污染水体与微生物

污染水体与微生物概述

摘要

在人体生存的生物圈中，被污染的环境主要指大气的污染、土壤的污染和水的污染，而水的污染与人类的生产、生活关系最密切，也最重要。虽然世界上水域环境占的比例最大，水总量约为14亿立方公里，但大部分是海水，淡水只占2.7%，而人类真正所利用的水资源仅有1%！现在污染严重的水环境也就在这1%之中，为此，污染水体微生物生态研究对治理污染有重要指导意义。本文主要从正常水体与微生物、水体富营养化与微生物、水的自净与微生物、水质评价与微生物四个方面来介绍污染水体与微生物，从而对治理污染有实际意义。

关键词：污染水体；微生物；生态研究；治理

1 前言

在人类生存的生物圈中，被污染的环境主要指大气的污染、土壤的污染和水的污染，而水的污染与人类的生产、生活关系最密切，也最重要。虽然世界上水域环境占的比例最大，但人类真正所利用的水资源仅有1%，污染最重的水环境也就在这1%中，因此污染水体微生物生态研究对治理污染有重要的指导意义。

目前生物法治理污水已经成为世界各国处理城市污水的主要手段。生物法治理污水就是利用微生物降解废水中得污染物质，以作为微生物自身的营养和能源，同时使废水得到净化的方法。由于整个过程基本上是在微生物所产生的酶的参与下发生的生物化学反应，因此习惯上常把废水的生物学处理法叫做生化处理法。深入了解各种生物法治理污染的类型、方法，微生物在各种工艺条件中得群落结构，以及它们在人为生态系统中的作用规律，就必须了解微生物在污染生态系统中得重要作用。

污染水体与微生物的研究，为污水的处理提供了理论基础。水质的好坏依据水质评价来判定。水质的评价在实际应用中一般有几种种方法来评价：水质综合污染指数、有机污染综合评价。上面的两种评价方法都是用检测污染物质的指标进行评价。

在水体中能否找到一些指示水体污染程度的水生生物，通过它们的种类和数量统计来对水质进行评价？这是因为水体生态系统中生物与环境有密切的关系，环境的变化都对生态群落有不同的作用。国外对此进行了大量的研究，已提出几种关于污染水体指示生物的分类系统。

2 本论

2. 1正常水体与微生物

2.1.1 正常水体的组成

正常水体指未污染的河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川、海洋等。

正常水体的组成主要有三部分

（1）溶解物质，包括水中各种无机盐类，如钙、镁、锰、铁、硅、铝、磷等物质。

（2）胶体物质，包括硅酸、腐殖质胶体。

（3）悬浮物，包括粘土、砂、细菌、水生动植物。

2.1.2 正常水体的理化指标

（1）外观：清亮、透明、无色无味

（2）PH：一般为中性，多数在6.0-7.5

（3）色度：纯水无色，海水浅蓝色

（4）悬浮固体（SS Suspended solid）

主要包括两部分：一部分为挥发性悬浮固体（VSS）；另一部分灼烧后留下的悬浮固体的固体残渣。

悬浮固体的量与水的透明度、浊度有关。并且SS和VSS是重要的水质指标，VSS还可作活污泥量的指标。

（5）透明度：决定于水中的色度浊度，测定透明度用塞氏法。

图2-1 塞氏法测定板

如图制一圆铁板，用漆涂成黑白相间十字，背而坠重物使能下沉。中心固定绳子，测定板放入水中，一直往下沉，直到看清赛事板的黑白十字形，此时水的

深度就自作透明度。用米表示。透明度越高，表示水质越好。

成小英等发现，利用群落间的相互作用及人工干预，若干种水生高等植物不仅能够引种存活，而且能够快速提高水体透明度、改善水质。[1]

张运林，秦伯强等本文根据—2001年太湖站常规监测资料及2001-2002年周年实验资料，分析研究了太湖水体透明度的分布特征、季节变化，重点分析了透明度与光学衰减系数、悬浮物及叶绿素a的相互关系，阐述了影响透明度的主要因子。研究表明：太湖透明度的区域分布为湖心区最低，其次是河口区．东太湖最高；季节变化表现为全湖平均透明度夏秋季大、冬春季小，不同湖区变化不尽相同。[2]

王德玉、冯学智研究了水体透明度的遥感监测方法，并在钱塘江入海口水体的时空变化监测中应用．利用EXP(TM1／TM3)模型来提取水体透明度(DDD)信息．通过6个感兴趣区域的SDD均值对比分析发现，在1984-1997-2000年间，该水域的水体透明度都呈下降趋势．用对2000年SDD图像划剖面的方法，来研究水体的空间变化特点，结果表明，从西到东，水体透明度大体上呈下降趋势．[3]（6）溶解氧DO

在一定温度及压力下，溶解于水中氧的含量为溶解氧，一般用ppm表示。

正常水体中得溶解氧来自三个途径：本身含有一定浓度的溶解氧；大气向氧不足的水体扩散氧，直到饱和；水体中得绿色植物及光合微生物进行光合作用，放于水中的氧。

水体的溶解氧是水质的重要指标。

（7）生物化学需氧量BOD

水中生物，在生化过程中用于氧化一升水中的有机杂质所需要氧的毫克数。也可以用来间接表示废水中有机物质的含量，也代表水中有机污染物在好气微生物作用下进行氧化分解时所消耗的溶解氧量。BOD是一个水质评价的重要指标，也可以反映水体是否污染、污染程度和水处理净化效率，在水质监测中广泛应用。

微生物在BOD测定瓶中耗氧情况，大致分为七个阶段：（如下图）

图2-2 BOD曲线

1.微生物增殖的迟缓期，耗氧量增加缓慢。这是由于菌体所处营养及环

境条件发生变化，细菌处于适应阶段，在图上表现为1.

2.细菌对数期，异养细菌吸收水中的营养物质（新增的污染物质）而迅

速增殖，呈几何级数的增长。因此耗氧量迅速增加，在图上表现为1

至2曲线。

3.耗氧曲线平缓，这是水中养分为异养细菌所消耗，使生长减慢，进入

生长速度与死亡速度大致相同的生长稳定期。

4.耗氧速度再次上升，主要是原生动物活动所引起的。异养菌到生长阶

段后期，死亡菌逐渐增多，成为原生动物的食物，有利于原生动物繁

殖，表现为曲线上升。原生动物耗氧量占20%左右，在图上表现为3

到4.

5.耗氧曲线再次平缓，随着原生动物的食料逐渐耗尽，从而大量死亡所

致。

6.氧吸收速度再次上升，这是由于自养菌—亚硝化菌、硝化菌对氨、亚

硝酸盐进行氧化，消耗氧的结果。图示5-6。

7.所有的微生物都在减少，一些无机物也逐渐被氧化，最终稳定为二氧

化碳和水，因此曲线平缓。

以上是典型情况，实际测定中，因基质不同，微生物的种类和数量不同，也有不同的变化。

（8）化学需要量COD

用强氧化剂使被测有机物进行化学氧化，1升水中所消耗氧的毫克数。

常用的氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾。高锰酸钾氧化物质的能力较弱，一般能够氧化物质的60%。重铬酸钾氧化物质能力强，一般能氧化物质的80%-100%。实际使用中常把COD的测定值近似地代表水中全部的有机物含量。

（9）含氮化合物

水中的含氮化合物主要包括蛋白质、氨基酸、尿酸、尿素、氨、硝酸盐、亚硝酸盐等形式。在正常水体中，含氮化合物很少，若受到污染，水质就会受到不良影响，因此，含氮化合物也是一项水质测定指标。一般主要测定水中的氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。

有机氮化物（微生物）—氨态氮（亚硝化细菌）—亚硝酸盐类（硝化菌类）—硝酸盐类有机物——无机类（微生物）被微生物、植物营养吸收。

清洁的水体，氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐类都很少，严格控制，否则对人体健康产生不良影响。硝酸盐在肠胃中，被厌氧微生物转化成亚硝酸盐或亚硝酸，吸收到血液中，使血红蛋白中的二价铁转化成三价铁，成为高铁血红蛋白，因而