微生物對(duì)環(huán)境的污染與危害

第七章微生物對(duì)環(huán)境的污染與危害第一節(jié)

水體富營養(yǎng)化

水體富營養(yǎng)化——指氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入水體，使藻類和浮游生物旺盛增殖，從而破壞水體生態(tài)平衡的現(xiàn)象。以湖泊、水庫對(duì)人類生產(chǎn)和生活影響最大。水體富營養(yǎng)化特征：DO先↑而后↓；C、N、P含量↑；藻類由硅藻占優(yōu)勢(shì)變成由綠藻、藍(lán)藻占優(yōu)勢(shì)；透明度↓。這種富營養(yǎng)化現(xiàn)象發(fā)生在湖泊等內(nèi)陸水體可形成水華（又稱水花）；發(fā)生在海洋可形成赤潮（又稱紅潮）。一、富營養(yǎng)化的形成和影響因素1.富營養(yǎng)化的形成一些高山、極地湖泊的富營養(yǎng)化大多屬于天然的富營養(yǎng)化。人為的水體富營養(yǎng)化是在人類活動(dòng)的影響下發(fā)生的水體生態(tài)演變。因此產(chǎn)生富營養(yǎng)化的水體主要是人群集中、工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的湖泊。

2.富營養(yǎng)化的影響因素（1）營養(yǎng)物質(zhì)氮、磷——限制因子。（2）季節(jié)與水溫（3）光照目前一般采用的富營養(yǎng)化指標(biāo)是：水體含氮量大于0.2~0.3mg/L，含磷量大于0.01~0.02mg/L，生化需氧量大于10mg/L，細(xì)菌總數(shù)（淡水，pH7~9）達(dá)105個(gè)/mL，葉綠素a（藻類生長(zhǎng)量的標(biāo)志）大于10mg/m3。二、引起富營養(yǎng)化的優(yōu)勢(shì)藻類主要是微型藻類。海洋中現(xiàn)已查明的有60多種——裸甲藻屬、膝溝藻屬、多甲藻屬的種類。常見的有：腰鞭毛蟲、裸甲藻、短裸甲藻、梭角藻、原甲藻、中肋骨條硅藻、角刺藻、卵形隱藻、無紋多溝藻、夜光藻等。湖泊中以藍(lán)細(xì)菌為主。常見的有：微囊藻屬、魚腥藻屬、束絲藻屬和顫藻屬。由于占優(yōu)勢(shì)的浮游藻類所含色素不同，使水體呈現(xiàn)藍(lán)、綠、紅、棕、乳白等不同顏色。三、水體富營養(yǎng)化的危害1.消耗溶解氧，致使水生生物大量死亡。2.藻類過度繁殖會(huì)阻塞魚鰓和貝類的進(jìn)出水孔，影響它們的呼吸作用。3.某些藻類體內(nèi)及其代謝產(chǎn)物含有生物毒素，引起魚、貝類中毒病變或死亡。如鏈狀膝溝藻——石房蛤毒素。4.產(chǎn)生氣味化合物，使水體散發(fā)不良?xì)馕丁?.破壞環(huán)境景觀外觀呈色、變濁、產(chǎn)生不良?xì)馕?、影響景觀。6.水體沼澤化沉積作用。7.危害供水四、富營養(yǎng)化的防治1、外環(huán)境控制措施（截外源）（1）工業(yè)：加強(qiáng)排污總量控制；污水進(jìn)行深度處理（硝化—反硝化脫氮，化學(xué)混凝沉淀除磷，氧化塘除氮、磷）。（2）農(nóng)業(yè)：減少化肥使用量，加強(qiáng)農(nóng)家肥使用的宣傳力度，并做好肥料的貯存和施用工作（在農(nóng)作物生長(zhǎng)期間施肥，肥料能被作物很快吸收）；建立農(nóng)村污水處理設(shè)施。（3）生活：實(shí)行合成洗衣粉含磷量的限制。（4）水體周圍：建立良性生態(tài)平衡，包括建立水體周圍的緩沖林帶；保護(hù)水體周圍及上游的森林植被，防止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的過多流失。如湖邊應(yīng)保證有2km～5km的湖濱保護(hù)帶，帶內(nèi)嚴(yán)禁新建污染企業(yè)和從事有污染的活動(dòng)。帶內(nèi)土地應(yīng)當(dāng)退地還湖。2、內(nèi)環(huán)境控制（除內(nèi)源）（1）生物法法：細(xì)菌、真菌、噬藻體等殺藻劑每月投入1～2次；養(yǎng)殖藻類和水生植物并定期收獲；養(yǎng)殖食草性魚類、貝類。（2）藥物除藻法：CuSO40.1～0.5mg/L（殺藻而不能除氣味）、漂白粉0.5～1mg/L（既殺藻又除氣味）、明礬（主要除藍(lán)藻）。適用于小范圍水體，用于藻類剛開始繁殖時(shí)，裝袋拖掛于船后或直接噴灑。藥劑用量最好經(jīng)試驗(yàn)確定。（3）充氧曝氣法：利用機(jī)械攪拌或強(qiáng)力通氣破壞湖中的分層現(xiàn)象使湖水混合，可收到較顯著效果。常用于較深的水體。（4）凝集沉淀法：加Fe鹽、Al鹽及粘土礦物與磷結(jié)合成不溶物沉淀。（5）底泥挖掘法：將沉淀于底泥中的磷除去，消除二次污染機(jī)會(huì)。（6）稀釋沖刷法：加貧營養(yǎng)水稀釋或用貧營養(yǎng)水進(jìn)行換水沖刷，這是最快速的手段。（7）深層排水法：一般深層的營養(yǎng)鹽比表層的多，排掉深層的水可帶走很多營養(yǎng)鹽類。第二節(jié)病原微生物一、空氣中的病原微生物

1、空氣中的病原微生物主要通過三種不同途徑傳播疾?。海?）附著于塵埃上（2）附著于飛沫小滴上（3）附著于飛沫核上（4）附著于污水噴灌產(chǎn)生的氣溶膠上2、空氣氣微生生物污污染的的防治治措施施（1）加強(qiáng)強(qiáng)通風(fēng)風(fēng)換氣氣（2）空氣氣過濾濾（3）空氣氣消毒毒①紫外外線照照射②化學(xué)學(xué)藥品品消毒毒法二、水水中的的病原原微生生物1、水中中的病病原微微生物物種類類水中常常見的的病原原體有有：傷傷寒桿桿菌、、痢疾疾桿菌菌、致致病性性大腸腸桿菌菌、鼠鼠疫桿菌菌、霍霍亂弧弧菌、、脊髓髓灰質(zhì)質(zhì)炎病病毒、、甲型型肝炎炎病毒毒等。。2、水中中微生生物污污染的的防治治措施施（1）污水水的處處理排放前前污水水應(yīng)加加氯消消毒或或加明明礬、、石灰灰、鐵鐵鹽等等絮凝凝劑后后再砂砂濾，可可除出出大部部分的的病毒毒及病病原菌菌。對(duì)對(duì)于由由污水水而成成的再再生水水，通通常用石石灰作作絮凝凝劑，，使水水維持持較高高的堿堿性（（pH＞11.5），并并接觸觸1h以上，，則病病毒的的殺滅滅率可可達(dá)到到99.9％。（2）認(rèn)真真做好好水源源的衛(wèi)衛(wèi)生防防護(hù)圍繞水水源確確定防防護(hù)地地帶，，建立立相應(yīng)應(yīng)的衛(wèi)衛(wèi)生制制度，，使水水源、、水處處理措措施、、輸水總總管等等不受受污染染，從從而保保證良良好的的生活活飲用用水。。（3）生活活飲用用水消消毒自來水水廠常常用的的方法法有加加氯消消毒、、臭氧氧消毒毒和紫紫外線線消毒毒?！壳白钭畛Ｓ糜玫氖鞘羌勇嚷认径尽、加氯氯消毒毒原理：：Cl2+H2O=HOCl+H+ClHOCl=H++OCl-HOCl和OCl-都有有氧氧化化能能力力生活活飲飲用用水水標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)：：氯接接觸觸30min后,游離離性性余余氯氯不不應(yīng)應(yīng)低低于于0.3mg/L。集中中式式給給水水處處理理廠廠的的出出廠廠水水除除符符合合上上述述要要求求外外,管網(wǎng)網(wǎng)末末梢梢的水水的的游游離離性性余余氯氯不不應(yīng)應(yīng)低低于于0.05mg/L。B、微電解消消毒原理：1）微電解H2O產(chǎn)生活性氧氧（如02-、OH-）和H+。02-和OH-具有強(qiáng)氧化化能力，可可殺死細(xì)菌菌及藻類。。2）活性氧還可可與水中氯氯離子作用用生成HOC1，更增強(qiáng)了了殺菌能力。3）活性氧還還可氧化水水中的NH3和N02-為NO3-。適應(yīng)水體：：H202可用于凈化化程度高的的飲用水消消毒，尤其是桶裝裝飲用水因因?yàn)榧?xì)菌數(shù)數(shù)量極少，，H202可起到抑菌菌和保質(zhì)作作用。C、臭氧消毒毒干燥空氣放放電時(shí)，部部分氧氣即即轉(zhuǎn)化為臭臭氧，濃度度可達(dá)25mg/L左右。與加氯消毒毒相比，水水的臭氧消消毒還有幾幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：：1）不會(huì)造成成異臭異味味2）提高溶解解氧量3）氧化有機(jī)機(jī)物等4）目前尚未未發(fā)現(xiàn)有害害人體健康康的產(chǎn)物。。缺點(diǎn)：沒有余量，，也就沒有有后續(xù)的殺殺菌能力。。鑒于加氯消消毒可能產(chǎn)產(chǎn)生致癌有有機(jī)物，用用臭氧氧化化代替水廠廠中的濾前前加氯和污水水廠中的加加氯消毒是是可取的。。D、紫外線消消毒1）紫外線消消毒的機(jī)理理有二：①短波射線一一般有改變變細(xì)胞組成成的作用，，從而促使使細(xì)胞因突突變而死亡亡；②紫外線的照照射改變核核酸分子的的結(jié)構(gòu)從而而殺死細(xì)菌菌。2）紫外線由紫紫外燈發(fā)出出，有效波長(zhǎng)在在200～300nm之間3）優(yōu)點(diǎn)：：紫外線照照射是物物理方法法，經(jīng)過過消毒的的水化學(xué)學(xué)性質(zhì)不不變，不不會(huì)產(chǎn)生生臭味和和有害健健康的產(chǎn)產(chǎn)物。4）缺點(diǎn)：：因懸浮物物和有機(jī)機(jī)物干擾擾殺菌效效果和費(fèi)費(fèi)用較高高，所以以只適用用于少量量清水的消毒毒，如優(yōu)優(yōu)質(zhì)水及及純水的的消毒第三節(jié)微微生物物代謝物物與環(huán)境境污染一、微生生物毒素素與食品品污染1.細(xì)細(xì)菌毒素素2.放線菌毒毒素3.真真菌毒素素4.藻藻類毒素素1.細(xì)菌毒素素可分為內(nèi)內(nèi)毒素與與外毒素素。內(nèi)毒素是是微生物物細(xì)胞的的組分，，通常為為細(xì)胞壁壁的某一一成分，，只有當(dāng)當(dāng)菌體裂裂解或融融溶時(shí)才才能釋放放。外毒毒素由微微生物合合成后，，分泌到到細(xì)胞外外面。外外毒素的的毒力強(qiáng)強(qiáng)于內(nèi)毒毒素，但但不耐高高溫。常見的外外毒素有有白喉毒毒素、破破傷風(fēng)毒毒素、霍霍亂腸毒毒素、肉肉毒毒素素、葡萄萄球菌腸腸毒素等等。（1）肉毒毒素素是由肉毒毒梭菌產(chǎn)產(chǎn)生的外外毒素，，是一種種極強(qiáng)的的神經(jīng)毒毒，主要要作用于于神經(jīng)和和肌肉的的連接處處及植物物神經(jīng)末末梢，阻阻礙神經(jīng)經(jīng)末梢乙乙酰膽堿堿的釋放放，導(dǎo)致致肌肉收收縮不全全和肌肉肉麻痹。。肉毒毒毒素屬劇劇毒物，，1mg可以殺死死100萬只豚豚鼠。此此毒素對(duì)對(duì)熱極不不穩(wěn)定，，經(jīng)80℃、30min或100℃、10~20min可完全破破壞。腸腸道中蛋蛋白分解解酶不能能分解此此毒素。。肉毒梭梭菌是革革藍(lán)氏陽陽性菌，，產(chǎn)芽孢孢，能運(yùn)運(yùn)動(dòng)，專專性厭氧氧，可侵侵染水果果、蔬菜菜、魚、、肉、罐罐頭、香香腸等食食品。預(yù)防肉毒毒中毒可可把食品品保存在在pH﹥4.5，或鹽分﹥﹥10%或溫度﹤﹤3℃的條件件下。罐罐頭食品品需經(jīng)121℃高壓滅滅菌，以以殺死芽芽孢。（2）葡葡萄球菌菌腸毒素素是由金黃黃色葡萄萄球菌的的產(chǎn)毒菌菌株產(chǎn)生生的外毒毒素，可可引起食食物中毒毒。當(dāng)腸腸道吸收收了該毒毒素后，，在2~6h之內(nèi)即可可引起惡惡心嘔吐吐等急性性腸胃病病癥狀。。毒性較較弱，較較少致命命。金黃色葡葡萄球菌菌為革蘭蘭氏陽性性、不產(chǎn)產(chǎn)芽孢的的球狀菌菌。該毒毒素用一一般的烹烹飪方法法不能破破壞，需需經(jīng)100oC，2h處理方可可破壞。。因此預(yù)預(yù)防中毒毒的方法法是，防防止一切切污染該該菌的機(jī)機(jī)會(huì)。2.放線菌毒毒素如鏈霉菌菌屬放線線菌產(chǎn)生生的放線線菌素，，可使大大鼠產(chǎn)生生腫瘤。。3.真真菌毒素素是指以霉霉菌為主主的真菌菌代謝活活動(dòng)所產(chǎn)產(chǎn)生的毒毒素。真菌毒素素致病有有下幾個(gè)個(gè)特點(diǎn)：：①中毒常與與食物有有關(guān);②發(fā)病有季季節(jié)性或或地區(qū)性性；③不產(chǎn)生抗抗體，也也不能免免疫；④患者無傳傳染性；；⑤一次性大大量攝入入往往發(fā)發(fā)生急性性中毒；；長(zhǎng)期少少量攝入入則發(fā)生生慢性中中毒和致致癌。至今發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的真菌菌毒素達(dá)達(dá)300種。其其中，毒毒性較強(qiáng)強(qiáng)的有黃黃曲霉毒毒素、棕棕曲霉毒毒素、黃黃綠青霉霉素、紅紅色青霉霉毒素B、青霉酸等等。黃曲霉毒毒素主要要由黃曲曲霉和寄寄生曲霉霉產(chǎn)生的的毒素，，是劇毒毒物，也也是致癌癌物，可可誘發(fā)肝肝癌。已已確定結(jié)結(jié)構(gòu)的黃黃曲霉毒毒素共有有20多多種，以以黃曲霉霉毒素B1毒性最大大，致癌癌性最強(qiáng)強(qiáng)，穩(wěn)定定性最高高。黃曲曲霉毒素素污染食食物的范范圍很廣廣，包括括糧食、、油、蔬蔬菜、豆豆類、煙煙草、肉肉類、乳乳品、水水果等，，其中以以花生、、花生油油、玉米米、棉籽籽餅粉、、棕櫚仁仁、可可可豆、大大米、小小米等較較常見，，污染最最重的是是花生、、花生油油和玉米米。預(yù)防黃曲曲霉毒素素污染的的主要措措施：降降低含水水量，降降低相對(duì)對(duì)濕度，，充CO2降低氧量量，使用用化學(xué)藥藥劑等。。4.藻藻類毒素素（1）甲甲藻甲甲藻是藻藻類中對(duì)對(duì)人類威威脅最大大的藻種種，它產(chǎn)產(chǎn)生的毒毒素對(duì)人人類有劇劇毒。產(chǎn)產(chǎn)生毒素素的甲藻藻主要是是膝溝藻藻屬的種種類，海海洋赤潮潮中的甲甲藻多為為此屬。。（2）藍(lán)藍(lán)細(xì)菌淡淡水水中藍(lán)細(xì)細(xì)菌產(chǎn)生生的毒素素主要使使魚類、、家畜、、水鳥等等致死。。（3）金藻海水中金金藻綱產(chǎn)產(chǎn)生的毒毒素可使使魚類大大量死亡亡。二、氣味代謝物物從放線菌產(chǎn)產(chǎn)生的土腥腥味物質(zhì)中中分離到土土腥素（或或土臭味素素）。土腥腥素是一種種透明的中中性油，相相對(duì)分子質(zhì)質(zhì)量182，嗅閾值值極低＜0.2mg/L。。具有土腥味味的魚肉中中也可檢出出土腥素，，魚肉的味味閾值為0.6μg/100kg魚肉。其他引起環(huán)環(huán)境污染的的微生物氣氣味代謝物物有氨、胺胺、硫化氫氫、硫醇、、（甲基））吲哚、糞糞臭素、脂脂肪、酸、、醛、醇、、脂等。三、酸性礦水酸性礦水的的形成：化化學(xué)氧化和和生物（耐耐酸細(xì)菌））氧化。FeS———﹥FeSO4+H2SO4FeSO4硫桿菌﹥Fe2(SO4)3FeS+Fe2(SO4)3——﹥FeSO4+SS硫桿菌﹥H2SO4酸性廢水的的危害：隨隨水滲漏或或順河道擴(kuò)擴(kuò)散，污染染農(nóng)田、水水渠、河流流，破壞自自然生態(tài)、、生物群落落、毒害魚魚類、影響響人類生活活。酸性廢水的的治理措施施：投加大大量纖維素素，造成缺缺氧環(huán)境，，促進(jìn)反硫硫化作用的的產(chǎn)生；投投加抗微生生物的藥劑劑（α-酮酸類、羧羧酸類），，抑制硫桿桿菌的活性性。加石灰灰提高pH，使硫酸成為為硫酸鈣沉沉淀；開采采后層層覆覆蓋，避免免酸性礦水水形成。四、汞的生生物甲基化化排入環(huán)境的的汞大多為為無機(jī)汞（（元素汞和和汞離子）），經(jīng)過微微生物的甲甲基化作用用后，形成成的甲基汞汞毒性增強(qiáng)強(qiáng)，使汞的的危害大大大加劇。是是水俁病的的主要原因因。能形成甲基基汞的厭氧氧細(xì)菌有產(chǎn)產(chǎn)甲烷菌、、匙形梭菌菌；好氧細(xì)細(xì)菌有熒光光假單胞菌菌、草分枝枝桿菌、大大腸埃希氏氏菌、產(chǎn)氣氣腸桿菌、、巨大芽孢孢桿菌等；；真菌中有有粗糙脈孢孢霉、黑曲曲霉、短柄柄帚霉以及及釀酒酵母母等。汞的生物物甲基化化往往與與甲基鈷鈷胺素有有關(guān)。甲甲基鈷胺胺素即VB12——甲基傳遞遞體。（1）汞汞的非酶酶促甲基基化在在中性性水溶液液中，以以甲基鈷鈷胺素作作為甲基基供體，，汞可被被轉(zhuǎn)化為