环境微生物

1、如何从粪便污染的水体中将大肠杆菌群中的四种菌逐一鉴别出来？

答：使用鉴别培养基，大肠埃希氏菌，枸橼酸盐杆菌，产气杆菌，副大肠杆菌均能在远藤氏培养基上生长，但它们对乳糖的分解能力不同：前三者能分解乳糖，但分解能力有强有弱，大肠埃希氏菌分解能力最强，菌落呈紫红色带金属光泽；枸橼酸盐杆菌次之，菌落呈紫红或深红色；产气杆菌第三，菌落呈淡红色，副大肠杆菌不能分解乳糖，菌落无色透明。这样，这四种菌被鉴别出来了。

2、专性厌氧微生物为什么不需要氧？氧对专性厌氧微生物有什么不良影响？

答：因为专性厌氧微生物一遇到氧就会死亡。在氧气存在时，专性厌氧微生物代谢产生的NADP2和O2反应生成H2O2和NAD，而专性厌氧微生物没有过氧化氢酶，它将被生成的过氧化氢杀死。O2还可以产生游离O-2，由于专性厌氧微生物没有破坏O-2的超氧化物歧化酶而被O-2杀死。耐氧的厌氧微生物虽具有超氧化物歧化酶，能耐O2然而它们缺乏氧化氢酶，仍会被氧化氢杀死。

3、蓝细菌与其他光合细菌的代谢特征和特点有什么不同？各自在富营养池塘中的可能作用是什么？

答：（1）蓝细菌是一类含有叶绿素a、类胡萝卜素及藻胆蛋白等光合色素，进行光合作用并产生氧的原核微生物。光合细菌是又一类含有光合色素，进行光合作用的细菌。但这些细菌与上述蓝细菌不同，都不含叶绿素，只含有菌绿素及类胡萝卜素。光合细菌进行光合作用的特点表现在：①它们不能光解水、以水中的质子还原二氧化碳，而是从有机物或水以外的无机物中取得氢。②它们的光合作用不产生氧。③光合作用一般在厌氧条件下进行。

（2）在富营养池塘中，由于存在大量氮、磷等营养物质，会引起蓝细菌的恶性增殖，并最终导致“水华”现象。其它光合细菌由于需要厌氧条件才能生存，当蓝细菌水华暴发时，水体会出现溶解氧过饱和现象，不会导致其它光合细菌的大量繁殖，仅在蓝细菌大量死亡，腐烂分解时，由于消耗掉水体中大量氧气，产生厌氧环境时才开始繁殖，并开始进一步分解水体的有机物。

4、在天然环境和人工环境中微生物之间存在哪几种关系？举例说明。

答：种内关系：竞争、互助；种间关系：竞争、原始合作、共生、偏害、捕食、寄生

(1)竞争关系：在好氧生物处理中，当溶解氧或营养成为限制因子时，菌胶团细菌和丝状菌表现出明显的竞争关系。

(2)原始合作关系（互生关系）：固氮菌具有固定空气中氮气的能力，但不能利用纤维素作碳源和能源，而纤维素分解菌分解纤维素为有机酸对他本身的生产繁殖不利，但当两者一起生活时，固氮菌固定的氮为纤维素分解菌提供氮源，纤维素分解菌分解纤维素的产物有机酸被固氮菌用作碳源和能源，也为纤维素分解菌解毒。

(3)共生关系：原生动物中的纤毛虫类、放射虫类、有孔虫类与藻类共生。

(4)偏害关系：乳酸菌产生乳酸使pH下降，抑制腐败细菌生长。

(5)捕食关系：原生动物吞食细菌。

(6)寄生关系：噬菌体在细菌中生物。

5、如何培养活性污泥和进行微生物膜的挂膜？

答：接种污泥应尽量取自处理同类水质的污水处理厂。在这种情况下，活性污泥的培育可以直接在曝气池中进行，一般步骤如下：①将污水泵入曝气池，并按曝气池有效体积的5%~10%投入接种污泥。②在不进水的条件下，连续曝气数天，溶解氧控制在1mg/L左右。③继续保持曝气，以小流量进水，并逐渐提高进水流量，最终达到设计流量。每调整一个流量，一般应保持1周左右的运行时间。注解氧也应随流量的增加而适当提高，最终维持在2～3mg/L。判断活性污泥是否成熟，可以利用镜检的方法。微生物挂膜可分为自然挂膜法和菌种添加挂膜法。自然挂膜法是利用待处理污水中的自然菌种进行生物膜培育的方法。具体做法为：将待处理的污水一次性通往生物反应器，在不进水的情况下连续循环3～7天。之后改为连续进水，流量从小到大，最终达到设计流量。每调整一个流量，一般应保持3～7天左右的运行时间。在这过程中污水和空气中的微生物附着在填料的表面。生长繁殖，生物量逐渐增加，形成微生物膜。菌种添加挂膜法：为加速生物膜的形成或提高生物膜的降解能力，可向污水中投加优良菌种，如：污水处理厂成熟的活性污泥、生

物膜、或实验室分离得到的高效菌种等。具体做法为：将待处理污水与接种菌种在生物膜反应器内混合，连续循环3～7天。之后改为连续进水，流量从小到大，最终达到设计流量。

6、在无锡城镇污水处理厂将出水水质由一级B标准升级到一级A标准以强化生物除磷脱氮效果的改造工程中，常在好氧区人工投加生物填料，形成活性污泥与生物膜复合的生物处理工艺。试从微生物角度对此生物处理工艺改造措施进行分析。

答：在污水处理时，出水水质由一级B标准升级到一级A标准，主要难度在于出水氮、磷指标稳定达到排放标准，而市政污水处理厂一般处理规模较大，化学脱氮除磷的成本太高，通常只作为辅助手段。在这种形式下，如何提高生物脱氮除磷工艺就成为关键问题。

生物脱氮利用硝酸态氮在厌氧条件下，可被反硝化微生物利用，逐步还原成为分子态氮而逸出进入大气的原理去除污水的硝酸态氮的一种技术，但是如果污水中含有大量氨离子，就必须先经过硝化过程转化为硝酸态氮，然后在进行反硝化作用而脱氮。在生物脱氮过程中，由于硝化细菌生长缓慢，并且在一般活性污泥中菌数不高，常成为该过程的一个限制因素，而硝化过程又是在有氧条件下进行，因此为了提高生物脱氮效率，必须在好氧区人工投加生物填料，以增加硝化菌的数量，提高污水中氨离子转化速度，并最终提高生物脱氮效率。

生物除磷主要是通过“聚磷菌”在厌氧条件下释放出磷，但在好氧条件下可以摄取超过其生理需要的过量的磷，并形成高磷污泥，从而达到从污水中去除磷的效果。因此在处理的过程中，要不断进行排泥，这样就需要不断的加入生物填料，以补充“聚磷菌”。

最后，无论是活性污泥还是生物膜，在污水处理过程中均会出现老化等问题，因此也需要及时补充。

7、微生物需要哪些营养物质，它们各有什么主要生理功能？

答：1碳源：微生物主要利用各种碳源合成细胞物质，并且很多微生物在利用碳源的同时也获取了能量。2氮源：微生物利用氮源合成各种蛋白质与酶，是其生存必须的营养物质。3无机盐：无机盐也是微生物生长不可或缺的营养物质，主要作用是构成细胞的组成成分；作为酶的组成成分；维持酶的活性；调节细胞渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等。某些无机盐还可作为一些自养微生物的能源。4生长因子：其主要作用是构成酶的辅酶或辅基参与新陈代谢。5水：水是微生物体内、体外的溶媒，营养物质的吸收与代谢产物的分泌都需要水的介导；由于水的比热容较大，可以有效地吸热和散热，直到调节温度的作用。

8、活性污泥中原生动物和微型后生动物主要有哪些类群？这类生物在污水生物处理中有哪些作用？

答：原生动物主要有3类，鞭毛类、肉足类和纤毛类，其中以纤毛类为主。后生动物主要有2类，轮虫和线虫。

主要作用有3点：1促进絮凝：有的原生动物能分泌黏液，促进生物絮凝，从而改善活性污泥的泥水分离特性。2净化作用：大部分原生动物是动物性营养，能吞食游离细菌和微小污泥，有利于改善水质。腐生鞭毛虫等可吸收污水中的有机物。3指示作用：根据出现的原生动物的种类可以判断活性污泥的状态和处理水质的好坏。在活性污泥的动物初期，微型动物出现的规律是，先出现以有机物颗粒为食的鞭毛虫和肉足虫；随着细菌增殖，开始出现以细菌为食的纤毛虫；随着菌胶团的增加，固着型纤毛虫逐渐代替泳动纤毛虫；污水处理正常运转时，以有柄纤毛虫为优势。因此，根据原生动物和微型动物的种类交替可以判断污泥培养的成熟度。

9、什么是无氧呼吸？无氧呼吸的微生物类群在环境工程中可起什么作用？

答：不以分子氧受氢及电子，而是以某些无机氧化物或延胡索酸等有机物作为氢及电子受体，主要通过氧化磷酸化产生ATP的过程为无氧呼吸。

反硝化细菌可以将硝酸根和亚硝酸根还原为氮气，在环境工程的水处理过程中可以起到生物脱氮的作用。反硫化细菌可以将硫酸根还原为硫化氢气体，从而在污水处理过程中起到生物脱硫的作用。很多异养厌氧微生物可以进行无氧发酵，分解有机物，环境工程中正是利用微生物的发酵过程进行垃圾的高温堆肥处理。

10、不同生长阶段的细菌有何特征？控制微生物生长阶段在活性污泥法污水处理上有什么意义？