环境微生物学讲稿-第九章 微生物对环境的污染与危害

第九章微生物对环境的污染与危害

第一节环境中病原微生物的传播与危害

大气微生物污染

室外空气中微生物的数量与所在地区人口密度、植物数量、土壤和地面的铺垫情况以及气温、大气湿度、气流和日照等因素有关。室内微生物较多。微生物污染空气，可使空气成为传播呼吸道传染病的媒介，造成某些传染病的流行。

主要传染病的空气传播方式:尘粒传播和飞沫传播

室内空气细菌卫生标准（个／m3）（前苏联）

空气细菌卫生标准（个／血）（日本，沉降法）

防止大气微生物污染的措施：

o室内通风

o空气过滤

o空气消毒：物理法和化学法

∙水体微生物污染

水体微生物污染是指致病微生物进入水体，或某些藻类大量繁殖，使水质恶化，直接或间接危害人类健康或影响渔业生产。

o细菌

▪肠道细菌（大肠杆菌、粪链球菌、梭状芽孢杆菌等）

▪病原菌（沙门氏菌属、志贺氏菌属、霍乱弧菌、致病性大肠杆菌和结核杆菌等）o钩端螺旋体

o病毒

肝炎病毒、呼肠弧病毒、脊髓灰质炎病毒、腺病毒、柯萨奇病毒等

o其他微生物

o防治水体的微生物污染主要措施

▪加强污水处理，主要是加强医院、畜牧场、屠宰场等部门的污水处理。

▪加强对饮用水的处理，保证所供给的生活饮用水符合水质标准。

∙土壤微生物污染

土壤微生物污染是指一个或多个微生物种群，从外界环境侵入土壤，大量繁衍，破坏原来的动态平衡，对人体健康或生态系统产生不良影响。

第二节水体富营养化

耗氧有机物对水体的污染

∙

o由于微生物的好氧呼吸，造成水体的DO下降。当水体的DO降到3-4mg/L，鱼类会窒息死亡，对养殖业将造成严重损失。

o由于有机物分解释放出大量氮、磷等无机养分，使水域发生富营养化。蓝细菌、绿藻等大量繁殖，进而死亡，腐败分解，生物残体的难降解部分在微生物等各种因子作用下转变成腐殖质，使水质进一步恶化。

o若DO进一步下降，造成缺氧环境，使厌氧微生物迅速生长，对有机物（底泥）进行发酵分解，产生腐胺、尸胺、H2S、CH4、NH3等物质，使水质发臭；H2S与Fe作用产生黑色的FeS。因而使水体发黑发臭。

思考题

假如河流或池塘发臭，如何能使其在短期内解决发臭问题？

水体富营养化

o水体富营养化的概念

水体富营养化（eutrophication）是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类和浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。

其指标为：水体含氮量大于0.2-0.3mg/L，含磷量大于0.01-0.02mg/L，生化需氧量大于10 mg/L，pH值7-9的淡水中细菌总数达10万个/m l，叶绿素a(藻类生长量的标志)大于10µg/L。

o富营养化水体中的主要生物种群

海洋赤潮中主要是一些微型藻类，已知有60多种。

湖泊水华中以蓝藻为主，约20多种。

o水体富营养化的形成和影响因素

▪水体富营养化的形成

▪影响因素

▪营养物质：C106H263O110N16P1

▪季节与水温

▪光照

▪pH值

▪其他生物影响

o水体富营养化的评价

▪光合作用（P）强度与呼吸作用（R）强度之比

P/R的比值

▪藻类生产潜力（AGP）

o水体富营养化的危害

▪藻类大量繁殖，覆盖水面，使景点的功能变差，透明度下降，水色不良，表面有水花。

▪消耗溶解氧。导致鱼类等水生生物窒息死亡，给水产养殖带来危害。

▪某些藻类产毒素，引起水生生物病变或中毒死亡。

▪产生气味化合物，使水体散发不良的气味。

▪给水的影响，污染自来水源，造成运行成本增加。

▪加速湖泊衰亡。

o水体富营养化的防治

▪切断外源，防止氮、磷进入水体；减少外来污染物的带入（饲料、垃圾）

▪控制藻类的生长

▪底泥疏浚

第三节微生物代谢物的污染

生物毒素

o细菌毒素

肉毒梭菌毒素

o真菌毒素

▪黄曲霉毒素

▪黄曲霉毒素的毒性

按照毒理学标准，半数致死剂量（LD50）＜1 mg/kg的毒物即属特剧毒物。黄曲

霉毒素B1的半数致死剂量为0.294 mg/kg，因此它是特剧毒物。

▪黄曲霉毒素产生菌

黄曲霉（Aspergillus flavus）和寄生曲霉（Asp. parasiticus）

▪黄曲霉毒素的理化性质

▪黄曲霉毒素的防治

世界卫生组织1966年的标准为30 µg/kg，1970年降为20 µg/kg，至1975年

再次降为15 µg/kg。我国标准是：玉米、花生油、花生及其制品不得超过20

µg/kg；大米及其它食油不得超过10 µg/kg；其它粮食、豆类、发酵食品不得

超过5 µg/kg；婴儿代乳食品不得检出。

o藻类毒素

o放线菌毒素

∙气味代谢物

o产生气味代谢物的微生物

o气味代谢物的化学本质

∙耐酸细菌与酸性矿水的污染

o黄铁矿、斑铜矿等无机矿床内都含有硫化铁，硫化铁暴露在空气中会发生自然氧化产生FeSO4和H2SO4。

缺水时：FeS2 + 3O2→ FeSO4 + SO2

有水时：2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4

o通过氧化硫亚铁杆菌（Ferrobacillus sulfooxidans）和氧化亚铁亚铁杆菌（F.

ferrooxidans）等铁氧化细菌的作用，使硫酸亚铁氧化成硫酸高铁。

4FeSO4 + 2H2SO4 + O2→ 2Fe(SO4)3 + 2H2O

o硫酸高铁是强氧化剂，它与黄铁矿继续作用，产生更多的H2SO4和FeSO4。

FeS2 + 7Fe(SO4)3 + 8H2O → 15FeSO4 + 8H2SO4 +2S

o产生的元素硫在氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）作用下生成硫酸。

2S + 3O2 + 3H2O → 2H2SO4

以上过程表明，经化学氧化使矿水变酸，在酸性条件下促进了耐酸细菌的发育，通过这

些耐酸细菌，加剧了矿水的酸化。通过化学氧化与生物氧化的反复作用，形成大量硫酸，

使矿水极度酸化，pH可降至1.5－0.5。

o防治措施：

▪加纤维素物质使好氧分解菌发育，造成厌氧环境，促使反硫化菌活动，使硫酸盐还原成硫和硫化物沉积下来。

▪加硫杆菌抑制剂（如a-酮酸类和羧酸类）防止硫氧化。

▪层层覆盖，防止FeS2的自然氧化

▪加石灰，提高pH，并形成CaSO4沉淀。

甲基汞

o生物体内的甲基化反应

▪与SAM（S－腺苷甲硫氨酸）有关的反应系

▪与THF（N15－甲基四氢叶酸）有关的反应系