环境微生物学

第四章微生物的处理1.根据碳源和能源的不同可将细菌分为哪四类?根据能源不同分为光能自养型微生物和化能自养型微生物；根据碳源不同分为光能异养微生物和化能异养微生物。

2.紫硫细菌和绿硫细菌属于哪一类?有何用途?光能自养微生物只有紫硫细菌和绿硫细菌。

用途：依靠体内的光合作用色素，利用阳光（或灯光）做能源，以H2O和H2S作供氢体，CO2为碳源合成有机物，构成自身细胞物质。

3.无机自养型细菌在环保中有哪些用途?固氮，除硫4.有机污水处理中最重要的细菌营养型是哪一种?有机营养微生物（异养微生物），异养菌是有机污水处理的主角。

5.红螺菌属于哪一类细菌?有何用途?光能异养微生物:主要指红螺菌（有氧无光时可化能异养生存)。

用途：不受氧气限制，尤其适于高浓度有机废水（食品行业）的高效处理。

6.在液体培养基中添加%的可制得固体培养基?向液体培养基中加入2％左右的琼脂，加热至100℃溶解，40℃下冷却并凝固。

7.废水好氧、厌氧活性污泥生物处理时BOD5:N:P分别为多少?污(废)水生物处理中：好氧微生物群体(活性污泥)要求为BOD5：N：P＝100：5：1厌氧生物处理中的厌氧微生物群体要求BOD5：N：P＝100：6：18.比较营养物质进入细胞的四种方式。

无载体不耗能溶质分子不变单纯扩散不耗能溶质分子不变促进扩散有载体耗能溶质分子不变主动运输溶质分子改变基团移位9.按照微生物和氧的关系如何进行呼吸的分类？每种呼吸类型属于哪种微生物？按与氧气关系分为好氧呼吸和厌氧呼吸。

好氧有机物呼吸：化能异养型；好氧无机盐呼吸：化能自养型；厌氧有机物呼吸：化能异养型；厌氧无机盐呼吸：化能异养型。

作业：为什么水处理中都是先异养菌脱碳再由自养菌脱氨?1.自养菌反驯化,利用有机物,不再利用氨氮；2.有机物为主时自养菌生长慢竞争不过异养菌；3.异养菌分解蛋白质等产生的氨再被自养菌利用；4.异养菌分解有机物产生碳酸盐作为自养菌碳源。

第五章微生物的生长繁殖和生存因子1.生长繁殖灭菌消毒世代时间生长——微生物体积的增长;繁殖——微生物群体数量的增长;灭菌——通过超高温或其他的物理、化学因素将所有微生物的营养细胞和所有的芽孢或孢子全部杀死；消毒：采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体或动、植物有害的病原菌。

而对被消毒的对象基本无害的措施；代时（时代时间）——细菌两次细胞分裂之间的时间；2.细菌数量生长曲线。

说明细菌的各个生长时期及在废水处理中的应用。

迟滞期:对数生长期:高负荷活性污泥法(大部分区域），生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中有机物;稳定期:生物膜法、常规活性污泥法(大部分区域)，虽然比对数生长期的差，但仍有相当的代谢活力，细菌体内积累了大量贮存物，如异染粒、聚β—羟基丁酸等，体表的粘液层和荚膜强化了细菌的生物吸附能力，自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好.衰老期:低浓度污水延时曝气法,污泥的厌氧消化。

营养物浓度过低，难以满足其他阶段细菌的生长需要。

3.温度、pH 、氧化还原电位、溶解氧、渗透压及化学试剂对细菌的影响。

温度：一般来说无芽孢的细菌在水中加热到100℃迅速死亡；根据细菌最适温度的不同，可将细菌分为四大类，嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌及嗜超热菌。

废水中的细菌一般都是嗜中温菌，最适温度多在30℃左右，嗜冷菌和嗜热菌占少数。

低温——细胞结冻～生存温度下限进入休眠状态。

PH：细胞内部由于细胞膜的屏蔽作用、磷酸盐缓冲及细菌能动的调节，pH一般都保持中性，环境的pH难以影响细胞内的pH变化。

某些细菌，例如氧化铁硫杆菌和其他极端嗜酸菌，需在酸性环境中生活，其最适pH为3，在pH为1.5时仍可生活。

各种工业废水通常设前调节池，维持曝气池pH7左右。

事实上，净化污(废)水的微生物适应pH变化的能力比较强，pH在6.5～8.5均可不加调节。

氧化还原电位：过高，将不利于厌氧细菌的生长，应改进工艺降低水中溶解氧量。

溶解氧：渗透压：渗透压可影响细菌生存：1.相同渗透压溶液中细菌细胞内水含量稳定，细菌生活得最好。

等渗透压溶液——0.85％的食盐(NaCl)溶液（生理盐水）。

常作为进行细菌稀释分离的稀释液。

低渗透压：外界大量水流入细菌细胞内，细胞膨胀，甚至破裂。

化学试剂：细菌有抑制作用。

低浓度时可作为细菌的营养物，高浓度则对细菌产生抑制。

4.醇类物质杀菌的原理和应用的种类。

原理：可使蛋白质脱水、变性，溶解细胞质膜的脂类物质，进而杀死微生物机体。

乙醇：体积分数为70～80％的乙醇杀菌力最强。

乙醇浓度过低或过纯杀菌力差；甲醇：杀菌力差，对人有毒，不作杀菌剂。

在废水生物反硝化脱氮处理工艺中，缺碳源时常用甲醇作碳源。

其它醇：丙醇、丁醇及其他高级醇的杀菌力均比乙醇强，但由于不溶于水，不作杀菌剂。

5.抗生素对微生物的影响①抑制细胞壁形成，青霉素抑制革兰氏阳性菌肽聚糖的合成，进而阻碍细胞壁合成；②破坏微生物的细胞膜，多粘菌素中的游离氨基与革兰氏阴性菌细胞质膜中的磷酸根(P043—)结合，损伤其细胞质膜；③抑制蛋白质合成，氯霉素、金霉素、土霉素、四环素、链霉素、卡那霉素、新霉素、庆大霉素、嘌呤霉素及春日霉素等都能与核糖体蛋白结合，抑制微生物蛋白质合成；④医疗界病原菌的驯化——抗药性，各种抗生素发酵厂的废水分别含有一定浓度的、相应的抗生素，造成在废水生物处理初期的处理效果不好，经过相当长时间的驯化期后，活性污泥中的微生物逐渐适应了各种抗生素，进而降解抗生素，从而废水得到净化。

6.微生物之间的关系竞争关系、原始合作关系、共生关系、偏害关系、捕食关系、寄生关系。

7.菌种保藏方法有几种？定期移植法、干燥法、隔绝空气法、蒸馏水悬浮法、综合法。

第七章微生物的生态1.生态系统生态平衡生态系统：生物群落和它们所生活的非生物环境结合起来的一个整体，是生物圈的组成单元。

生态平衡：一个生态系统在长时间内，其结构和功能相对稳定，物质与能量的输入、输出接近平衡，在外来干扰下，通过自然调节（或人为调控）能恢复原初的稳定状态。

2.土壤自净和土壤修复土壤自净：土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程，称土壤自净。

土壤修复：是利用土壤中天然的微生物资源或投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢复天然功能。

3.空气污染的指标和指示菌一般以室内1m3空气中细菌总数为500-1000个以上作为空气污染的指标。

指示菌：绿色链球菌 4.水体自净容量水体自净及其过程 水体的自净速度是有限的。

在正常情况下，水体单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为同化容量或自净容量。

水体自净过程大致如下a.物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底； b.生物作用溶氧↓ 溶解氧↑ 好氧菌↑—— 好氧菌↓ ———————— 有机物降解 厌氧菌↑ 自然溶氧、藻类产氧 5.衡量水体污染与自净的指标A ．P ／H 指数与BIP 指数；P 代表光合自养型微生物（如藻类）；H 代表异养型微生物（如细菌等），两者的比即P ／H 指数；P/H =（有叶绿素的微生物数量）/（异养微生物数量）；BIP =（无叶绿素的微生物数量）/（全部微生物数量）×100%≈H/（P+H ）×100%。

B ．氧浓度昼夜变化幅度；氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此与P/H 或BIP 有关。

C ．水体外观：D ．指示生物。

可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤蚯蚓、软体动物和植物和水生昆虫等。

6.水体自净指标综合应用——污化系统污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。

分多污带、α中污带、β中污带、寡污带。

类型外观BIP 生物特征多污带1． 暗灰色，很浑浊，含大量有机物，BOD 高，溶解氧极低(或无)，为厌氧状态。

2． 在有机物分解过程中，产生H 2S 、C02和CH 4等气体。

臭味。

3． 水底沉积许多由有机和无机物形成的淤泥。

水面上有气泡。

60~1001． 种类很少，厌氧菌和兼性厌氧菌种类多，数量大，每毫升水含有几亿个细菌。

有能分解复杂有机物的菌种，硫酸还原菌、产甲烷菌等。

2． 无显花植物，鱼类绝迹。

3． 河底淤泥中有大量寡毛类(颤蚯蚓)动物。

*河流流向类型外观BIP 生物特征河流流向α-中污带1． 水为灰色，溶解氧少，为半厌氧状态，有机物量减少，BOD 下降；2． 水面上有泡沫和浮泥，有NH 3、氨基酸及H 2S 。

臭味。

20~601． 生物种类比多污带稍多。

细菌数量较多，每毫升水约有几千万个。

2． 出现有蓝藻、裸藻、绿藻，原生动物有天蓝喇叭虫、美观独缩虫、椎尾水轮虫、臂尾水轮虫及栉虾等。

**3． 底泥已部分无机化，滋生了很多颤蚯蚓。

7. 总大肠菌群 CFU （细菌菌落指数） 饮用水的微生物指标： 总菌数： < 100个/mL 大肠杆菌：< 3 个/L 8. 水体富营养化 （1）藻类等过量生长，产生大量的有机物； （2）异养微生物氧化这些有机物，耗尽水中的氧，使厌氧菌开始大量生长和代谢；（3）分解含硫化合物，产生H2S ，从而导致水有难闻的气味；（4）鱼和好氧微生物大量死亡，水体出现大量沉淀物和异常颜色。

第八章 微生物在环境物质循环中的作用1.有机污染物的生物净化机理 有机污染物的生物净化机理:净化本质——微生物转化为无机物;依靠——好氧分解与厌氧分解. 好氧分解:细菌是其中的主力军。

原理：好氧有机物呼吸 ； 厌氧分解：厌氧细菌。

原理：发酵、厌氧无机盐呼吸。

2.多糖污染物、油脂的降解途径多糖污染物：难溶的多糖，且当一些难溶解的多糖数量较大时才会使自净时间大大增加，从而对环境造成污染。

这类多糖主要是纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉。

降解油脂较快的微生物： 细菌 —— 荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌 丝状菌 —— 放线菌、分支杆菌 真菌 —— 青霉、乳霉、曲霉 途径：水解+β氧化类型外观BIP 生物特征河流流向β-中污带1． 有机物较少，BOD 和悬浮物含量低，溶解氧浓度升高；2． N H 3和H 2S 分别氧化为N03—和S042-，两者含量均减少。

8~201． 细菌数量减少，每毫升水只有几万个。

2． 藻类大量繁殖，水生植物出现。

***3． 原生动物有固着型纤毛虫如：独缩虫、聚缩虫等活跃，轮虫、浮游甲壳动物及昆虫出现。

类型外观BIP 生物特征河流流向 寡污带1． 有机物全部无机化，BOD 和悬浮物含量极低，水的浑浊度低，溶解氧恢复到正常含量。

2． H 2S 消失；3． 河流自净过程已完成的标志 0~81． 细菌极少；2． 出现鱼腥藻、硅藻、黄藻、钟虫、变形虫、旋轮虫、浮游甲壳动物、水生植物及鱼。