论述产甲烷菌、硝化细菌、硫酸盐还原菌的系统分类地位、生理特性及在市政工程领域

论述产甲烷菌、硝化细菌、硫酸盐还原菌、海洋弧菌、光合细菌、发光细菌、产气荚膜梭菌、大肠杆菌的系统分类地位、生理特性及在市政工程领域作用
1、产甲烷菌
产甲烷菌是专性厌氧菌，属于古菌域，广域古菌界，宽广古生菌门。

生理特性包括：1、营养特性：甲烷细菌的能源和碳源物质主要有5种，即H2/CO2、甲酸、甲醇、甲胺和乙酸；2、特殊辅酶：F420：是黄素单核甘酸的类似物，分子量为630的低分子量荧光化合物。

它是甲烷细菌持有的辅酶，在形成甲烷过程中起着重要作用。

其特点：(1)当用420nm波长的紫外光照射时，能产生自发蓝绿荧光，这一现象可借以鉴定甲烷细菌的存在。

（2）中性或碱性条件下易被好氧光解，并使酶失活。

CoM:2-硫基乙烷磺酸：其特点：（1）它是甲烷细菌独有的辅酶，可借以鉴定甲烷细菌的存在。

（2）它在甲烷形成过程中，起着转移甲基的重要功能。

（3）其具有RPG效应.。

即促进CO2还原为CH4的效应。

3.环境条件：氧化还原电位：参与中温消化的甲烷细菌要求环境中应维持的氧化还原电位应低于350mV；对参与高温消化的甲烷细菌则应低于-500~-600mV。

温度：低温菌的适应范围为20~25°C，中温菌为30~45°C，高温菌为45~75°C。

PH：大多数中温甲烷细菌的最适pH值范围约在6.8~7.2之间。

毒物：凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用的物质，都可称为毒物。

在市政工程领域的应用：在污水处理过程中，利用嗜冷产甲烷菌实现低温厌氧生物处理，可从本质上突破低温厌氧工艺的技术瓶颈，进而大大拓展厌氧生物处理技术的应用范围并降低废水处理的成本。

厌氧生物处理技术具有较低的建设和运行成本，同时，在处理过程中可回收清洁能源----沼气，是一种可持续的生物处理技术，现有的厌氧生物处理工艺大多要求在中温或高温的范围内进行，通常要对废水与废物进行加热，这种作法消耗能源，削弱了厌氧生物处理的优越性。

因此，开展低温下高效厌氧生物处理技术的研究，对于拓展厌氧生物处理技术的应用范围，降低废水、废物的处理成本具有十分重要的意义。

2、硝化细菌
硝化细菌( nitrifying ) 是一种好氧性细菌，包括亚硝化菌和硝化菌。

生活在有氧的水中或砂层中，在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。

生理特性：1、附着性2、营养物质硝化细菌是自营性细菌，所以硝化细菌像植物一样，主食是氨，同时也必须要吸收无机物营养物质，例如，铁，锰，磷，钾，钙，镁等无机离子，以用于代谢合成许多它生长所需的化合物。

3、硝化细菌的休眠硝化细菌为了适应饥饿（缺少氨）带来的压力，硝化细菌中的亚硝酸菌会进行休眠，就是说在食物十分缺乏的情况下，它们可以做到暂时终止生理机能进行休眠，而这种休眠可以使亚硝酸菌延长大约两年的寿命。

在氨的浓度足够的条件下，经过相当长的时间后，亚硝酸菌才会苏醒。

在市政工程领域的应用：在生活污水硝化脱氮处理中，采用硝化细菌强化挂膜的好氧生物滤池和厌氧滤池反应器在仅需水力提升动力消耗的条件下，其运行效果良好。

3、硫酸盐还原菌
硫酸盐还原菌是一种厌氧的微生物。

自然界中最常见的硫酸盐还原菌是嗜温的革兰氏阴性、不产芽孢的类型.在淡水及其他含盐量较低的环境中，易分离到
革兰氏阳性、产芽孢的菌株。

此外，在自然界中存在的还有革兰氏阴性嗜热真细菌、革兰氏阴性古细菌。

硫酸盐还原菌是严格的厌氧菌。

但是它分布广泛，硫酸盐还原菌可以存在于土壤、水稻田、海水、盐水、自来水、温泉水、地热地区，油井和天然气井，含硫沉积物，河底污泥、污水，绵羊瘤胃、动物肠道等。

还可以从一些受污染的环境中检测到它的存在，如厌氧的污水处理厂废物，被污染的食品中。

生理特性：硫酸盐还原菌生长的适宜的pH范围为6.5~7.5，温度范围为36~38℃。

硫酸盐还原菌代谢利用硫酸盐，使环境中的硫酸盐减少或耗尽。

硫酸盐还原菌的合成代谢甚少，可以简单地将硫酸盐还原菌代谢过程分为3个阶段：分解代谢、电子传递、氧化。

在市政工程领域的应用：硫酸盐还原菌处理污水中重金属的原理是利用硫酸盐还原菌在厌氧条件下，通过称之为异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原为H2S，H2S与废水中的重金属离子反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀。

4、海洋弧菌
海洋弧菌属于弧菌属，创伤菌种。

生理特性：海洋弧菌又称创伤弧菌。

形态：革兰氏阴性弧菌。

在液体培养基中菌体大小为0.7*2-3μm，稍弯曲。

在固体培养基中呈多样性。

有极端单鞭毛。

培养特性：营养要求一般，最适生长温度为30℃，兼性厌氧。

在无NaCl及超过8%NaCl的培养基中不生长，可在0.5%NaCl及
3%NaCl的蛋白胨水中生长，在含6%NaCl的蛋白胨水中生长良好。

5、光合细菌
光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。

光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。

生理特性：光合细菌的适宜水温为15—40℃，最适水温为28—36℃。

它的细胞干物质中蛋白质含量高达到60%以上，其蛋白质氨基酸组成比较齐全，细胞中还含有多种维生素，尤其是B族维生素极为丰富，Vb2、叶酸、泛酸、生物素的含量也较高，同时还含有大量的类胡萝卜素、辅酶Q等生理活性物质。

因此，光合细菌具有很高的营养价值，这正是它在水产养殖中作为培水饵料及作为饲料添加成分物质基础。

在市政工程领域的应用：光合细菌施入水体后，它可降解水体中的残存饲料及其它有机物；同时，还能吸收利用水体中的氨、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质。

施用光合细菌，能有效避免固体有机物和有害物质的积累，起到净化水质的作用。

6、发光细菌
发光细菌是一类在正常的生理条件下能够发射可见荧光的细菌，这种可见荧光波长在450-490nm之间，在黑暗处肉眼可见。

生理特性：一般对明胶不产生液化，分解蛋白质后不形成毒物，常寄生在各种动物体上引起“发光病”，即寄生发光。

这些细菌通常经由寄主的卵传递给后代寄主。

一般好低温，最适温度约为18℃，37℃以上则不发光。

发光现象是酶促氧化反应，必需FM－NH2，O2长链饱和醛，虫荧光素酶等。

一般认为FMNH2就是荧光素。

在市政工程领域的应用：发光细菌由于其独特的生理特性，在环境监测中被作为测定环境中毒物的指标。

发光细菌在正常的生理条件下能发出波长在450～490nm 的蓝绿色可见光，在一定的试验条件下发光强度是恒定的。

与外来受试物接触后，由于毒物具有抑
制发光的作用，发光细菌的发光强度即有所改变，变化的程度与受试物的浓度在一定范围内呈相关关系，同时与该物质的毒性大小有关。

外来受试物主要通过下面两个途径抑制细菌发光：①直接抑制参与发光反应的酶类活性；②抑制细胞内与发光反应有关的代谢过程。

凡能够干扰或破坏发光细菌呼吸、生长、新陈代谢等生理过程的任何有毒物质都可以根据发光强度的变化来测定。

利用发光细菌来检测有毒物质，由于有毒物质仅干扰发光细菌的发光系统，发光强度的变化可以用发光光度计测出，费时较少且灵敏度高，操作简便，结果准确，所以利用发光细菌的发光强度作为指标来监测有毒物质。

7、产气荚膜梭菌
产气荚膜梭菌是气性坏疽病原菌中最多见的一种梭菌，因能分解肌肉和结缔组织中的糖，产生大量气体，导致组织严重气肿，继而影响血液供应，造成组织大面积坏死，加之本菌在体内能形成荚膜，故名产气夹膜梭菌。

生理特性：菌体较大，大小为(0.9～1.3)×(3.0～9.0)微米，无鞭毛，有荚膜。

芽孢椭圆形，位于偏端。

专性厌氧。

菌落直径2～5毫米，有些菌株产生肠毒素，可引起食物中毒。

为革兰阳菌粗短大杆菌，大小（1~1.5）μm×（3~5）μm。

两端钝圆，单个或成双排列，偶见链状。

芽胞椭圆形，位于菌体中央或次极端，芽胞直径不大于菌体，在一般培养时不易形成芽胞，在无糖培养基中有利于形成芽胞。

在机体内可产生明显的荚膜，无鞭毛，不能运动。

8、大肠杆菌
大肠杆菌属于变形菌门，肠杆菌目，大肠杆菌种。

生理特性：大肠杆菌是细菌，属于原核生物，具有肽聚糖组成的细菌壁，大小0.4~0.7*1~3μm，无芽孢，大多数菌株有动力。

有普通菌毛与性菌毛，有些菌株有多糖类包膜，革兰氏阴性杆菌。

培养特性：在血琼脂平板上，有些菌株产生β型溶血。

在鉴别性或选择性培养基上形成有颜色、直径2~3mm的光滑型菌落。

生化反应大部分菌株发酵乳糖产酸产气，并发酵葡萄糖、麦芽糖、甘露醇、木胶糖、阿拉伯胶等产酸产气。

抗原构造：较复杂，有O、K、H、F四种抗原。

O抗原为脂多糖，已有171种，其中162种与腹泻有关，是分群的基础。

K抗原有103种，为荚脂多糖抗原。

从病人新分离的大肠杆菌多有K抗原，有抗吞噬和补体杀菌作用。

根据耐热性等
不同，K抗原分为L、A、B三种，其中L、B不耐热，有60种。

F抗原至少有5种，与大肠杆菌的粘附作用有关、表明大肠杆菌血清型的方式是按O：K：H
排列，例如O111：K58（B4）：H2。

抵抗力：该菌对热的抵抗力较其他肠道杆菌强，55℃经60分钟或60℃加热15分钟仍有部分细菌存活。

在自然界的水中可存
活数周至数月，在温度较低的粪便中存活更久。

胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用。

对磺胺类、链霉素、氯霉素等敏感，但易耐药，是由带有R因子的质粒
转移而获得的。

异养厌氧型：大肠杆菌的代谢类型是异养厌氧型。

对比分析国内外饮用水卫生学指标的发展趋势及在检测方法上的改进
发展趋势：目前饮用水中主要风险还是微生物指标，对微生物的人体健康风险应给予高度重视，其中隐孢子虫、贾第虫、军团菌、病毒等指标在WHO、EC 以及许多国家水质标准中并不常见，但在美国等少数发达国家已成为重要的控制项目。

美国把浊度列入微生物学指标，从浊度数值的规定也从现在的0.5NTU（95%
合格率）提高到0.3NTU（2002年执行），这主要是从控制微生物风险来考虑，
而不仅仅是感官性状。

对消毒剂与消毒副产物愈来愈重视，世界卫生组织针对可能使用的不同消毒剂列出了包括消毒剂与消毒副产物共30项指标。

美国在2001年3月颁布水质标准中，要求自2002年1月起，饮用水中的总指标值上都有较大的差距：（1）无机物指标方面差别不是很大，但三大标准均列出了亚硝酸盐这项重要的指标，而我国却未规定。

现在我国很多以水库水为原水的地区，每年3~5
月氨氮较高期间，处理后的水往往亚硝酸盐值偏高，若不予以高度重视将对健康有所影响。

（2）我国的水体以有机污染为主，但我国水质标准来中有毒有害物质项目偏少，在已列出的项目的指标值有的要求过低。

与三大标准相比，在有机物与消毒剂及消毒副产物方面，我们主要缺少藻毒素、TOC、总三卤甲烷（THMs）、溴酸盐、二氧化氯、亚氯酸盐和卤乙酸等几项关键性指标。

（3）感官性指标中，我国浊度指标值3～5NTU的规定是偏低的。

WHO尽管要求浊度不能超过5NTU，但平均值<1NTU。

美国要求任何时候不得超过1NTU，任何一个月中，95％水样<0.5NTU。

日本快适性指标则要求出厂水<0.1NTU，管网水<1NTU。

我国嗅味的标准还只是用无异嗅异味来表述，缺少数量上描述，
这使嗅味的控制和产生嗅味物质的去除缺乏明确的目标。

而世界上很多国家都已对嗅味做了量化规定，如美国，嗅阈值为3TON；德国稀释倍数为2（12℃）、3（15℃）。

（4）在微生物项目和指标上，我国只列了细菌总数和大肠杆菌两项。

近年来，根据流行病学的统计，贾第虫、隐孢子虫已成为介水疾病主要致病因子，美国、英国和澳大利亚等国对贾第虫、隐孢子虫等致病原生动物作了大量研究，在检测计数方法以及灭活措施上都取得较大进展。

值注意的是，我国供水行业和有关卫生监督部门对饮用水水质标准给予了高度重视，2001年6月，卫生部拟定了《生活饮用水卫生规范》，分"常规检验项目"和"非常规检验项目"，提出了124项水质指标及其限值。

与国家标准和建设
部行业水质目标相比，该规范增加了铝、耗氧量、微囊藻毒素、亚氯酸盐以及一些卤代消毒副产物项目，对提高我国饮用水水质标准起到积极的促进作用。

然而，我们也注意到，对国际上十分关注的亚硝酸盐、溴酸盐以及贾第虫和隐孢子虫，该规范未作出相应规定；同时，该规范是以卫生部文件的形式下发的，尚不具备国家标准的效力，因此，规范在各地的执行和落实过程中还要做大量工作。

3.3我国水质标准的检测方法的改进
我国未来水资源的形势是相当严峻的，在这样的情形下，提高我国的供水水质是当务之急，而保证供水水质的主要手段就是严格制订和强制实施水质标准。

从我国的国情出发，我国水质标准的发展方向可归结为以下几个方面：（1）我国水质标准提高的首要目标是加强微生物学指标，应对微生物的人体健康风险应给予高度重视，其中隐孢子虫等肠道致病原生动物应作为研究的重中之重。

（2）对有毒有害物质指标应继续重视，制订标准应更为严格。

如无机砷，我国标准规定为50μg/L，而WHO、EC的指标值均为10μg/L，我们可根据我国的实际情况进行适当调整。

对消毒剂与消毒副产物要严格控制，应加强消毒副产物方面的研究，关注总三卤甲烷（THMs）、溴酸盐、二氧化氯、亚氯酸盐和卤
乙酸几项关键指标。

（3）感官性指标在达到用户可接受程度的基础上，还应从对健康的影响来理解和认识，适当提高。

如浊度，不仅是感官性指标，更重要是将其作为一项运行性指标，对细菌、大肠菌、隐孢子虫、三价铁、四价锰、富里酸等污染物的存在和去除，起到指示作用。

另外，我们还应该量化嗅味指标，以嗅阈值取代现有标准中定性描述。

（4）在制订水质标准中要开展风险效益分析。

对标准中拟增减或修改的项目，应作详细调查，提供改善指标的可行净水措施并进行效益和投入的分析，这样制订的标准才更合理，更具可行性和科学性。

（5）制订分级水质目标，使水质标准更具先进性与可操作性。

我国幅员广大，水源条件差异很大，地区经济发展也不平衡，从《建设部2000技术进步规划》水质目标的执行情况来看，以国家现行水质标准和当时的EC指令为基础把全国的水司分成4类，制订各自的水质目标是可行的，对我国饮用水水质的提高起到积极的推动作用。

随着近年来我国特别是珠江、长江三角洲等沿海地区经济的迅猛发展，经济发展和居民收入水平成为提高水质的直接推动力。

过去带有计划经济色彩的，按照供水水量和城市地位划分水司的方式已不再适应新形势的要求，以GDP和其它相关经济指标对水司重新分类，制订分级水质目标，则是在市场经济条件下，通过国家立法，引导供水企业提高供水水质的必然选择。