微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護

1、第八章 微生物與環(huán)境保護第八章 微生物與環(huán)境保護微生物與人類健康微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護水資源污染日益嚴重一、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細菌和藻類過度生長繁殖微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護水華: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)境保護污水的微生物處理高BOD5的污水進入處理裝置后，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)物質或有毒物質的情況，在客觀上造成了一個選擇性的培養(yǎng)條件，并隨著時間的推移，發(fā)生了微生物區(qū)系的有規(guī)律的更迭，從而使水中的有機物或毒物不斷被降解、氧化、分解、轉化或吸附沉降，進而達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)沼氣和有機肥。污水處理裝置是一個小型生態(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行的一種物質循環(huán)過程。微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護BOD5（biological oxygen de

3、mand）：五日生化需氧量。表示水中有機物含量的間接指標。一般指在20下，1L污水中所含的有機物（主要是有機碳源），在進行微生物氧化時，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）：即化學需氧量。使用強氧化劑使1L污水中的有機物質迅速進行化學氧化時所消耗氧的毫克數(shù)。實際上許多無機物也能被氧化而影響COD值。COD能在短時間內(nèi)測得，有利于指導現(xiàn)場操作。常用的氧化劑是K2Cr2O7，測得為CODCr。污水

4、處理的有關名詞微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護 我國對地面水環(huán)境質量標準的規(guī)定為: 一級水BOD5值1mg/L,二級水3mg/L, 三級水10mg/L時表示該水已嚴重污染,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盤法塔式濾池法微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護曝氣池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)境保護所謂活性污泥是指由菌膠團形成菌、原生動物、有機和無機膠體及懸浮物組成的絮狀體。在污水處理過程中，它具有很強的吸附、氧化和分

5、解有機物的能力。在靜止狀態(tài)時,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 活性污泥中菌膠團細菌和絲狀細菌的復合體顯微照片引自Lansing M.Prescott et al Microbiology(fifth edition)微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護生物轉盤法的基本裝置2.生物轉盤法生物膜是附著在載體表面，以菌膠團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），是一種混合可燃氣體，其中主要成分為甲烷、還含有少量H2、N2、CO2等。沼氣發(fā)酵：其生化本質是一種由產(chǎn)甲烷細菌進行

6、的甲烷形成（methanogenesis）過程。甲烷形成的階段理論：1906年，Omeliansky提出，由纖維素等復雜有機物經(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)境保護大分子降解產(chǎn)酸，厭氧和兼性厭氧菌，產(chǎn)物為有機酸、氨、H2、CO2；產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌，產(chǎn)物為乙酸和H2；產(chǎn)甲烷菌群，嚴格厭氧產(chǎn)物為甲烷。微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護生物量的概念：某一時刻存在于一個生態(tài)系統(tǒng)中的全部生物體有機物質的總和，稱為生物量。植物秸桿和其它動植物殘體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%化學能固體殘渣可做優(yōu)質肥料，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)境保護固體垃圾的微生物處理有機垃圾好氧生物反應器微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護三、污染環(huán)境的生物修復生物修復概念:用于生物修復的微生物影響微生物生物修復的因素利用一種或多種微生物來催化降解有機污染物、轉化其他污染物從而消除污染的一個受控或自發(fā)進行的過程。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4.污染物的物理化學性質微生物與人類健康微生物與環(huán)境保護四、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)量作為水體質量的指標（二）水體污染指示生物帶 根據(jù)水域中的動、植物和微生物區(qū)系，可推測該水域中的污染