環(huán)境工程微生物學緒論

第一章緒論環(huán)境與環(huán)境工程面臨的問題,可持續(xù)發(fā)展與微生物環(huán)境工程微生物學的研究對象與任務微生物的概述環(huán)境與發(fā)展環(huán)境問題廣義：由自然力或人力引起生態(tài)平衡破壞，最后直接或間接影響人類的生存和發(fā)展的一切客觀存在的問題。狹義：由于人類的生產(chǎn)和生活活動，使自然生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，反過來影響人類生存和發(fā)展的一切問題。環(huán)境問題發(fā)生階段（1）人類出現(xiàn)以后直至產(chǎn)業(yè)革命，早期環(huán)境問題:人口的大量增加原始植被的大量破壞.（2）從產(chǎn)業(yè)革命到1984年發(fā)現(xiàn)南極臭氧空洞止，城市環(huán)境問題突出和“公害”加劇。

八大公害事件（五十年代）：馬斯河谷煙霧事件、多諾拉煙霧事件、倫敦煙霧事件、洛杉磯光化學煙霧事件、水俁事件、富山事件、四日事件、米糠油事件六大公害事件（近年來）：意大利塞維索化學廠二惡英擴散事件、美國三里島核電廠泄漏事件、墨西哥城液化氣罐爆炸事件、印度博帕市農(nóng)藥廠化學品泄漏、蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站泄漏、瑞士巴塞士桑多斯化學公司火災（3）當代環(huán)境問題階段，全球性大氣環(huán)境問題。它始于1984年英國科學家發(fā)現(xiàn)，1985年美國科學家證實南極上空出現(xiàn)“臭氧空洞”。這一階段的核心問題是“全球變暖”、“臭氧層破壞”和“酸沉降”三大全球性大氣環(huán)境問題。

倫敦煙霧事件1952年倫敦煙霧事件是1952年12月5日－9日發(fā)生在倫敦的一次嚴重大氣污染事件。這次事件造成多達12000人因為空氣污染而喪生，并推動了英國環(huán)境保護立法的進程。1952年倫敦煙霧是比較典型的由于燃煤廢氣和天氣因素共同造成的環(huán)境災害，在人類歷史上曾經(jīng)多次出現(xiàn)類似事件:發(fā)生在美國的1948年多諾拉煙霧事件、1930年比利時馬斯河谷煙霧事件、1959年墨西哥波薩里卡事件都是此類環(huán)境災害的典型案例。水俁病事件當汞離子在水中被魚蝦攝入體內(nèi)后轉化成甲基汞(CH3Hg)n----一種主要侵犯神經(jīng)系統(tǒng)的有毒物質(zhì)。水俁灣里的魚蝦因為工業(yè)廢水被污染，而這些被污染的魚蝦又被動物和人類食用。甲基汞進入人體后，會導致神經(jīng)衰弱綜合征，精神障礙、昏迷、癱瘓、震顫等，并可導致發(fā)生腎臟損害，重者可致急性腎功能衰竭，此外還可以致心臟、肝臟損害。據(jù)統(tǒng)計，有數(shù)十萬人食用了水俁灣中被甲基汞污染的魚蝦。四日市事件日本東部海岸伊勢灣一角的四日市，原有人口25萬人，主要是紡織工人。

1955年利用戰(zhàn)前的海軍燃料廠舊址建成一座煉油廠，以后又建立了10多個大廠和100多個中小企業(yè)，四日市成為噪聲震耳，臭水橫流，烏煙瘴氣的城市。這個所謂的“石油聯(lián)合企業(yè)之城”成了日本石油工業(yè)四分之一的重要臨海工業(yè)區(qū)。據(jù)1956年統(tǒng)計報道：四日市工廠煙囪排放二氧化硫濃度超過百萬分之一，各工廠排放的二氧化硫和煤粉塵總量達13萬噸。這個小城市終年黃煙彌漫，最高濃度相當人體答應限度的5.6倍。這些毒物進入人體的肺部，引起居民呼吸系統(tǒng)疾患，尤其突出的是哮喘病發(fā)作，受害人數(shù)超過2000多人。痛痛病事件1955年至1972年發(fā)生在日本富山縣神通川流域的公害事件。癥狀:

初始腰、背、手、腳等各關節(jié)疼痛

隨后遍及全身，有針刺般痛感

數(shù)年后骨骼嚴重畸形，骨脆易折，甚至輕微活動或咳嗽，都能引起多發(fā)性病理骨折，最后衰弱疼痛而死。痛痛病事件病因：河岸的鋅、鉛冶煉廠等排放的含鎘廢水污染了水體，使稻米含鎘。而當?shù)鼐用耖L期飲用受鎘污染的河水，以及食用含鎘稻米，致使鎘在體內(nèi)蓄積而中毒致病。截至1968年5月，共確診患者258例，其中死亡128例，到1977年12月又死亡79例。Climatechange氣候變化—全球變暖·化石燃料·海平面上升升·手機對社會會的影響Conservation保護生物學學—基因侵蝕·全新世滅絕絕事件·入侵物種·物種滅絕·棲息地破壞壞·棲息地破碎碎化·授粉昆蟲減減少·珊瑚白化·捕鯨·鯨魚擱淺Dams水壩-水壩的環(huán)境境影響環(huán)境問題列列表Energy能源-能源保護·可再生能源源·能源利用率率·可再生能源源商業(yè)化Geneticengineering遺傳工程—基因污染Intensivefarming精耕細作—過度放牧·灌溉·單一栽培·肉類生產(chǎn)的的環(huán)境影響響Landdegradation——土地污染·沙漠化Soil土壤—土壤保護·水土流失·土壤污染·土壤鹽化Nanotechnology納米科技—納米毒理學學·納米污染Nuclearissues核問題—放射性塵埃埃·核能外泄·核動力Overpopulation人口過?！匀话苍酨ollution污染—空氣污染·光污染·噪污染·熱污染水污染—酸雨·富營養(yǎng)化·海洋傾倒·石油泄漏·水危機Resourcedepletion資源消耗—自然資源的的開采漁業(yè)—炸藥捕魚·水底拖網(wǎng)·氰化物捕魚魚·鬼網(wǎng)·非法的、不不報告的和和不管制的的捕撈·過度捕撈·魚翅伐木業(yè)—皆伐·森林開伐·非法砍伐采礦業(yè)—酸性礦山廢廢水·炸開山頭采采礦Toxins毒素—氯氟烴·DDT·二噁英·重金屬·除草劑·農(nóng)藥·毒性物質(zhì)減減量使用·有毒垃圾Urbansprawl城市延伸Waste垃圾—垃圾處置事事件，危險險性廢物越越境轉移：：危險性性廢物是指指除放射性性廢物以外外，具有化化學活性或或毒性、爆爆炸性、腐腐蝕性和其其他對人類類生存環(huán)境境存在有害害特性的廢廢物。發(fā)達國家當當前國內(nèi)的的環(huán)境問題題工業(yè)廢物、、生活垃圾圾急劇增加加；噪聲問問題仍很突突出；氮氧氧化物污染染仍未得到到有效控制制；大氣中中有害物質(zhì)質(zhì)（重金屬屬、致癌物物質(zhì)等）如如故；水環(huán)環(huán)境問題還還未解決。。發(fā)展中國家家的環(huán)境問問題主要是生態(tài)態(tài)環(huán)境的破破壞、環(huán)境境衛(wèi)生和大大城市的污污染問題。。即發(fā)展中中國家在發(fā)發(fā)展社會經(jīng)經(jīng)濟的進程程中，正步步著發(fā)達國國家“先污污染后治理理”的老路路?？沙殖掷m(xù)續(xù)發(fā)發(fā)展展（（SustainableDevelopment，1987）微生生物物與與環(huán)環(huán)境境保保護護微生生物物技技術術的的發(fā)發(fā)展展極端端微微生生物物與與環(huán)環(huán)境境有些些微微生生物物能能在在特特殊殊的的環(huán)環(huán)境境中中生生存存，，例例如如高高溫溫、、低低溫溫、、高高鹽鹽、、高高堿堿、、高高酸酸、、高高壓壓、、高高輻輻射射等等環(huán)環(huán)境境。。這這些些微微生生物物由由于于適適應應特特殊殊環(huán)環(huán)境境的的結結果果，，形形成成獨獨特特的的機機能能、、結結構構和和遺遺傳傳基基因因。。很多多環(huán)環(huán)境境工工程程中中遇遇到到的的廢廢水水就就是是在在極極端端環(huán)環(huán)境境條條件件下下的的。。研究究對對象象和和任任務務環(huán)境境工工程程微微生生物物學學是是研研究究與與環(huán)環(huán)境境領領域域（（包包括括環(huán)環(huán)境境工工程程、、給給水水排排水水工工程程、、市市政政工工程程、、廢廢水水處處理理等等）有關關的的微微生生物物及及其其生生命命活活動動規(guī)規(guī)律律。。主要要內(nèi)內(nèi)容容包包括括：：微生生物物的的形形態(tài)態(tài)、、結結構構及及其其功功能能微生生物物的的營營養(yǎng)養(yǎng)、、呼呼吸吸代代謝謝、、遺遺傳傳和和變變異異等等在污污染染環(huán)環(huán)境境中中的的微微生生態(tài)態(tài)區(qū)區(qū)系系飲用用水水細細菌菌學學物質(zhì)質(zhì)循循環(huán)環(huán)和和轉轉化化水體體土土壤壤自自凈凈化化環(huán)境境工工程程微微生生物物學學研研究究任任務務防止止或或消消除除有有害害微微生生物物充分分利利用用有有益益的的微微生生物物資資源源微生生物物在在環(huán)環(huán)境境污污染染治治理理（（水水處處理理））中中的的應應用用—生物物監(jiān)監(jiān)測測生物物監(jiān)監(jiān)測測的的主主要要優(yōu)優(yōu)越越性性：：長期期性性———匯集集了了生生物物在在整整個個生生活活時時期期中中環(huán)環(huán)境境因因素素改改變變的的情情況況，，可可以以反反映映當當?shù)氐氐牡沫h(huán)環(huán)境境變變化化；；綜合合性性———能反反映映環(huán)環(huán)境境諸諸因因子子、、多多成成分分對對生生物物有有機機體體綜綜合合作作用用的的結結果果直觀觀性性———直接接把把污污染染物物與與其其毒毒性性聯(lián)聯(lián)系系起起來來；；靈敏敏性性———有時時甚甚至至具具有有比比精精密密儀儀器器更更高高的的靈靈敏敏性性，，有有助助于于提提早早發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)環(huán)環(huán)境境污污染染。。生物物監(jiān)監(jiān)測測的的主主要要缺缺點點：：定量量化化程程度度不不夠夠；；需要要一一定定的的專專業(yè)業(yè)知知識識和和經(jīng)經(jīng)驗驗。。第三三節(jié)節(jié)微微生生物物的的概概述述微生生物物（（microorganism）個體體微微小?。ǎㄒ灰话惆?lt;0.1mm），，結結構構簡簡單單的的微微小小生生物物的的總總稱稱.包括括無無細細胞胞結結構構的的病病毒毒，，具具有有細細胞胞結結構構的的原原核核微微生生物物和和真真核核生生物物組組成成。。微生生物物的的分分類類微生生物物的的分分類類分類類系系統(tǒng)統(tǒng):界(kingdom)、門（（phylum或division）、、綱(class)、目(order)、科(family)、屬(genus)、種(species)微生生物物的的分分類類依依據(jù)據(jù)生物物屬屬性性，，如如形形態(tài)態(tài)、、大大小小，，染染色色反反應應，，細細胞胞結結構構，，生生理理生生化化反反應應與與氧氧氣氣的的關關系系、、血血清清學學關關系系等等。。以以及及DNA雜交交或或者者測測序序.分類類系系統(tǒng)統(tǒng)主主要要文文獻獻《細菌菌和和放放線線菌菌的的鑒鑒定定》（克克拉拉西西尼尼科科夫夫））《細菌菌分分類類學學》（普普雷雷沃沃））《伯杰杰氏氏細細菌菌鑒鑒定定手手冊冊》環(huán)境境與與環(huán)環(huán)境境工工程程微微生生物物微生生物物的的命命名名雙名名法法由屬屬名名和和種種名名兩兩部部分分組組成成。。屬屬名名（（第第一一字字母母大大寫寫））在在前前，，種種名名在在后后均均用用拉拉丁丁文文或或拉拉丁丁化化的的文文字字表表示示，，如如Staphylococcusaureus（金金黃黃色色葡葡萄萄球球菌菌））typhoidbacillus（傷傷寒寒桿桿菌菌））Esherichiacoli（大大腸腸埃埃希希氏氏桿桿菌菌））Bacillussubtilis(枯草草芽芽孢孢桿桿菌菌)病毒毒和和類類病病毒毒病毒毒是是一一類類由由核核酸酸和和蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)等等少少數(shù)數(shù)幾幾種種成成分分組組成成的的超超顯顯微微““非非細細胞胞生生物物”，能能以以感感染染態(tài)態(tài)和和非非感感染染態(tài)態(tài)兩兩種種狀狀態(tài)態(tài)存存在在。。非細胞生物真病毒：至少含有核酸和蛋白質(zhì)兩種組分亞病毒擬病毒：只含不具獨立浸染性的RNA組分類病毒：只含具有獨立浸染性的RNA組分朊病毒：只含有單一蛋白質(zhì)組分原核核微微