微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)

1、第八章 微生物與環(huán)境保護(hù)第八章 微生物與環(huán)境保護(hù)微生物與人類健康微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)水資源污染日益嚴(yán)重一、水污染及防治微生物與人類健康微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)富營養(yǎng)化水體中氮、磷等元素含量過高而引起水體表層的藍(lán)細(xì)菌和藻類過度生長繁殖微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)水華:淡水水體中的富營養(yǎng)化微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)赤潮:咸水水體中的富營養(yǎng)化微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)二、微生物治理污染污水的微生物治理 好氧生物處理:活性污泥法、生物膜法及氧化塘法 厭氧生物處理:甲烷發(fā)酵 固體垃圾的微生物治理 好氧堆肥

2、法 厭氧發(fā)酵法:厭氧堆肥法和沼氣發(fā)酵 微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)污水的微生物處理高BOD5的污水進(jìn)入處理裝置后，其中的自然微生物區(qū)系在好氧條件下，根據(jù)其中營養(yǎng)物質(zhì)或有毒物質(zhì)的情況，在客觀上造成了一個(gè)選擇性的培養(yǎng)條件，并隨著時(shí)間的推移，發(fā)生了微生物區(qū)系的有規(guī)律的更迭，從而使水中的有機(jī)物或毒物不斷被降解、氧化、分解、轉(zhuǎn)化或吸附沉降，進(jìn)而達(dá)到去除污染物和沉降、分層的效果。其廢渣經(jīng)過厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣和有機(jī)肥。污水處理裝置是一個(gè)小型生態(tài)系統(tǒng)，在其中利用各種生理生化性能的微生物類群間的互相配合而進(jìn)行的一種物質(zhì)循環(huán)過程。微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)BOD5（biological oxygen de

3、mand）：五日生化需氧量。表示水中有機(jī)物含量的間接指標(biāo)。一般指在20下，1L污水中所含的有機(jī)物（主要是有機(jī)碳源），在進(jìn)行微生物氧化時(shí)，5日內(nèi)所消耗的分子氧的毫克數(shù)（或ppm數(shù)）。測定方法：取一定量被測水樣，用加有磷素營養(yǎng)和經(jīng)氧飽和的稀釋用水稀釋到一定濃度，然后放在密封瓶中，在20 恒溫培養(yǎng)5天，測定水中殘留溶解氧的量。COD（chemical oxygen demand）：即化學(xué)需氧量。使用強(qiáng)氧化劑使1L污水中的有機(jī)物質(zhì)迅速進(jìn)行化學(xué)氧化時(shí)所消耗氧的毫克數(shù)。實(shí)際上許多無機(jī)物也能被氧化而影響COD值。COD能在短時(shí)間內(nèi)測得，有利于指導(dǎo)現(xiàn)場操作。常用的氧化劑是K2Cr2O7，測得為CODCr。污水

4、處理的有關(guān)名詞微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù) 我國對(duì)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為: 一級(jí)水BOD5值1mg/L,二級(jí)水3mg/L, 三級(jí)水10mg/L時(shí)表示該水已嚴(yán)重污染,魚類無法生存。微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)污水處理的主要裝置污水處理裝置節(jié)能型耗能型產(chǎn)能型：氧化塘法灑水濾床法活性污泥法生物膜法厭氧消化法（即沼氣發(fā)酵）推流式曝氣法完全混合曝氣法生物轉(zhuǎn)盤法塔式濾池法微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)曝氣池1.完全混合曝氣法(活性污泥法) 微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)所謂活性污泥是指由菌膠團(tuán)形成菌、原生動(dòng)物、有機(jī)和無機(jī)膠體及懸浮物組成的絮狀體。在污水處理過程中，它具有很強(qiáng)的吸附、氧化和分

5、解有機(jī)物的能力。在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),又具有良好的沉降性能. 微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù) 活性污泥中菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀細(xì)菌的復(fù)合體顯微照片引自Lansing M.Prescott et al Microbiology(fifth edition)微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)生物轉(zhuǎn)盤法的基本裝置2.生物轉(zhuǎn)盤法生物膜是附著在載體表面，以菌膠團(tuán)為主體所形成的粘膜狀物 微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)沼氣發(fā)酵與環(huán)保沼氣（marsh gas或swamp gas）：又稱生物氣（biogas），是一種混合可燃?xì)怏w，其中主要成分為甲烷、還含有少量H2、N2、CO2等。沼氣發(fā)酵：其生化本質(zhì)是一種由產(chǎn)甲烷細(xì)菌進(jìn)行

6、的甲烷形成（methanogenesis）過程。甲烷形成的階段理論：1906年，Omeliansky提出，由纖維素等復(fù)雜有機(jī)物經(jīng)甲烷菌分解直接產(chǎn)生CH4和CO2；1930年代有人將其分為產(chǎn)酸和產(chǎn)氣兩階段；1979年Bryant提出三階段理論。即：微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)大分子降解產(chǎn)酸，厭氧和兼性厭氧菌，產(chǎn)物為有機(jī)酸、氨、H2、CO2；產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌，產(chǎn)物為乙酸和H2；產(chǎn)甲烷菌群，嚴(yán)格厭氧產(chǎn)物為甲烷。微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)生物量的概念：某一時(shí)刻存在于一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的全部生物體有機(jī)物質(zhì)的總和，稱為生物量。植物秸桿和其它動(dòng)植物殘?bào)w是含量最高的生物量，是一類可再生資源（renewab

7、le）或永續(xù)資源。一步利用燃燒，快速取得其中約10%左右的熱能和草木灰梯級(jí)利用方式：粉碎做牲畜飼料畜糞沼氣發(fā)酵，利用其中約90%化學(xué)能固體殘?jiān)勺鰞?yōu)質(zhì)肥料，甚至添加到飼料中產(chǎn)甲烷菌是自然界碳素循環(huán)中厭氧生物鏈的最后一個(gè)成員沼氣發(fā)酵的意義微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)固體垃圾的微生物處理有機(jī)垃圾好氧生物反應(yīng)器微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)三、污染環(huán)境的生物修復(fù)生物修復(fù)概念:用于生物修復(fù)的微生物影響微生物生物修復(fù)的因素利用一種或多種微生物來催化降解有機(jī)污染物、轉(zhuǎn)化其他污染物從而消除污染的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過程。1.土著微生物2.外來微生物 3.基因工程菌1.微生物的營養(yǎng)鹽2.電子受體3.共代謝基質(zhì)4.污染物的物理化學(xué)性質(zhì)微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護(hù)四、微生物與環(huán)境監(jiān)測 （一）糞便污染指示菌 腸道菌群的數(shù)量作為水體質(zhì)量的指標(biāo)（二）水體污染指示生物帶 根據(jù)水域中的動(dòng)、植物和微生物區(qū)系，可推測該水域中的污染