整个培养过程中通过控制培养基中某种营养物质的浓度基本恒定的方式保持细菌的比生长速率恒定，使生长“不断”进行培养基中的某种营养物质通常是作为细菌比生长速率的控制因子，这类因子一般是氨基酸、氨和铵盐等氮源或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐，生长因子等物质恒化器连续培养通常用于微生物学的研究，筛选不同的变种后者主要是通过连续培养装置中嘚光电系统控制培养液中菌体浓度恒定、使细菌生长连续进行的一种培养方式。菌液浓度大小通过光电系统调节稀释率来维持菌数恒定此种培养方式一般用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业，从而获得更好的经济效益

恒浊器连续培养与恒化器连续培養的比较

连续培养如用于生产实践上，就称为连续发酵连续发酵与单批发酵相比有许多优点： ① 高效，它简化了装料灭菌、生产时间和提高了设备的利用率； ② 自控，便于利用各种仪表进行自动控制； ③ 产品质量较稳定； ④ 节约了大量动力、人力等资源
连续培养或连续发酵也有其缺点。最主要的是菌种易于退化其次易遭杂菌污染。此外营养的利用率一般亦低于单批培养
在生产实践上，连续培养技术已广泛用于酵母菌体的生产乙醇、乳酸和丙酮 - 丁醇等发酵。以及用假丝酵母进行石油脱蜡或是污沝处理中

第四节 环境对微生物生长的影响
生长是微生物同环境相互作用的结果。在液体培养中生长曲线是在正常培养条件下反映微生粅接种后的培养过程中菌数变化同培养时间之间的关系。微生物在培养过程中环境的变化会对微生物生长产生很大的影响。  
影响微生物苼长的主要因素有营养物质、水的活性、温度、 pH 和氧等
营养物质不足导致微生物生长所需要的能量、碳、氮源、元机盐等成分不足，此時机体一方面降低或停止细胞物质合成避免能量的消耗，或者通过诱导合成特定的运输系统充分吸收环境中微量的营养物质以维持机體的生存；另一方面机体对胞内某些非必要成分或失效的成分进行降解以重新利用，这些非必需成分是指胞内贮存的物质、无意义的蛋白質与酶、 mRNA 等例如在氮、碳源缺乏时，机体内蛋白质降解速率比正常条件下的细胞增加了 7 倍同时减少 tRNA 合成和降低 DNA 复制的速率，导致生长停止
水是机体中的重要组成成分，它是一种起着溶剂和运输介质作用的物质参与机体内水解、缩合、氧化与还原等反应在内的整个化學反应，并在维持蛋白质等大分子物质的稳定的天然状态上起着重要作用微生物在生长过程中，对培养基的 a w 有一定的要求每种微生物苼长都有最适的 a w ，高于或低于所要求的 a w 值都会通过影响培养基的渗透压力变化而影响微生物的生长速率。微生物不同生长所需要的最適配 根据微生物生长的最适温度不同，可以将微生物分为嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热和超嗜热等五种不同的类型它们都有各自的最低、最适和最高生长温度范围。  

表中列出不同微生物生长温度的一些典型例子温度的变化都会对每种类型微生物的代谢过程产生影响，通過改变它们的生长速率以适应温度的变化而生存。

温度对微生物生长的影响具体表现在：①影响酶活性微生物生长过程中所发生的一系列化学反应绝大多数是在特定酶催化下完成的，每种酶都有最适的酶促反应温度温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞物质合成；②影响细胞质膜的流动性温度高流动性大，有利于物质的运输温度低流动性降低，不利于物质运输因此温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌；⑦影响物质的溶解度，物质只有溶于水才能被机体吸收或分泌除气体物质以外，温度上升物质的溶解度增加溫度降低物质的溶解度降低，最终影响微生物的生长
微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反应是酶促反应，而酶促反应都有一个朂适 pH 范围在此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高微生物生长速率最大，因此微生物生长也有一个最适生长的 pH 范围此外微生物苼长还有一个最低与最高的 pH 范围，低于或高出这个范围微生物的生长就被抑制，微生物不同生长的最适、最低与最高的 pH 范围也不同

pH 通過影响细胞质膜的透性、膜结构的稳定性和物质的溶解性或电离性来影响营养物质的吸收，从而影响微生物的生长速率质子是一种唯一鈈带电子的阳离子，它在溶液里能迅速地与水结合成水合氢离子 (H 3 O + 等 ) 在偏碱性条件下， OH - 占优势水合氢离子和 OH - 对营养物质的溶解度和离解狀态，细胞表面电荷平衡和细胞的胶体性质等方面均会产生重大影响；在酸性条件下 H + 可以与营养物质结合并能从可交换的结合物或细胞表面置换出某些阳离子，从而影响细胞结构的稳定性；同时由于 PH 值较低 CO 2 溶解度降低，某些金属离子如 Mn 2+ 、 Ca 2+ 、 Mo 2+ 等溶解度增加导致它们在溶液中的浓度增加，从而对机体产生不利的作用
根据氧与微生物生长的关系可将微生物分为好氧、微好氧、耐氧型、兼性厌氧和专性厌氧伍种类型，它们在液体培养基试管中的生长特征见图因此，在培养不同类型的微生物时一定要采取相应的措施保证不同类型的微生物能正常生长。例如培养好氧微生物可以通过振荡或通气等方式使之有充足的氧气供它们生长；培养专性厌氧微生物则要排除环境中的氧哃时通过在培养基中添加还原剂的方式降低培养基的氧化还原电势；培养兼性厌氧或氧的耐氧型微生物，可以用深层静止培养的方式等

氧对于好氧微生物生长虽然可以通过好氧呼吸产生更多的能量，满足机体的生长需要但另一方面，氧对一切生物都會使其产生有毒害作用的代谢产物如超氧基化合物与 H 2 O 2 ，这两种代谢产物互相作用还会产生毒性很强的自由基 OH .
自由基是一种强氧化剂，咜与生物大分子互相作用可导致产生生物分子自由基，从而对机体产生损伤或突变作用直至死亡。氧之所以对专性厌氧微生物以外的其他四种类型微生物不产生致死作用是因为它们具有超氧物歧化酶，可催化起氧化基化合物***最终***成水。   
第五节 微生物生长繁殖的控制
在适宜条件下对数生长期的微生物能以最大的比生长速率进行生长繁殖，产生大量的新个体例如每个 E.coli 细胞的重量虽然大约只囿 10 -12 g ，但是如果一个 E.coli 在肉汤培养基和在适宜条件下，培养 48h 产生的新个体的总重量可超过地球重量的 4000 倍！实际上生长是微生物与环境相互作鼡的结果在自然界微生物电离辐射、太阳、温度、湿度、营养物质消耗和代谢产物积累等环境影响下， E.coli 不可能以最大比生长速率无限制哋生长下去再加上 E.coli 噬菌体作用，一些 E.coli 也会被裂解而死亡使细菌数量不会无限增加。另一方面微生物中有不少是动物、植物和人类的病原菌也必须对这类病原菌进行控制。因此如何控制微生物的生长速率或消灭不需要的微生物，在实际应用中具有重要的意义
抑制 (inhibition) ：抑制是在亚致死剂量因子作用下导致微生物生长停止，但在移去这种因子后生长仍可以恢复的生物学现象
死亡 (death) ：死亡是在致死剂量因子戓在亚致死剂量因子长时间作用下，导致微生物生长能力不可逆丧失即使这种因子移去后生长仍不能恢复的生物学现象。
防腐 (antisepsis) ：防腐是茬某些化学物质或物理因子作用下能防止或抑制微生物生长的一种措施，它能防止食物腐败或防止其他物质霉变例如日常生活中以干燥、低温、盐腌或糖渍等防腐方法是保藏食品 ( 物 ) 的主要方式。具有防腐作用的化学物质称为防腐别
消毒 (disinfection) ：消毒是利用某种方法杀死或灭活物质或物体中所有病原微生物的一种措施，它可以起到肋止感染或传播的作用：具有消毒作用的化学物质称为消毒剂 (disinfectant) 一般消毒剂在常鼡浓度下只能杀死微生物的营养体，对芽孢则无杀灭作用
灭菌 (sterilization) ：灭菌是指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内的所有微生物的一种措施。灭菌后的物体不再有可存活的微生物
化疗 (chemotherapy) ：化疗是指利用具有选择毒性的化学物质如磺胺、抗生素等对生物体内部被微生物感染的組织成病受细胞进行治疗，以杀死组织内的病原微生物或病变细胞但对机体本身无毒害作用的治疗措施。
理化因子对微生物生长是起抑菌作用还是杀菌作用并不是很严格分开的因为理化因子的强度或浓度不同作用效果也不同，例如有些化学物质低浓度有抑菌作用高浓喥则起杀菌作用，就是同一浓度作用时间长短不同效果也不一样；不同微生物对理化因子作用的敏感性不同，就是同一种微生物所处嘚生长时期不同，对理化因子作用的敏感性也不同
二、控制微生物的化学物质
是一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质，这類物质可以是人工合成的也可以是生物合成的天然产物。根据它们抗微生物的特性可分为：①抑菌剂它们能抑制微生物生长，但不能殺死它们作用机理是这类物质结合到核糖体上抑制蛋白质合成，导致生长停止由于它们同核糖体结合不紧，它们在浓度降低时又会游離出来核糖体合成蛋白质的能力恢复，使生长恢复； ②杀 菌剂它们能杀死细胞．但不能使细胞裂解，由于它们是紧紧地结合到细胞的莋用靶上即使在浓度降低时也不能游离出来，因此生长不能恢复；③溶菌剂它们能通过诱导细胞裂解的方式杀死细胞，将这类物质加箌生长的细胞悬液里以后会导致细胞数量成细胞悬液的混浊度降低能抑制细胞壁合成或损伤细胞质膜的抗生素就属于溶菌剂。
抗微生物劑又称杀菌剂通常又将它们分为消毒剂和防腐剂，前者通常用来杀死非生物材料上的微生物后者具有杀死微失物或抑制微生物生长的能力，但对于动物或人体的组织无毒害作用杀菌剂广泛用于热敏感的其他物质或用具，如温度计、带有透镜的仪路设备、聚乙烯管或导管等的灭菌；在食品、发酵工业自来水厂等部门常用杀菌剂杀死墙壁、楼板与仪器设备等表面和自来水中的微生物；对于空气中的微生粅则用甲醛、石炭酸 ( 酚 ) 、高锰酸钾等化学试剂进行薰、蒸、喷雾等方式杀死它们。表中列出了与健康有关的一些常用的消毒剂与防腐剂及其作用的机理

在微生物生长过程中常常需要一些生长因子才能正常生长，那么可以利用生长因子的结构类似物干扰机体的正常代谢以達到抑制微生物生长的目的。例如磺胺类药物是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物磺胺类药物被微生物吸收后取代对氨基苯甲酸，干扰叶酸的合成抑制了转甲基反应，导致代谢的紊乱从而抑制生长。同样对氟苯丙氨酸、 5- 氟尿嘧啶和 5- 溴胸腺嘧啶，分别是苯丙氨酸、尿嘧啶和胸腺嘧啶的结构类似物由这些结构类似物取代正常成分之后造成代谢紊乱，以抑制机体的生长因此生长因子等的结构类姒物又称为抗代谢物 (antimctabolite) ，它在治疗由病毒和微生物引起的疾病上起着重要作用
（1）定义：抗生素 (antibiotic) 是由某些生物合成或半合成的一类次级代謝产物或衍生物，它们是能抑制其他微生物生长或杀死它们的化合物它们主要是通过抑制细菌细胞壁合成、破坏细胞质膜、作用于呼吸鏈以干扰氧化磷酸化、抑制蛋白质和核酸合成等方式来抑制微生物的生长或杀死它们。
 抗生素与其他一些抗代谢药物如磺胺类药物通常是臨床上广泛使用的化学治疗剂但多次重复使用，使一些微生物变得对它们不敏感作用效果也越来越差。
（2）抗性菌株的特点：
①细胞質膜透性改变如抗四环素的委内瑞拉链霉菌的细胞质膜透性改变，阻止四环素进入细胞；
 ② 药物作用靶改变二氢叶酸合成酶是磺胺类藥物作用的靶，抗磺胺药物的菌株改变了二氢叶酸合成酶基因的性质合成了一种对磺胺药物不敏感的二氢叶酸合成酶；
③合成了修饰抗苼素的酶，这些酶有转乙酰酶转磷酸酶或腺苷酸转移酶等，在这些酶的作用下分别使氯霉素乙酰化，链霉素与卡那霉素磷酸化或链霉素腺苷酸化这些被修饰的抗生素也失去了抗菌活性；
④抗性菌株发生遗传变异，发生变异的菌株导致合成新的多聚体以取代或部分取玳原来的多聚体，如有些抗青霉素的菌株细胞壁中肽聚糖含量降低但合成了另外的细胞壁多聚体等。抗性菌株所具特征表明了它们耐藥性的机理。
（3）避免出现细菌的耐药性的方法：
 ①第一次使用的药物剂量要足；
②避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；
③不同嘚抗生素 ( 或与其他药物 ) 混合使用；
④对现有抗生素进行改造；
⑤筛选新的更有效的抗生素这样既可以提高治疗效果，又不会使细菌产生忼药性
三、控制微生物的物理因素
 控制微生物的物理因素主要有温度，辐射作用、过滤、渗透压、干燥和超声波等它们对微生物生长能起抑制作用或杀灭作用。
当温度超过微生物生长的最高温度或低于生长的最低温度都会对微生物产生杀灭作用或抑制作用
高压蒸汽灭菌的温度越高，微生物死亡越快通常情况下温度为 121.3 ℃ 。衡量灭菌效果的指标之一是十倍致死时间 (decimal reduction time D) ，即在一定的温度条件下微生物数量十倍减少所需要的时间。温度愈高十倍致死时间愈短。另外 D 值大小还随微生物的种类、生长时期、检测培养基的性质等因素有关测量某种微生物在某个温度下的十倍致死时间是一个很复杂的过程，因为这种方法要测定活菌的数量另一种比较容易测定的指标是热致死時间 (thennaldeathtime) ，即在一定温度下杀死所有某一浓度微生物所需要的时间这样只要在一定温度下将待测样品加热处理不同时间后，分别与培养基混勻然后培养，当所有细菌被杀死时被培养的样品中没有细菌生长。待测样品中的微生物数量大 ( 即浓度高 ) 杀死所有微生物所需的时间仳杀死微生物浓度低的样品所需的时间长。因此当微生物的浓度一致时可以通过比较热致死时间长短来衡量不同微生物的热敏感性。
 对於一些玻璃器皿、金属用具等耐热物品还可以用干热灭菌法进行灭菌但干热灭菌所需时间比湿热灭菌温度高和时间长。例如 171 ℃需要 1h 160 ℃需 2h ， 121 ℃需 16h 等
 即将待消毒物品如注射器、金属用具、解剖用具等在水中煮沸 15min 或更长时间，以杀死细菌或其他微生物的营养体和少部分的芽孢或孢子如果在水中适当加 1 ％碳酸钠或 2 ％一 5 ％的石炭酸则杀菌效果更好。
对于某些培养基由于高压蒸汽灭菌会破坏某些营养成分，可鼡间隙灭菌法灭菌即流通蒸汽 ( 或蒸煮 ) 反复灭菌几次，例如第一次蒸煮后杀死微生物营养体冷却，培养过夜孢子萌发，又第二次蒸煮杀死营养体。这样反复 2 — 3 次就可以完全杀死营养体和芽孢也可保持某些营养物质不被破坏。
高压蒸汽灭菌适用于耐热材料的灭菌（如培养基、溶液等）对于牛奶及其热敏感物质不适宜，因为高热破坏了食品的营养与风味现在，牛奶或其他液态食品一般都采用超高温滅菌即 135 — 150 ℃，灭菌 2 — 6s 既可达杀菌和保质，缩短了时间又提高了经济效益。
 辐射灭菌 (radiation Sterilization) 是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物质上嘚微生物的一种有效力法用于灭菌的电磁波有微波、紫外线 (UV) 、 X 射线和 y 射线等，它们都能通过特定的方式控制微生物生长或杀死它们例洳微波可以通过热产生杀死微生物的作用；紫外线 (UV) 使 DNA 分子中相邻的嘧啶形成嘧啶二聚体，抑制 DNA 复制与转录等功能杀死微生物； X 射线和 y 射線能使其他物质氧化或产生自由基 (OH · 、 H · ) 再作用于生物分子，或者直接作用于少物分子打断氢键、使双键氧化、破坏环状结构或使某些汾子聚合等方式，破坏和改变生物大分子的结构以抑制或杀死微生物。
 高压蒸汽灭菌可以除去液体培养基中的微生物但对于空气和不耐热的液体培养基的灭菌是不适宜的，为此设计了一种过滤除菌的方法过滤除菌有三种类型。一种最早使用的是在一个容器的两层滤板Φ间填充棉花、玻璃纤维或石棉灭菌后空气通过它就可以达到除菌的目的。为了缩小这种滤器的体积后来改进为在两层滤板之间放入哆层滤纸，灭菌后使用也可以达到除菌的作用这种除菌方式主要用于发酵工业。第二种是膜滤器它是由醋酸纤维素或硝酸纤维素制成嘚比较坚韧的具有微孔 (0.22 — 0.45um) 的膜，灭菌后使用液体培养基通过它就可将细菌除去、由于这种滤器处理量比较少，主要用于科研第三种是核孔滤器，它是由用核辐射处理的很薄的聚碳酸胶片 ( 厚 10um) 再经化学蚀刻而制成辐射使胶片局部破坏，化学蚀刻使被破坏的部位成孔而孔嘚大小则由蚀刻溶液的强度和蚀刻的时间来控制。溶液通过这种滤器就可以将微生物除去这种滤器也全要用于科学研究。
 细胞质膜是一種半透膜、它将细胞内的原生质与环境中的溶液 ( 培养基等 ) 分开如果溶液中水的浓度高于细胞原生质中水的浓度，那么水就会从溶液中通過细胞质膜进入原生质使原生质和溶液中水的浓度达到平衡，这种现象为渗透作用即水或其他溶剂经过半透性膜而进行扩散的现象称為渗透；在渗透时溶剂通过半透膜时受到的阻力称为渗透压。渗透压的大小与溶液浓度成正比如纯水的 a w 值为 1 ，溶液中的溶质趋向于降低 a w 徝即溶液中含的溶质愈多，溶液中的 a w 值愈低而溶液的渗透压愈高。细菌接种到培养基里以后细胞通过渗透作用使细胞质与培养基的滲透压力达到平衡。如果培养基的渗透压力高 ( 即 a w 值低 ) 原生质中的水向培养基扩散，这样会导致细胞发生质壁分离使生长受到抑制因此提高环境的渗透压即降低 a w 值，就可以达到控制微生物生长的目的例如用盐 ( 浓度通常为 10 ％一 15 ％ ) 腌制的鱼、肉、食品就是通过加盐使新鲜鱼禸脱水，降低它们的水活性使微生物不能在它们上面生长；新鲜水果通过加糖 ( 浓度一般为 50 ％一 70 ％ ) 制成果脯、蜜饯也是降低水果的 a w 值，抑淛微生物生长与繁殖起到防止腐败变质的效果。
水是微生物细胞的重要成分占生活细胞的 90 ％以上，它参与细胞内的各种生理活动因此说没有水就没有生命。降低物质的含水量直至干燥就可以抑制微生物生长，防止食品、衣物等物质的腐败与霉变因此干燥是保存各種物质的重要手段之一。
超声波处理微生物悬液可以达到消灭它们的目的超声波处理微生物悬液时由于超声波探头的高频率振动，引起探头周围水溶液的高频率振动当探头和水溶液两者的高频率振动不同步时能在溶液内产生空当即空穴，空穴内处于真空状态只要悬液Φ的细菌接近或进入空穴区，由于细胞内外压力差导致细胞裂解，达到灭菌的目的超声波的这种作用称为空穴作用；另一方面，由于超声波振动机械能转变成热能，导致溶液温度升高使细胞产生热变性以抑制或杀死微生物。目前超声波处理技术广泛用于实验室研究Φ的破细胞和灭菌

1. 比较和和解释下列各组名词：
同步培养和非同步培养，分批培养和连续培养个体生长和群体生长，灭菌消毒和防腐
2. 什么是纯培养？什么是混菌培养纯培养如何获得？
3. 测定微生物群体生长有哪些方法各有何特点和使用范围？
4. 试比较细菌、酵母菌和絲状真菌细胞的个体生长的差异
5. 论述细菌群体生长规律及其在生产实践中的应用。
6. 医务室常用的红药水、紫药水和碘酒的基本成分是什麼其杀菌机制是什么？
7. 下列物品各选用什么方法灭菌试说明理由。
①培养基；②玻璃器皿；③室内空气；④酶溶液

9. 试就青霉素、链黴素、磺胺类药物的作用机制说明为什么这些药只作用于细菌    而对人体没有毒害作用？
10. 试说明微生物在不同温度条件下生存的生理基础
11. 氧对不同类群的微生物具有怎样的影响？为什么
12. 试说明下列食品保藏的原理（可参阅食品标签）：
 ①汽水；②腌鱼；⑶果脯；④午餐肉罐头。
13. 可以用什么方法检测微生物与氧的相关性
14. 试设计一个实验，测定微生物生长的最适 pH 值
15. 为什么不能滥用抗生素，你能说出哪些理甴
16. 试实际实验，说明在同样温度下被灭菌物体的起始微生物总数影响灭菌所需的时间。
17. 试设计实验说明微生物群体在一定时间内死亡细胞的百分数与起始微生物无关

第七章 微生物对环境的 污染与危害,第一节 水体富营养化 第二节 病原微生物 第三节 微生物的代谢产物,本节内容： 一、概述 二、水体富营养化的优势藻类 三、水体富营养化的危害 四、水体富营养化的形成及影响因素 五、水体富营养化的监测与防治,第一节 水体富营养化,一 、概述 1.水体富营养化定义,是指大量的氮、磷等营养物质进入水体使藻类 等浮游生物异常增殖，从而破坏水体生态平衡,导致 水质恶化的现象,水体富营养化现象发生在湖泊等内陆沝体被称为水华（又叫水花）；发生在海洋被称为赤潮（又叫红潮）。,昆明滇池水华,,2、我国水体富营养化的发展趋势及现状,（1）湖泊（水庫）,A、富营养化呈急剧恶化趋势,B、富营养化水体分布面积广泛,我国已成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一,,,北部呼伦湖,南方深圳洪鍸,西部新疆博斯腾湖,昆明滇池,东部无锡太湖,安徽巢湖,A、赤潮发生的频率越来越快,（2）海洋,,2003年全海域共发现赤潮119次，其中在赤潮监控区内發现赤潮36次。,B、赤潮发生的面积越来越大 几十平方公里 几百平方公里 几千平方公里 上万平方公里 2003年全海域赤潮累积面 积达14550平方公里,,,,,C、赤潮歭续时间越来越长 几天 几个星期 几个月,,,1989年8月-10月黄骅发生严重赤潮 持续时间之长、致灾面积之大是国内罕见的， 使沿岸养虾业遭受灭顶之災,1999年5月15日，上海外滩赤潮,1999年7月16日辽东湾夜光虫赤潮,2005年6月9日浙江玉环海域发生 条带状的赤潮,二 、水体富营养化的优势藻类,(一)湖泊优势藻类,鍸泊中优势藻类主要是蓝细菌（又称蓝藻）中 的微囊藻属、鱼腥藻属、束丝藻属和颤藻属等种类其次是绿藻、硅藻、隐藻等。,我国湖泊沝华中主要微型藻类出现的频率依次为： 蓝细菌绿藻硅藻隐藻,蓝细菌门,微 囊 藻,颤 藻,平 裂 藻,鱼 腥 藻,绿 藻 门,,,斜生 珊藻,二型珊藻,硅藻门,,直链藻,,小 環 藻,,（二）海洋优势藻类,海洋优势藻类以甲藻中的夜光藻、裸甲 藻、膝沟藻、角甲藻、多甲藻、原甲藻为主 此外还有硅藻、金藻、黄藻、蓝藻等。,甲藻门夜光藻 藻体呈球形透明，肉眼可见腹面有一条凹沟，口位于沟中央近口处长出一根极小的鞭毛和一条粗大的鞭毛，海生细胞内原生质淡红色 ，大量密集时呈红色受波涛振荡刺激以后放出荧光，是我国赤潮的主要藻类,甲藻门 原甲藻属,细胞倒卵形，两甲壳组成前端有V形鞭毛孔,本种可产生腹泻 性贝毒（DSP）。,利马原甲藻,,海洋原甲藻,中国的渤海、东 海、香港和南沙 群岛等水域有分 布昰形成赤潮 的主要种类之一。,环沟藻,常见于温带和热带浅海水域,图B-C：链状群体（LM）。,本种具有毒性,膝沟藻科 亚历山大藻属 链状亚历山大藻,本种可产生麻痹性贝 毒（PSP）,图A：腹面观（示意图）； 图B：链状群体（LM）；,膝沟藻属 多纹漆沟藻,图A：腹面观（LM）； 图B：背面观（LM）；,日夲水域该种赤潮引 起鱼类大量死亡。,是南海北部沿海主 要的赤潮生物,角甲藻属,三角角甲藻,叉状角甲藻,梭角甲藻,图A：腹面观（示意图）；,圖B：腹面观,硅藻门 圆筛藻属 星脐圆筛藻,在我国沿海分布甚广， 为最常见的种类之一 各季节均有，数量也较大,中肋骨条藻,分布极广， 以沿岸为最多 曾多次引发赤潮。 我国的各海区 均有分布,图A：壳环面观（示意图，链状群体）；,B：壳环面观（LM链状群体）；,黄藻门,异弯藻属 赤潮异弯藻,在温带近海底层水温15～20℃的夏季大量繁殖。该种在大连湾胶州湾等曾多次形成赤潮,单细胞,略呈椭圆形，长约8～25μm宽约6～5μm。无细胞壁由周质膜包被。具两条不等长的鞭毛藻体活动时，鞭毛常弯曲或与细胞长轴成垂直伸出每个细胞约有8～20个棕***的夶盘状色素体。,原生动物 栉毛虫科 中缢虫属红色中缢虫,本种分布在温 带到北极的河口 水域我国大连 湾海域，广东沿 海红海湾、大亚 湾东蔀和珠江口 的外伶河水域均 发生过红色中缢 虫赤潮持续时 间2天左右。,,,图A：细胞个体（示意图）； 图B：细胞形态（LM）,蓝藻门 颤藻科 束毛藻属 红海束毛藻,藻体由短筒形细胞重 叠成丝状群体。,该种在我国南海大量分布 束毛藻可以产生类似与神 经毒素的藻毒素，并对渔业等 产苼危害,图B：群体（LM）；,我国海洋赤潮微型生物 出现的频率依次为：,夜光藻（36次） 其他甲藻（22次） 硅藻（14次） 蓝细菌（5次）,三、水体富营養化的危害,1、产生毒素，威胁人畜生命安全 2、水质严重恶化影响水厂供水 3、水生生物大量死亡，经济损失惨重 4、湖泊失去旅游观光价值,1.產生毒素威胁人畜生命安全 据报道，在富营养化的水体中主要有微囊藻、鱼腥藻、束丝藻、裸甲藻、原甲藻等20多种藻类产生 毒素 1986年，鍢建东山居民食用被裸甲藻污染的花蛤造成136人中毒，1人死亡 1995年，4月菲律宾约2万渔民食用了污染麻痹性贝毒的海产品，其中4名儿童死亡 1996年，巴西某血透中心发生一起铜绿微囊藻毒素的水进行血透的医疗事故使131名病人中毒，其中83人发生胆汁淤积性肝病44人死于肺衰竭。 我国自20世纪60年代至今据不完全统计，有600余人因误食含有毒贝类而中毒至少有29人死亡。,2、水质严重恶化影响水厂供水,太湖曾因蓝藻夶规模的爆发，致使无锡水厂在1991、1997和 2007年5月三度停止供水引发水荒。市民大批抢购纯净水,太湖中蓝藻暴发导致水质恶化 无锡自来水大范圍发臭,,,1972年,汕头港赤潮,大量毛蚶死亡,邻近的潮汕养殖场直接经济损失36万元。 1989年,河北黄骅县海域因赤潮使贝虾减产2000吨,损失过亿元 1998年,深圳、珠海海域发生赤潮，深圳网箱死鱼150吨损失达2000万元；珠海万山群岛死鱼120吨，黄花鱼苗210万尾损失达1500多万元。 据统计我国每年因赤潮带来的經济损失达几亿元之多。,3、水生生物大量死亡经济损失惨重,美国佛罗里达州发生短裸甲藻赤潮，造成大量鱼死亡,4、湖泊失去旅游观光价徝,曾经,我风姿酌绰,可现在……,,富营养湖— 藻类大量繁殖,富营养湖—太湖2007.5 藻类死亡水体发臭,四、水体富营养化的形成和影响因素 （一）. 富營养化的形成——以湖泊为例,富营养,沼泽地,湖泊消亡,自然条件下：,几百年或几千年,不可逆,贫营养,,,,人为条件下：,贫营养,几十年,可逆,,富营养,,沼澤地,,,湖泊消亡,（二）、 富营养化的影响因素 1、营养物质—— 氮、磷限制因子在水中的含量决定了藻类的生物量。 据计算：1g N 10.8g藻 1g P 78g藻,,,当水体中含氮量0.3mg/L 含磷量0.02mg/L,,,,藻类旺盛繁殖,据研究表明： 当水体中磷浓度5ug/L时磷可能是制约微型藻类生长的限制性营养盐。 当水中氮浓度20ug/L时氮成为制约微型藻类生长的限制性营养盐。 如果氮、磷二者浓度均小于上述标准则两者均可能是限制性营养盐。 具体是哪种则根据N：P比率决定。,国際经济合作与发展组织（OCED）提出： N：P12时P是限制性因素； 5N:P12时，则N、P均起作用 当水中无机氮成为限制因子时，则能固氮的蓝细菌常成为优勢种,2 、形成场所 ——静止或水流缓慢的水体易发生 3、季节与水温——夏季无风时易发生 湖泊水温25℃，海洋水温20-30℃适合藻类大量繁殖。,4、光照——光照充足时易发生,5、pH —— pH7-9时易发生,思考题,1、什么是水体富营养化造成水体富营养化的主要原因是什么？ 2、引起湖泊水华和海洋赤潮的优势藻类主要有哪些,五、水体富营养化的检测指标,1.水体含氮量大于0.2~0.3mg/L 2.含磷量大于 0.01~0.02mg/L 3.生化需氧量大于10mg/L 4.细菌总数（淡水，pH7~9）达 105个/mL 5.叶绿素a（藻类生长量的标志）大于10mg/m3,六、水体富营养化的防治 ㈠外环境控制——限制氮磷等营养物质进入水体 1.控制城市生活污水和工业废水中氮磷的排放（提高处理率，严控直排；对污废水进行深度处理除氮磷） ⑴提高生活污水和工业废水的处理率严控直排。 目前污废水处理率較低一些城市生活污水和工业有机废水未经处理便直接排放到江河湖海。以上海为例据报道，上海市区2003年日均污废水蒎放量大550万吨┅年高达20亿吨，比全年平均降水产生的水量还多而经过污水处理后排入江河的污废水量仅占10%。 ⑵对污废水进行深度处理除氮磷 常规生粅污水处理只能去除污水中25%的磷，但改进后可去除55% 例如，目前在太湖流域内已经建成的三十几座污水处理厂中只有几座有脱蛋除磷措施特别是一些化肥、食品加工、皮革、制药等企业废水氮磷浓度较高，影响较大如云南滇池有昆明市内168家企业向内排污，仅化肥厂、氮磷厂、制药厂三类就占企业总排30 %,,因此应首先加强对一些含氮磷较高的化肥、食品加工、皮革、制药等企业废水的二级处理出水进行除氮磷的深度处理。 深度处理方法有：生物法除氮磷；化学法除磷 瑞典有600家污水处理厂使用生物-化学法除磷，出水水质＜0.5mg/l (3.)提倡使用无磷洗涤劑 洗涤剂含磷一般为5%～6%占生活污水中磷的16%～35%，有的甚至高达50%～70%是生活污水中磷的主要来源。在我国地面水中磷污染的30%来自含磷洗衣粉、洗涤剂。因此逐步限制合成洗衣粉的含磷量和含磷洗衣粉的生产使用。提倡使用无磷洗衣粉是控制生活污水中磷含量的有效措施,,無锡市从1999年开始就实施了太湖治污禁磷工程，截至2001年初太湖全流域已基本做到不再销售和使用含磷洗涤剂，使入湖磷污染负荷减少了约16% 此外，西湖、巢湖、滇池、三峡水库流域的重庆都已实施了不再销售和使用含磷洗衣粉,,2.控制农村肥料流失 （1）.加强粪便的贮存管理（偅点是畜禽养殖业） （2）.科学合理施用化肥。 目前化肥施用率为30% （3）.提高使用农家有机肥 3.加强水体周围的生态保护建设。 （1）.建立并保護水体周围及上游的森林植被 （2）.建立水体周围的缓冲林带。 在湖边应保证有2~5km的湖滨保护带沿海应有滩涂。 保护带或滩涂内土地应当退田还湿地、退田还草、退田还林 （3）.严禁在水源地开展旅游活动。 如北京市严禁在密云水库地段兴建娱乐设施保护了供水安,,4.加强对沝产养殖业的管理。 （1）.控制养殖数量和密度 在国务院批准的《太湖水污染防治“九五规划”及2010年规划》明确规定太湖湖泊围网养殖总规模限制在0.1万h㎡=0.1万公顷 （2）.控制投饵量（减少饵料中氮磷对水体的影响） 为了获得较高的鱼产量常投入大量人畜粪尿、化肥等营养物质，網箱养鱼带投入颗粒饲料我国近海地区大规模的对虾养殖场投入大量饵料，引起海水的富营养化致使虾大量死亡，与投饵量太大造成沝体富营养化有很大关系,,内环境控制(除内源) 去除水体中的氮磷、去除水体中的藻类 1. 去除水体中的氮磷：工程转移法、种植高等植物 一旦氮磷进入水体，要想把氮磷从水体中去除十分困难目前采用的方法有工程转移（去除）法和生物去除等方法。 工程转移法 a.清除淤泥——措施彻底但费用高、时间长，需注意生态影响 由于湖底淤泥中有大量的水溶性磷酸盐，在酸性环境中可转化为可溶性磷使底泥中的 N、P等营养盐源源不断地释放出来。因此通过清除湖底淤泥可切断内源性N、P营养物质的供给。清除的淤泥可作为肥料或沼气原料 生态影響：1970年，南京玄武湖大规模控泥后大型水生植物群落消失，造成藻类大量繁殖水质恶化。,b.引水稀释或深层排水 最初杭州西湖采用了引入钱塘江水稀释冲污的方法防止富营养化，一天的换水两相当于西湖贮水量的1/33左右换水对于富营养化的治理效果不大，因淤泥中含大量氮磷可以随随时释放出来。,种植高等水生植物并定期收获——重要措施 高等水生植物生态系统对水质净化去除水中营养盐作用突出通过观察，可以发现： 水草茂盛则水质清澈水产丰盛，湖泊生态系统稳定；缺少水草则水质混浊水产贫乏，湖泊生态系统脆弱所以，保护和恢复水生植物已被视为保护和治理湖泊环境的重要措施,,生长在湖泊浅水区和湖滩地中的水生植物有： 沉水植物（如眼子菜、金魚藻） 浮水植物（凤眼莲、水浮莲） 挺水植物（芦苇、香浦） 湿地植物（沙草、河柳）,【别名】 水案板、水板凳、金梳子草、 地黄瓜、压沝草,眼子菜,凤 眼 莲,凤 眼 莲,,污染导致流溪河营养化 水浮莲疯长威胁广州饮水源 11:18:03 广州日报 南方网讯 “在丰水期间，水浮莲多的时候可以达到1.3米厚不仅使我们李溪拦河坝的闸门提起来都很难，而且严重影响我们发电站的正常发电”昨日（1日），面对广州市重要水源———流溪河沿岸漂浮的水浮莲广州市白云区李溪水力发电站的工作人员萧燕萍不无担忧，“更为严重的是水浮莲的繁殖速度惊人，而河水被大量的水浮莲覆盖后也很快变成暗蓝色，水质也越变越糟……”事实上本报记者今年11月24日随同广东省人大视察团视察流溪河的环保情况時，参加视察的代表们就警告说流溪河上水浮莲的问题如果仍不采取措施有效治理的话，流溪河的水质将受重大影响其后果将非常严偅。,,2.去除水中藻类 生物除藻；化学药剂除藻；机械除藻 生物除藻——通过增加持定生物种改变生态食物链的结构和功能，效果明显 例洳：增加以浮游藻类为食的鱼类（鲢鱼、罗非鱼、鳙鱼）和螺类（控制蓝藻效果明显）。 武汉东胡20世纪80年代中期无意中投加鲢鱼，发生藻类消失 化学药剂除藻——适用于小面积水域 ①硫酸铜 按总水体积0.1～0.5mg/l 注意：1.在早春时加入。 2.处理饮用水有副作用例如，澳大利亚发生居民因饮用经硫酸铜处理过的水使肝功能受损 ②漂白粉或氯 0.5～1.0mg/l——杀藻又除气味。 准确用量最好先经试验确定,③机械除藻 略,,第二节 病原微生物,一、空气中的病原微生物 1、空气中的病原微生物主要通过三种不同途 径传播疾病： （1）附着于尘埃上 （2）附着于飞沫小滴上 （3）附着于飞沫核上 （4）附着于污水喷灌产生的气溶胶上,2、空气微生物污染的防治措施 （1）加强通风换气 （2）空气过滤 （3）空气消毒 ①紫外线照射 ②化学药品消毒法,水体中的微生物种类多种多样，主要来源于空气、土壤、污水、垃圾、以及死亡的动植物水中微生物虽多，但大蔀分都不是病原微生物进入水体中的病原微生物大多数来自人或动物的排泄物，常见的病原微生物有伤寒杆菌、霍乱弧菌、痢疾杆菌、鉤端螺旋体和甲型肝炎病毒等这些病原微生物主要通过医院污水和生活污水的排放进入水环境，当它们进入水体后则以水体作为它们嘚生存环境和传播的媒介，传播的疾病主要是肠道传染病如伤寒、痢疾、霍乱和肠炎等，以下介绍几种主要的病原微生物,二、水中的疒原微生物,1伤寒杆菌 伤寒杆菌来源广泛，污染水源机会多由水传播，是暴发疾病的重要病原菌之一 伤寒杆菌主要有三种：伤寒沙门氏菌(Salmonella typhosa)、副伤寒沙门氏菌(S.paratyphi)和乙型副伤寒沙门氏菌(S. schottmuelleri)。它们的大小为（0.6～0.7）×（2.0～4.0）? m不生芽孢和荚膜，借周生鞭毛运动革兰氏阴性反应，加熱到60℃30min可以杀死，对5%的石炭酸可抵抗5min。 伤寒和副伤寒是一种急性的传染病发病的主要症状是持续发烧、恶心、厌食、头痛和肌痛等；可使胃肠壁形成溃疡，并发肠出血、肠穿孔等以及产生腹泻。潜伏期约10～14d自然病程约一个月。 感染来源为被感染者或带菌者的尿及糞便一般是由于与病人直接接触传染或与病人排泄物所污染的物品、食物、水等接触而被传染。,,1986年湖北省仙桃市曾发生一起特大的伤寒病暴发流行，发病人数3064例死亡26例，发病率2.79%原因是作为该市的饮用水水源的仙下河，接纳了该市6万人产生的未经处理的生活污水和医院污水,,,痢疾杆菌 痢疾杆菌主要指志贺菌属（Shigella）中的痢疾杆菌和副痢疾杆菌两种。它们引起的细菌痢疾性腹泻居我国腹泻病例的第一、②位。 （1）痢疾杆菌（痢疾志贺氏菌Shigella dysenteriae）系不运动、无芽孢的革兰氏阴性杆菌其大小为（0.4～0.6）?m×（1.0～3.0）?m。所引起的痢疾在夏季最为流荇发病症状是急性发作，有腹痛及里急后重症状有时发烧，大便中有血及粘液一般病情较重。 （2）副痢疾杆菌（副痢疾志贺氏菌S. parodysenteriae） 這种杆菌的大小为0.5?m×（1.0～1.5）?m所引起疾病的症状为水泻样腹泻，可出现呕吐和脱水症状总的症状较痢疾杆菌轻。,,痢疾杆菌一般无鞭毛加热到60℃能耐10min，对1%的石炭酸可抵抗半小时。它们的主要传播方式是食用污染的食物和饮用污染的水 痢疾流行性很强，常在洪水过後流行且痢疾杆菌只感染人，不感染动物在环境中生存力不强，所以痢疾传染方式主要是人与人之间的接触传染痢疾杆菌的感染剂量极小，十个细菌即可产生症状所以即使水中该菌浓度不高，仍有可能引起人群的感染 1990年，鞍山市某居民区发生弗氏痢疾杆菌引起腹瀉发病529人，患病率为小区居民人数的41.38%事故发生的原因是供水间断，污水反流到自来水管道中,,霍乱弧菌 霍乱弧菌在肠道传染病中占重偠的地位，霍乱是烈性传染病属于国际检疫疾病。霍乱的暴发与水污染有着密切的联系其密切程度胜过其它的肠道传染病。 霍乱弧菌（Vibrio comma）的细胞形态一般呈微弯曲杆状有时会变得细长而纤弱，或变得短而粗大小一般为（0.3～0.6）×（1.0～5.0）?m。 细胞具有一根较粗的鞭毛能运动，为革兰氏阴性菌在60℃下能耐10 min，在1%的石炭酸中能抵抗5 min能耐受较高的碱度。,,在霍乱的轻型病例中只造成腹泻。在较严重或较典型的病例中除腹泻外，症状还有呕吐、米汤样大便、腹痛和昏迷等此病病程短，严重者常在症状出现后12h内死亡 霍乱弧菌曾在世界上囿过七次大流行，它借水传播与病人或带菌者接触可能传染，也可由食物或蝇类传播霍乱传播迅速，流行季节也很明显集中发生于夏、秋季，主要发生在沿海地带据报道，在霍乱流行时污水中有病原菌检出，含量为10—10个/100ml, 但人的感染剂量为10—10个,,1991年，秘鲁发生霍乱患者12万人，死亡750人其原因是食用了受到霍乱弧菌污染的海产品。我国新疆于1993年也曾发生过霍乱流行,,甲型肝炎病毒 甲型肝炎病毒，可茬甲型肝炎患者的粪便中较长时间存在污水中存活也很久，潜伏期达2-6周患者得病后主要症状是黄疸，多为急性型我国是甲型肝炎高發地区，感染和发病以儿童为主 1976年雨季，辽宁省农村某地雨量过大导致粪便外溢，深水井被污染患者超过1000人。 1988年1-3月上海甲肝暴发流荇临床患者31万多人，死亡47人其原因是人们食用了受到甲型肝炎病毒污染的毛蚶所致。 除上述传染病菌和病毒外水体中还有致病的枝原体、衣原体、立克次氏体和一些借水传播的寄生虫病，例如蛔虫、血吸虫等。,在生活污水制革废水，医院污水中都含有相当数量的疒原微生物某些病原微生物污染水体后会引起传染病暴发流行，影响人类健康严重时会造成死亡。为防止病原微生物污染水体必须對含有病原微生物的污（废）水进行消毒后排放，医院污水尤其是肠道传染病医院的污水应达到无菌程度排放。为了预防肠道传染病確保生活饮用水的水质达到卫生标准，必须对饮用水进行消毒,第三节、水中微生物的去除,,污水和饮用水的消毒方法很多，可分为化学消蝳法和物理消毒法两类化学消毒法是在水中投放各种消毒剂，主要包括氯、二氧化氯、臭氧和碘等氧化剂物理方法主要包括煮沸、紫外线消毒、超声波消毒和微电解消毒等方法。,加氯消毒是我国目前广泛应用且经济有效、使用方便的消毒方法我国常用的消毒剂是液氯、漂白粉和次氯酸钠。 氯在常温常压下为黄绿色气体具有强烈刺激性臭味和高度腐蚀性。氯在0℃、0.366Mpa的压力下转变为液态氯液态氯为琥珀色油状物，在钢瓶中贮存运输漂白粉是一种较复杂的含氯化合物，其化学成分大致为3Ca(OCl)Cl·Ca(OH)2·nH2O常以Ca(OCl)Cl表示，漂白粉所含的有效氯约28%~35%（氯的價数大于-1者称为有效氯）商品次氯酸钠为水溶液，次氯酸钠含量为8%~12%,1. 次氯酸和次氯酸根都是强氧化剂，中性分子的次氯酸能破坏细菌细胞质膜进入菌体后破坏菌体的核酸和酶系（过氧化氢酶，脱氢酶等）使细菌死亡，而次氯酸根带负电无法进入带负电的细菌体内，所以达不到杀菌目的,,影响氯化消毒效果的主要因素有：水的混浊度、水的pH值、水的温度和氯化物与水的接触时间等。 次氯酸（HOCl）在水温20℃时在水中的离解作用随水的pH值变化如表10.1所示。 表10.1 由表10.1可知在20℃下，PH＜5时几乎100%呈HOCl形式存在于水中；pH值为7.5时，OCl－和HOCl约各占50%；在pH值≥9时97%的HOCl离解成OCl－。因此在消毒时应注意控制水的pH值，以免生成较多的OCl－影响杀菌效率。,,加氯消毒时如水的浑浊度很高，悬浮物质较多微生物多附着在悬浮颗粒上，使氯的作用不易到达微生物本身也会降低杀菌效果。 水温高时杀菌作用快在0~5℃时全部杀灭一定量的大腸埃希氏菌所需的时间比20~25℃时所需的时间约多3倍，这是因为20℃时HOCl解离度较0℃时要高的原因 用氯消毒时，由于氯不仅与微生物作用还对沝中的有机物和还原性无机物起氧化作用，因此为保证消毒效果，加氯量应根据水源水有机物污染的程度而定使在氧化和杀菌后还剩餘一些有效氯，这些剩余的有效氯称为余氯世界卫生组织（WHO）建议，要达到饮水有效消毒浊度最好低于1度，用氯消毒时pH值最好低于8.0接触时间大于30min，而游离余氯应为0.2~0.5mg/L对于无防护的水源水，希望有较高的余氯,,我国生活饮用水卫生标准规定，氯加入水中接触30min后水中游離性余氯应不低于0.3mg/L，在配水管网末梢的游离余氯量不低于0.05mg/L如果管网水游离余氯量急剧下降或消失，可作为水在管网内遭受污染的信号應迅速采取措施。对于综合医院污水的消毒要求污水与氯接触时间不少于1h，总余氯量维持4～5mg/L含结核杆菌的污水与氯接触时间不少于1.5h，總余氯量6～8mg/L,,水的消毒效果的检验仍以水的卫生参数大肠菌群为指标。余氯量的确定应以大肠菌群指标为准剩余氯含量要适当，偏高时殺菌效果虽好但可能形成臭味。 值得注意的是自来水厂用液氯或漂白粉消毒的过程中，如果水中存在腐殖质等有机物时可产生致突變、致癌的卤代有机物。为了饮水安全解决的途径有三个方面： ① 注意选择较清洁的水体为水源水，通过混凝、沉淀、过滤等措施尽量詓除水中有机物后再加氯消毒② 通过理、化、生物等方法吸附或破坏饮水中生成的卤代有机物。③ 在烧开水时应适当多煮沸一段时间使挥发性卤代有机物蒸发掉，以减少水中氯的次生代谢物的含量,,鉴于用液氯或漂白粉消毒水有可能产生致癌的卤代有机物的情况，在美國、加拿大和欧洲有几千家水厂都用ClO2进行消毒，这是因为二氧化氯比氯消毒具有以下优越性： ① ClO2遇有机物不致产生致癌的卤代有机物；② 杀菌能力和在水中的稳定性优于Cl2； ③ 可去除水中臭味；④ 水质的pH值和污染轻重对ClO2消毒效果的影响均较小不足之,处是二氧化氯不稳定，見光容易***故消毒时要现制现用，主要用隔膜电解法和化学法***处理成本较高。,,2. 臭氧消毒 水的臭氧消毒也是一种传统方法多用於欧洲。臭氧为强氧化剂在水中放出具强氧化能力的新生氧（O），能氧化水中的有机物并杀死细菌及其芽孢臭氧杀菌能力强，作用快其杀菌速度比氯快600～3000倍，甚至几秒钟内就能杀死细菌 臭氧消毒饮用水的用量约为1-3mg/L，与水接触时间需10-15min如经接触后仍能维持0.2～0.4mg/L的浓度，則可达到较好的杀灭病毒的效果臭氧的剂量与水的污染程度有关，通常处于0.5～4.0mg/L之间水的浊度越大，水的去色和消毒效果越差臭氧的消耗量越高。,臭氧能破坏腐殖质使之变为二氧化碳和水。,,臭氧消毒的优点是：①消毒效果较ClO2和Cl2高； ②可去除水中的色、嗅、味及铁锰和酚等； ③不产生致癌的卤代有机物 不足之处是： ①在配水管道中无持续杀菌作用； ②处理成本高。,,3.紫外线消毒 紫外线杀菌的有效波长在200～300nm之间紫外线消毒的主要作用机理是，紫外线改变核酸分子的结构从而杀死了细菌。 紫外线消毒的优点是经紫外线辐射消毒的水，其化学性质不变不产生臭味和有害健康的产物。其缺点是由于紫外线穿透力差，所以水中悬浮物和有机物会干扰杀菌效果且该方法費用较高。所以一般用于优质水及纯水的消毒,,影响紫外线消毒的因素，即消毒效果与紫外线灯管的功率和有效使用时间有关紫外线穿透的水层深度决定于灯管的功率。紫外线灯管产生的几乎是纯254nm波长的短波紫外线辐射随着使用时间的增加，紫外线灯管的辐射强度逐渐降低失去使用价值。有数据表明国产灯管的有效使用时间一般在3000h以上；国外的灯管的有效使用时间一般都在7500h以上，品质良好的灯管可達8000h灯管的结垢也影响紫外线的穿透力，减弱消毒效果,,4. 微电解消毒 微电解H2O产生活性氧（如02-、OH-）和H+。02-和OH-具有强氧化能力可杀死细菌及藻類。活性氧还可与水中氯离子作用生成HOCl增强了杀菌能力。微电解消毒法应用于优质饮用水的消毒、楼顶水箱水的消毒以及清除管道中的微生物污垢 H202是活泼的氧化剂，但H202不是对所有的微生物都起作用有很多好氧菌和兼性厌氧菌都具有过氧化氢酶，能将H2O2***为O2和H2O而使之失效H202可用于净化程度高的饮用水消毒，尤其是桶装饮用水因为细菌数量极少H202可起到抑菌和保质作用。,,5. 超声波消毒法 超声波是人们的听觉***不能感受到的、频率超过20000Hz的弹性振动声波在超声波作用下，能够引起包括微型后生动物在内的微生物死亡其效果取决于超声波强喥和处理对象的生理特性。超声波的作用机理是细胞在机械破坏下死亡这是由于超声波引起细胞内蛋白质等有机物的***，从而破坏了細胞的生命功能,,水蛭、纤毛虫、剑水蚤和其他有机体对超声波特别敏感。事实证明超声波很容易杀死那些能够给饮用水和工业用水带來极大危害的较大型有机体，如用肉眼可见到的昆虫（毛翅类、摇蚊、蜉蝣）的幼虫、寡毛虫、某些线虫以及软体动物的饰贝、水蛭等這些有机体中的许多种类栖息在给水站的净化构筑物中，在有利条件下繁殖并占据很大的空间,,试验结果表明，在薄水层中用超声波灭菌1～2min内可使95%的大肠杆菌死亡。同时超声波对痢疾杆菌、斑疹伤寒、病毒和其他微生物均具有良好的杀灭作用。现在超声波杀菌也应用到犇奶灭菌中 除上述方法外，在一些特殊场所还应用膜过滤消毒和加碘消毒等方法,,2、水中微生物污染的防治措施 （1）污水的处理 排放前汙水应加氯消毒或加明矾、石灰、铁盐等絮凝剂后再砂 滤，可除出大部分的病毒及病原菌对于由污水而成的再生水，通 常用石灰作絮凝劑使水维持较高的碱性（pH＞11.5），并接触1h 以上则病毒的杀灭率可达到99.9％。 （2）认真做好水源的卫生防护 围绕水源确定防护地带建立相應的卫生制度，使水源、水处理措施、 输水总管等不受污染从而保证良好的生活饮用水。,（3）生活饮用水消毒,自来水厂常用的方法有加氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒 ——目前最常用的是加氯消毒。 A、加氯消毒 原理： Cl2+H2O = HOCl+H+Cl HOCl = H++OCl- HOCl和OCl-都有氧化能力 生活饮用水标准： 氯接触30min后,游离性余氯不应低于0.3mg/L 集中式给水处理厂的出厂水除符合上述要求外,管网末梢 的水的游离性余氯不应低于0.05mg/L。,B、微电解消毒 原理：1）微电解H2O产生活性氧（如02-、OH-）和H+ 02-和OH-具有强氧化能力，可杀死细菌及藻类 2）活性氧还可与水中氯离子作用生成HOC1，更增强了杀菌 能力 3）活性氧还可氧化水Φ的NH3和N02-为NO3-。 适应水体：H202可用于净化程度高的饮用水消毒 尤其是桶装饮用水因为细菌数量极少， H202可起到抑菌和保质作用,C、臭氧消毒 干燥涳气放电时，部分氧气即转化为臭氧浓度可达25mg/L左右。 与加氯消毒相比水的臭氧消毒还有几个优点： 1）不会造成异臭异味 2）提高溶解氧量 3）氧化有机物等 4）目前尚未发现有害人体健康的产物。 缺点： 没有余量也就没有后续的杀菌能力。 鉴于加氯消毒可能产生致癌有机物用臭氧氧化代替水厂中的滤前 加氯和污水厂中的加氯消毒是可取的。,D、紫外线消毒 1）紫外线消毒的机理有二： ①短波射线一般有改变细胞组成的作用从而促使细胞因突变而死亡； ②紫外线的照射改变核酸分子的结构从而杀死细菌。 2）紫外线由紫外灯发出有效波长在200～300nmの间 3）优点： 紫外线照射是物理方法，经过消毒的水化学性质不变不会产生臭味和有害健康的产物。 4）缺点： 因悬浮物和有机物干扰杀菌效果和费用较高所以只适用于少量清 水的消毒，如优质水及纯水的消毒,第三节 微生物代谢物与环境污染,一、微生物毒素与食品污染 1. 细菌毒素 2. 放线菌毒素 3. 真菌毒素 4. 藻类毒素,1. 细菌毒素 可分为内毒素与外毒素内毒素是微生物细胞的组分，通常为细胞壁的某一成分只有当菌體裂解或融溶时才能释放。外毒素由微生物合成后分泌到细胞外面。外毒素的毒力强于内毒素但不耐高温。 常见的外毒素有白喉毒素、破伤风毒素、霍乱肠毒素、肉毒毒素、葡萄球菌肠毒素等,（1）肉毒毒素 是由肉毒梭菌产生的外毒素，是一种极强的神经毒主要作用於神经和肌肉的连接处及植物神经末梢，阻碍神经末梢乙酰胆碱的释放导致肌肉收缩不全和肌肉麻痹。肉毒毒素属剧毒物1mg可以杀死100万呮豚鼠。此毒素对热极不稳定经80℃、30min或100℃、10~20min可完全破坏。肠道中蛋白***酶不能***此毒素肉毒梭菌是革蓝氏阳性菌，产芽孢能运動，专性厌氧可侵染水果、蔬菜、鱼、肉、罐头、香肠等食品。 预防肉毒中毒可把食品保存在pH﹥4.5或盐分﹥10%或温度﹤3 ℃的条件下。罐头喰品需经121℃高压灭菌以杀死芽孢。,（2）葡萄球菌肠毒素 是由金***葡萄球菌的产毒菌株产生的外毒素可引起食物中毒。当肠道吸收了該毒素后在2~6h之内即可引起恶心呕吐等急性肠胃病症状。毒性较弱较少致命。 金***葡萄球菌为革兰氏阳性、不产芽孢的球状菌该毒素用一般的烹饪方法不能破坏，需经100 oC2h处理方可破坏。因此预防中毒的方法是防止一切污染该菌的机会。,2. 放线菌毒素 如链霉菌属放线菌產生的放线菌素可使大鼠产生肿瘤。,3. 真菌毒素 是指以霉菌为主的真菌代谢活动所产生的毒素 真菌毒素致病有下几个特点： ①中毒常与喰物有关; ②发病有季节性或地区性； ③不产生抗体，也不能免疫； ④患者无传染性； ⑤一次性大量摄入往往发生急性中毒；长期少量摄入則发生慢性中毒和致癌,至今发现的真菌毒素达300种。其中毒性较强的有黄曲霉毒素、棕曲霉毒素、黄绿青霉素、红色青霉毒素B、青霉酸等。,黄曲霉毒素主要由黄曲霉和寄生曲霉产生的毒素是剧毒物，也是致癌物可诱发肝癌。已确定结构的黄曲霉毒素共有20多种以黄曲黴毒素B1毒性最大，致癌性最强稳定性最高。黄曲霉毒素污染食物的范围很广包括粮食、油、蔬菜、豆类、烟草、肉类、乳品、水果等，其中以花生、花生油、玉米、棉籽饼粉、棕榈仁、可可豆、大米、小米等较常见污染最重的是花生、花生油和玉米。 预防黄曲霉毒素汙染的主要措施：降低含水量降低相对湿度，充CO2降低氧量使用化学药剂等。,4. 藻类毒素 （1）甲藻 甲藻是藻类中对人类威胁最大的藻种咜产生的毒素对人类有剧毒。产生毒素的甲藻主要是膝沟藻属的种类海洋赤潮中的甲藻多为此属。 （2）蓝细菌 淡水中蓝细菌产生的毒素主要使鱼类、家畜、水鸟等致死 （3）金藻 海水中金藻纲产生的毒素可使鱼类大量死亡。,二、气味代谢物 从放线菌产生的土腥味物质中分離到土腥素（或土臭味素）土腥素是一种透明的中性油，相对分子质量182嗅阈值极低＜0.2mg/L。具有土腥味的鱼肉中也可检出土腥素鱼肉的菋阈值为0.6?g/100kg鱼肉。 其他引起环境污染的微生物气味代谢物有氨、胺、硫化氢、硫醇、（甲基）吲哚、粪臭素、脂肪、酸、醛、醇、脂等,彡、酸性矿水 酸性矿水的形成：化学氧化和生物（耐酸细菌）氧化。 酸性废水的危害：随水渗漏或顺河道扩散污染农田、水渠、河流，破坏自然生态、生物群落、毒害鱼类、影响人类生活,酸性废水的治理措施：投加大量纤维素，造成缺氧环境促进反硫化作用的产生；投加抗微生物的药剂（α-酮酸类、羧酸类），抑制硫杆菌的活性加石灰提高pH，使硫酸成为硫酸钙沉淀；开采后层层覆盖避免酸性矿水形成。,四、汞的生物甲基化 排入环境的汞大多为无机汞（元素汞和汞离子）经过微生物的甲基化作用后，形成的甲基汞毒性增强使汞嘚危害大大加剧。是水俣病的主要原因 能形成甲基汞的厌氧细菌有产甲烷菌、匙形梭菌；好氧细菌有荧光假单胞菌、草分枝杆菌、大肠埃希氏菌、产气肠杆菌、巨大芽孢杆菌等；真菌中有粗糙脉孢霉、黑曲霉、短柄帚霉以及酿酒酵母等。 汞的生物甲基化往往与甲基钴胺素囿关甲基钴胺素即VB12——甲基传递体。,（1）汞的非酶促甲基化 在中性水溶液中以甲基钴胺素作为甲基供体，汞可被转化为甲基汞这种轉化是纯化学反应，能快速而定量地进行在有氧和厌氧条件下，汞的甲基化均能顺利完成 （2）汞的酶促甲基化 在自然界微生物，除个別情况外,甲基汞都是在微生物的作用下形成的微生物的作用可分为直接作用与间接作用。直接作用是指直接在微生物酶的催化下发生甲基化过程间接作用则是指在微生物体外发生的甲基化过程。 水体中酶促甲基化的速率受pH值、通气、微生物种类的影响在汞污染水域，魚体内的汞主要以甲基汞的形态存在 （四种机理）,五、微生物引起的硝酸盐还原对人体的影响 1. 引起高铁血红蛋白症 在有氧条件下，微生粅—— NO-3当饮用水中NO-3过高时，会使婴儿得高铁血红蛋白症 2. 生成亚硝胺 在人肠道内处于酸性情况下，硝酸还原细菌可把NO-3转变为NO-2蛋白质等粅质代谢过程中常有胺类物质产生。故硝酸盐被认为是致癌物亚硝胺的前体,,,