水處理生物學重點

1、一、填空題、名詞解釋類型60分1.根據(jù)生物之間相同的程度及親緣關(guān)系的遠近，生物分類 p2界 門 綱 目 科 屬 種2.細菌的基本結(jié)構(gòu)細菌的基本結(jié)構(gòu)包括細胞壁和原生質(zhì)兩部分。原生質(zhì)位于細胞壁內(nèi)，包括細胞膜（細胞質(zhì)膜）、細胞質(zhì)、核質(zhì)和內(nèi)含物。 3.放線菌的菌絲類型；基內(nèi)菌絲，氣生菌絲，孢子絲4.無性繁殖方式孢子繁殖，芽殖，裂殖5.微生物的營養(yǎng)物質(zhì)類型； 光能自養(yǎng)、化能自養(yǎng)、化能異養(yǎng)和光能異養(yǎng)四種營養(yǎng)類型。6.微生物的呼吸作用；7.大型水生植物的水質(zhì)凈化功能，分類8.營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和運輸途徑。 單純擴散 促進擴散 主動運輸 基因轉(zhuǎn)位9.微生物的主要特點微生物除了具有個體微小、結(jié)構(gòu)簡單、進化地位低等特

2、點外，還具有以下特點種類多。分布廣 繁殖快 易變異10.細菌的形態(tài)球狀，桿狀。螺旋狀11.革蘭氏染色 4 什么是革蘭氏染色？其原理和關(guān)鍵是什么？它有何意義？ 1884年丹麥病理學家Hans Christian Gram提出了一個經(jīng)驗染色法，用于細菌的形態(tài)觀察和分類。其操作過程是：結(jié)晶紫初染，碘液媒染，然后酒精脫色，最后用蕃紅或沙黃復染。這就是最常采用的革蘭氏染色法。 革蘭氏染色的機理一般解釋為：通過初染和媒染后，在細菌細胞的細胞壁及膜上結(jié)合了不溶于水的結(jié)晶紫與碘的大分子復合物。革蘭氏陽性菌細胞壁較厚、肽聚糖含量較高和分子交聯(lián)度較緊密，故在酒精脫色時，肽聚糖網(wǎng)孔會因脫水而發(fā)生明顯收縮。再加上它不

3、含脂類，酒精處理也不能在胞壁上溶出大的空洞或縫隙，因此，結(jié)晶紫與碘的復合物仍阻留在細胞壁內(nèi)，使其呈現(xiàn)出藍紫色。與此相反，革蘭氏陰性菌的細胞壁較薄、肽聚糖位于內(nèi)層且含量低和交聯(lián)松散，與酒精反應后其肽聚糖不易收縮，加上它的脂類含量高且位于外層，所以酒精作用時細胞壁上就會出現(xiàn)較大的空洞或縫隙，這樣，結(jié)晶紫和碘的復合物就很易被溶出細胞壁，脫去了原來初染的顏色。當蕃紅或沙黃復染時，細胞就會帶上復染染料的紅色。 酒精脫色是革蘭氏染色的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。脫色不足,陰性菌被誤染成陽性菌；脫色過度,陽性菌可誤染為陰性菌。 革蘭氏染色法的意義在于鑒別細菌，把眾多的細菌分為兩大類，革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。12.藍藻水華

4、13.污水處理中常見的原生動物污水處理中常見的原生動物有三類：肉足類、鞭毛類和纖毛類。 原生動物在水體凈化與廢水處理中的應用 1)      凈化水質(zhì)作用 動物性營養(yǎng)型的原生動物吞食細菌、有機物顆粒，因此促進了水質(zhì)凈化作用。 2)      促進生物絮凝作用 草履蟲等纖毛蟲具有生物絮凝作用，促進水體澄清作用。 3)      作為水質(zhì)處理的指示生物 由于鞭毛蟲、肉足蟲、游泳型纖毛蟲與固著型纖毛蟲對生存的水質(zhì)有一定要求。其數(shù)量的增多、減少，可反映水體的水質(zhì)好壞。同時原生動物個體較大，易于觀察與分辨。因此常作

5、為水體無機化和廢水處理運轉(zhuǎn)管理的指示生物。 4)      廢水處理及水質(zhì)凈化過程原生動物的變動 運行初期出現(xiàn)肉足類、植物性、動物性鞭毛蟲；水質(zhì)處理高峰期出現(xiàn)較多游泳型纖毛蟲；水質(zhì)凈化較好時出現(xiàn)鐘蟲等。 14.大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體的繁殖過程簡答題13題15.微生物根據(jù)能源和碳源的不同的分類型；營養(yǎng)類型指根據(jù)微生物需要的主要營養(yǎng)元素即能源和碳源的不同而劃分的微生物類型。根據(jù)碳源的不同，微生物可分成自養(yǎng)微生物和異養(yǎng)微生物。根據(jù)生活所需能量來源的不同，微生物又分為光能營養(yǎng)和化能營養(yǎng)兩類。將兩者結(jié)合則一共有光能自養(yǎng)、化能自養(yǎng)、化能異養(yǎng)和光能異養(yǎng)四種營養(yǎng)類型?，F(xiàn)將四大營養(yǎng)類

6、型簡單介紹如下： a光能自養(yǎng)：屬于這一類的微生物都含有光合色素，能以光作為能源，CO2作為碳源。這類微生物有藍細菌、紫硫細菌、綠硫細菌以及藻類等。 b化能自養(yǎng)：這一類微生物的生長需要無機物，在氧化無機物的過程中獲取能源，同時無機物又作為電子供體，使CO2還原為有機物。這類菌有氨氧化菌、硝化細菌、鐵細菌、某些硫磺細菌等。 c化能異養(yǎng)：大部分細菌都以這種營養(yǎng)類型生活和生長，利用有機物作為生長所需的碳源和能源?；墚愷B(yǎng)微生物又可分為腐生和寄生兩類，前者利用無生命有機物，后者則依靠活的生物體而生活。在腐生和寄生之間，存在著不同程度的即可腐生又可寄生的中間類型，稱為兼性腐生或兼性寄生。腐生微生物在自然界

7、的物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起著決定性作用，很多寄生微生物則是人和動植物的病原微生物。 d光能異養(yǎng)：這類微生物利用光能作為能源，以有機物作為電子供體，其碳源來自有機物，也可利用CO2。屬于這一營養(yǎng)類型的微生物很少，主要包括紫色非硫細菌與綠色非硫細菌等微生物。 16.呼吸作用基質(zhì)脫氫的途徑17.TCA循環(huán)18.特異性免疫19.EMP途徑能量的產(chǎn)生形式和數(shù)量20.氮循環(huán)、硝化和反硝化氮循環(huán)：含氮有機物分解形成氨的氨化作用；氨態(tài)氮氧化為硝酸的硝化作用；硝態(tài)氮還原為氮氣的反硝化作用；分子氮經(jīng)生物固定為氨的生物固氮作用。硝化作用：有氧條件下在硝化細菌作用下，氨被氧化成硝酸鹽的過程。反硝化作用：兼性厭氧的硝酸鹽還原菌將硝

8、酸鹽還原為氮氣 N2 或 N2O 的過程。硝化作用：氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的微生物學過程。反硝化作用：微生物還原NO3-產(chǎn)生氣態(tài)氮的過程稱為反硝化作用。21.原生動物的種類 污水處理中常見的原生動物有三類：肉足類、鞭毛類和纖毛類。22.真核生物和原核生物的區(qū)別和代表1試比較原核生物與真核生物的異同。     真核生物與原核生物在結(jié)構(gòu)與功能等方面都有明顯的差別。下表比較了真核生物與原核生物構(gòu)造上的主要差別。 項目    真核生物        原核生物 細胞大小        較大（通

9、常直徑>2?m）    較小（通常直徑<2?m） 若有壁，其主要成分      纖維素，幾丁質(zhì)等        多數(shù)為肽聚糖 細胞膜中甾醇    有      無（僅支原體例外） 細胞膜含呼吸或光合組分  無      有 細胞器  有      無 鞭毛結(jié)構(gòu)        如有，則粗而復雜（92型）    

10、;  如有，則細而簡單 細胞質(zhì)  線粒體  有      無         溶酶體  有      無         葉綠體  光能自養(yǎng)生物中有        無         真液泡  有些有  無         高爾基體     

11、0;  有      無         微管系統(tǒng)        有      無         流動性  有      無         核糖體  80S（指細胞質(zhì)核糖體）   70S         間體    無    

12、  部分有         貯藏物  淀粉、糖原等    PHB等 細胞核  核膜    有      無         DNA含量 少（5）     多（10）         組蛋白  有      無         核仁    有   &#

13、160;  無         染色體數(shù)        一般多于1個     一般為1個         有絲分裂        有      無         減數(shù)分裂        有      無 23.抗生素24.芽孢 芽孢：一些細菌在生活過程中形成的一種具有

14、抗逆作用的特殊結(jié)構(gòu)。 2、為什么芽孢具有較強的抵抗不良環(huán)境的能力？答：芽孢具有以下特點：a.芽孢是抵抗惡劣環(huán)境的一個休眠體；b.壁厚；c.水分少，一般在40%左右；d.不易透水；e.含有特殊的抗熱性物質(zhì)和耐熱性酶，所以對高溫、低溫、干燥和化學藥劑有很高的耐受力和抵抗力，生存能力強；25.微生物細胞類的酶26.菌落 菌落就是在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）以母細胞為中心的、肉眼可見的、有一定形態(tài)、構(gòu)造特征的子細胞團。 27.單純擴散物質(zhì)進入細胞的動力為細胞內(nèi)外的濃度差，此過程不消耗能量，擴散速度慢，無特異性，被運輸物質(zhì)不與膜上物質(zhì)發(fā)生任何反應，物質(zhì)不發(fā)生化學變化。28.群落29.微生物被用來處理污水，常用的

15、方法有30.生態(tài)系統(tǒng)：是生物群落與其生存環(huán)境共同組成的動態(tài)平衡系統(tǒng) 就是生態(tài)系統(tǒng)。 它是生物群落和它們所生活的非生物環(huán)境結(jié)合起來的一個整體31.菌落； 準確地講，菌落就是在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）以母細胞為中心的、肉眼可見的、有一定形態(tài)、構(gòu)造特征的子細胞團。 32.主動運輸；被運送的物質(zhì)可逆濃度梯度進入細胞內(nèi)；要消耗能量，必需有能量參加；有膜載體參加，膜載體發(fā)生構(gòu)型變化；被運送物質(zhì)不發(fā)生任何變化。33.菌膠團； 當莢膜物質(zhì)融合成一團塊，內(nèi)含許多細菌時，稱為菌膠團。菌膠團是活性污泥中細菌的主要存在形式，有較強的吸附和氧化有機物的能力，在污水生物處理中具有重要的作用。一般說，處理生活污水的活性污泥，其性

16、能的好壞，主要根據(jù)所含菌膠團多少、大小及結(jié)構(gòu)的緊密程度來定。 34.生態(tài)系統(tǒng)。生物群落及其生存環(huán)境共同組成的動態(tài)平衡系統(tǒng)就是生態(tài)系統(tǒng)。它是生物群落和它們所生活的非生物環(huán)境結(jié)合起來的一個整體。35.單細胞蛋白 單細胞蛋白也稱微生物蛋白，是由蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、核酸以及非蛋白含氮化合物、維生素和無機化合物等組成的細胞質(zhì)團。 論述或簡答題（共40分）1.活性污泥運行中微生物造成的常見問題及解決方法4.活性污泥法處理系統(tǒng)運行中經(jīng)常遇到的由微生物引起的主要問題有哪些？ 活性污泥在運行中最常見的故障是在二次沉淀池中泥水的分離問題。造成污泥沉降問題的原因是污泥膨脹、不絮凝、微小絮體、起泡沫和反硝化。

17、2.生物分解與濃度關(guān)系3.生物膜的定義及生長特性，以及其在污水中的應用生物膜是一種不可逆的黏附于固體表面的，被微生物胞外多聚物包裹的有組織的微生物群體。生物膜：由多種微生物黏附在生物濾料上或黏附在生物轉(zhuǎn)盤盤片上的一層帶粘性、薄膜狀的微生物混合群體。4.水處理中常見的微型后生動物類型及它們在污水處理中的主要作用在水處理工作中常見的微型后生動物主要是多細胞的無脊椎動物，包括輪蟲、甲殼類動物和昆蟲及其幼蟲等。 輪蟲以細菌、小的原生動物和有機顆粒等為食物，所以在污水的生物處理中有一定的凈化作用。在污水生物處理過程中，輪蟲也可作為指示生物。當活性污泥中出現(xiàn)輪蟲時，往往表明處理效果良好，但如數(shù)量太多，則有

18、可能破壞污泥的結(jié)構(gòu)，使污泥松散而上浮。輪蟲在水源水中大量繁殖時，有可能阻塞水廠的砂濾池。 常見的甲殼類動物有水蚤和劍水蚤。它們以細菌和藻類為食料。若大量繁殖，可能影響水廠濾池的正常運行?？梢岳眉讱ゎ悇游锶艋休^多藻類的水。 昆蟲及其幼蟲可用作研究河川污染的指示生物。 5.氮源、氮源、及碳氮比定義，微生物常用的碳源和氮源物質(zhì)什么是碳源、氮源、碳氮比？微生物常用的碳源和氮源物質(zhì)各有哪些？ 碳源提供細胞組分或代謝產(chǎn)物種碳素來源的各種營養(yǎng)物質(zhì)稱為碳源。提供細胞組分中氮素來源的各種物質(zhì)稱為氮源。營養(yǎng)元素碳氮的比例關(guān)系稱為碳氮比。 微生物常用的碳源物質(zhì)分為有機碳源和無機碳源兩種。有機碳源包括各種糖類

19、、蛋白質(zhì)、脂肪、有機酸等。無機碳源主要是CO2（CO32或HCO-3）。 氮源也可分為兩類：有機氮源（如蛋白質(zhì)、蛋白胨、氨基酸等）和無機氮源（如NH4Cl、NH4NO3等）。  6.有機污染物的好氧處理基本原理及微生物7.有機污染物的厭氧處理基本原理及微生物8.微生物之間的相互關(guān)系有哪些？并說明它們在污水生物處理中的應用？ 互生 共生 拮抗 寄生拮抗關(guān)系：一種微生物可以產(chǎn)生不利于另一種微生物生存的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物能改變微生物的生長環(huán)境條件，如改變pH值等，造成某些微生物不適合生長的環(huán)境。此外，一種微生物還可以另一種微生物為食料。微生物之間的這種關(guān)系稱為拮抗或?qū)龟P(guān)系。 在污水生

20、物處理系統(tǒng)中，動物性營養(yǎng)的原生動物主要以細菌和真菌為食料，它們能吃掉一部分細菌等微生物和一些有機顆粒，并促使生物的凝聚作用，從而使出水更加澄清。這是由于拮抗作用而產(chǎn)生的有利的一面。但對污水凈化起主要作用的是細菌，如果細菌被吃掉過多或活性污泥的結(jié)構(gòu)被破壞過大，就會產(chǎn)生不利影響。 兩種不同的生物，當其生活在一起時，可以由一方為另一方提供或創(chuàng)造有利的生活條件，這種關(guān)系稱為互生關(guān)系。 在污水生物處理過程中，普遍存在著互生關(guān)系。例如，石油煉油廠的廢水中含有硫、硫化氫、氨、酚等。硫化氫對一般微生物是有毒的。但當采用生物法去處理酚時，分解酚的細菌卻不會中毒。這一方面是因為分解酚的細菌經(jīng)過馴化，能耐受一定限度

21、的硫化氫，另一方面因為處理系統(tǒng)中的硫磺細菌能將硫化氫氧化分解成對一般細菌非但無毒，而且是營養(yǎng)元素的硫。9.什么是革蘭氏染色？其原理和關(guān)鍵是什么？他有何意義？4 什么是革蘭氏染色？其原理和關(guān)鍵是什么？它有何意義？ 1884年丹麥病理學家Hans Christian Gram提出了一個經(jīng)驗染色法，用于細菌的形態(tài)觀察和分類。其操作過程是：結(jié)晶紫初染，碘液媒染，然后酒精脫色，最后用蕃紅或沙黃復染。這就是最常采用的革蘭氏染色法。 革蘭氏染色的機理一般解釋為：通過初染和媒染后，在細菌細胞的細胞壁及膜上結(jié)合了不溶于水的結(jié)晶紫與碘的大分子復合物。革蘭氏陽性菌細胞壁較厚、肽聚糖含量較高和分子交聯(lián)度較緊密，故在酒

22、精脫色時，肽聚糖網(wǎng)孔會因脫水而發(fā)生明顯收縮。再加上它不含脂類，酒精處理也不能在胞壁上溶出大的空洞或縫隙，因此，結(jié)晶紫與碘的復合物仍阻留在細胞壁內(nèi)，使其呈現(xiàn)出藍紫色。與此相反，革蘭氏陰性菌的細胞壁較薄、肽聚糖位于內(nèi)層且含量低和交聯(lián)松散，與酒精反應后其肽聚糖不易收縮，加上它的脂類含量高且位于外層，所以酒精作用時細胞壁上就會出現(xiàn)較大的空洞或縫隙，這樣，結(jié)晶紫和碘的復合物就很易被溶出細胞壁，脫去了原來初染的顏色。當蕃紅或沙黃復染時，細胞就會帶上復染染料的紅色。 酒精脫色是革蘭氏染色的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。脫色不足,陰性菌被誤染成陽性菌；脫色過度,陽性菌可誤染為陰性菌。 革蘭氏染色法的意義在于鑒別細菌，把眾多的細菌

23、分為兩大類，革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。 1簡述革蘭氏染色機理。答：對G-菌來說，由于壁的主要成分是脂類和蛋白質(zhì)，肽聚糖很少，而脂類很易被乙醇溶解，這樣在乙醇脫色過程中，G-菌細胞壁的滲透性增加，使得原生質(zhì)體內(nèi)的被乙醇溶解的結(jié)晶紫被抽提出來。所以表現(xiàn)為脫色而成為紅色。而對G+菌來說，細胞壁主要是由肽聚糖組成的網(wǎng)狀、緊密的結(jié)構(gòu)，在乙醇環(huán)境下，細胞壁脫水，壁的結(jié)構(gòu)更加緊密，孔隙縮小，壁的滲透性減少，以至原生質(zhì)體內(nèi)的結(jié)晶紫不被抽提出來。所以表現(xiàn)不脫色而仍為紫色。 10.藻類對水環(huán)境與給水工程有哪些影響水體中藻類大量繁殖會造成水體富營養(yǎng)化，嚴重影響水環(huán)境質(zhì)量。藻類具有光合作用產(chǎn)生氧氣的功能，在氧化塘等

24、生物處理工藝中利用菌藻共生系統(tǒng)，其中藻類產(chǎn)生氧氣可被好氧微生物有效利用，去氧化分解水中的有機污染物。一樣一方面可收獲大量有營養(yǎng)價值的藻類，另一方面也凈化了污水。天然水體自凈過程中，藻類也起著一定的作用。 藻類對給水工程有一定的危害性。當它們在水庫、湖泊中大量繁殖時，會使水帶有臭味，有些種類還會產(chǎn)生顏色。水源水中含大量藻類時會影響水廠的正常水處理過程，如造成濾池阻塞。水中即使含有數(shù)量很少的黃群藻，也能產(chǎn)生強烈的氣味而使水不適于飲用。 11.細菌細胞壁區(qū)別及應用革蘭氏陽性菌細胞壁較厚、肽聚糖含量較高和分子交聯(lián)度較緊密革蘭氏陰性菌的細胞壁較薄、肽聚糖位于內(nèi)層且含量低和交聯(lián)松散用于革蘭氏染色法鑒別細菌

25、，把眾多的細菌分為兩大類，革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。12.水處理中常見的微型后生動物類型及它們在污水處理中的主要作用分別是什么 13.簡述大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體的繁殖過程？大腸桿菌T系噬菌體，繁殖過程分四步：吸附、侵入、復制和聚集、釋放。1、吸附吸附的機理：尾絲尖端與受體（細胞壁、鞭毛、纖毛）發(fā)生共價結(jié)合。影響的因素有噬菌體數(shù)量；陽離子；輔助因子；溫度。2、侵入T系噬菌體尾部的酶水解細胞壁的肽聚糖形成小孔，尾部消耗ATP獲得能量而收縮將尾髓壓入宿主細胞內(nèi)，尾髓將頭部的DNA注入宿主細胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在宿主細胞外。此時，宿主細胞壁上的小孔被修復。3、復制與聚集噬菌體侵入細菌細胞后，立即引起宿主

26、的代謝改變，宿主細胞內(nèi)核酸的復制，蛋白質(zhì)的合成均不受宿主支配，而由噬菌體攜帶的遺傳信息控制，借用宿主體內(nèi)原料合成新的噬菌體。4、釋放最后：大腸桿菌死亡并破裂，釋放出里面的病毒，新一代病毒開始新的生命旅程。一個宿主細胞可釋放101000個噬菌體粒子。14.微生物之間的相互關(guān)系有哪些？并說明它們在污水生物處理中的應用？與8題相同15.微生物生長曲線圖分為幾個階段，各有什么特點單細胞微生物的典型生長曲線可分為延遲期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期。16.藍細菌與水質(zhì)的關(guān)系如何藍細菌與水體環(huán)境質(zhì)量關(guān)系密切，在水體中生長茂盛時，能使水色變藍或其他顏色，并且有的藍細菌能發(fā)出草腥氣味或霉味。某些種屬的藍細菌大量繁殖

27、會引起"水華"或"赤潮"，導致水質(zhì)惡化，引起一系列環(huán)境問題。 17.活性污泥膨脹原因及控制 18.生物脫氮7.生物脫氮的基本原理是什么？簡述影響硝化和反硝化的主要因素。 生物脫氮的基本原理是有機氮經(jīng)微生物降解為無機的NH3，在好氧條件下NH3會被亞硝酸菌和硝酸菌氧化稱亞硝酸鹽和硝酸鹽，之后反硝化細菌將NO2-和NO3-轉(zhuǎn)化為N2。 影響污水處理系統(tǒng)中硝化過程的主要因素有以下幾點： （1）污泥齡  硝化菌數(shù)量及硝化速率是生物脫氮處理的關(guān)鍵制約因素，因此應注意增加污泥齡。 （2）溶解氧  DO對硝化菌的生長及活性都有顯著的影響。 （3）溫度  溫度對硝化活性有重要的影響。 （4）pH  氨氧化菌的最適pH范圍為7.07.8，而亞硝酸氧化菌的最適pH范圍為7.78.1。pH值過高或過低都會抑制硝化活性。 （5）營養(yǎng)物質(zhì)  污水水質(zhì)，特別是C/N比影響活性污泥中硝化細菌所占的比例。 （6）毒物  硝化菌對毒