天然水體中的為微生物污染2課件

水體微生物環(huán)境污染化學(xué)主要內(nèi)容第一節(jié)天然水體的微生物

第二節(jié)污染水體的微生物第三節(jié)水體富營(yíng)養(yǎng)化第四節(jié)水體污染的微生物監(jiān)測(cè)一.天然水體中微生物地球上的水體海水，占地表水體97%，所含微生物稱海洋微生物淡水，主要討論湖泊和河流所含微生物稱淡水微生物水體微生物來(lái)源1水體固有的微生物2來(lái)自土壤的微生物3人類活動(dòng)產(chǎn)生的微生物4來(lái)自空氣的微生物數(shù)量：105～106個(gè)/ml分布的特點(diǎn)：離海面10～50m深處數(shù)量最多，約109個(gè)/ml（藻類在此生長(zhǎng)繁殖，為細(xì)菌提供了有機(jī)質(zhì)）海底

近海底（海灣、海港）：有機(jī)質(zhì)多，約107～108個(gè)/ml

遠(yuǎn)海底：107～108個(gè)/ml（3）海水中細(xì)菌的數(shù)量、分布淡水微生物的種類及在水中的分布受到水的類型、有機(jī)質(zhì)的含量等因素影響。在潔凈的湖泊和水庫(kù)蓄水中，因有機(jī)物含量低，微生物數(shù)量也很少（10～1000/ml）。淡水微生物的共同特征：1能在低營(yíng)養(yǎng)物濃度下生長(zhǎng)2微生物是可以游動(dòng)的3表面積和體積比大（柄細(xì)菌），有效吸收營(yíng)養(yǎng)天然水中還有一些低等藻類生物，以硅藻數(shù)量最大，此外還有各種原生動(dòng)物。淡水微生物（1）江河水微生物數(shù)量和類群決定于江河通過(guò)的土壤類型。流動(dòng)很慢的小河、小溪（淺水）：連成絲狀的單細(xì)胞藻類鐵、硫細(xì)菌化能自養(yǎng)性細(xì)菌絲狀真菌（壺菌、水綿、水霉屬）流動(dòng)很大的水域：（1）表層：細(xì)菌如芽胞桿菌、無(wú)芽胞小桿菌等；放線菌如鏈霉菌、諾卡氏菌；真菌以絲狀水生真菌為主。（2）底層（河底污泥）：細(xì)菌如芽胞桿菌；放線菌如鏈霉菌；真菌如酵母菌。天然淡水生物系統(tǒng)中微生物的主要功能降解死的有機(jī)物，釋放無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物同化可溶性有機(jī)物重新進(jìn)入食物鏈無(wú)機(jī)元素循環(huán)進(jìn)行光能自養(yǎng)和化能自養(yǎng)作為原生動(dòng)物食物，大面積深湖中的主要初級(jí)生產(chǎn)者天然水體微生物環(huán)境效應(yīng)——水體自凈水體自凈即經(jīng)過(guò)水體的物理、化學(xué)與生物的作用，使污水中污染物的濃度得以降低，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，水體往往能恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)，并在微生物的作用下進(jìn)行分解，從而使水體由不潔恢復(fù)為清潔，這一過(guò)程稱為水體的自凈過(guò)程物理作用包括可沉性固體逐漸下沉，懸浮物、膠體和溶解性污染物稀釋混合，濃度逐漸降低。其中稀釋作用是一項(xiàng)重要的物理凈化過(guò)程化學(xué)作用污染物質(zhì)由于氧化、還原、酸堿反應(yīng)、分解、化合、吸附和凝聚等作用而使污染物質(zhì)的存在形態(tài)發(fā)生變化和濃度降低生物作用各種生物（藻類、微生物等）的活動(dòng)特別是微生物對(duì)水中有機(jī)物的氧化分解作用使污染物降解。它在水體自凈中起非常重要的作用水體自凈進(jìn)入水體有機(jī)物不多，其耗氧量沒(méi)有超過(guò)水體中氧的補(bǔ)充量，溶解氧始終保持在一定的水平上，表明水體有自凈能力，水體迅速恢復(fù)原狀。分解產(chǎn)物：H2O、CO2、NO3、SO42-。如有機(jī)物多，溶解氧來(lái)不及補(bǔ)充，水體中溶解氧迅速下降，導(dǎo)致缺氧甚至無(wú)解，有機(jī)物轉(zhuǎn)而進(jìn)行厭氧分解。分解產(chǎn)物NH3、H2S、CH4,使水質(zhì)惡化。微生物降解作用：可以除去水體、固體廢物、廢氣等介質(zhì)內(nèi)的有機(jī)污染物，達(dá)到無(wú)害化的目的。微生物降解是有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的最重要的環(huán)境過(guò)程之一，是影響污染物的歸宿和環(huán)境效應(yīng)的最主要因素。根據(jù)圖得知：清潔區(qū)：溶解氧持于平衡狀態(tài)；分解區(qū)：溶解氧降低，大氣中氧又不能即使補(bǔ)充，氧垂直線開(kāi)始下降，有好氧分解轉(zhuǎn)化為厭氧分解。腐化區(qū)：水中溶解氧由小增大（水底中氧化過(guò)程結(jié)束，達(dá)到有機(jī)化，有機(jī)物完全分解）。清潔區(qū)：水體恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。在水體自凈過(guò)程中可作為指示生物的生物種類很多，包括細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、輪蟲(chóng)浮游甲殼動(dòng)物、底棲動(dòng)物（寡毛類的顫體蟲(chóng)）、軟體動(dòng)物和植物水生昆蟲(chóng)等

流經(jīng)城市的河水、港口附近的海水、滯留的池水以及下水道的溝水中，由于流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工業(yè)廢水等，因此有機(jī)物的含量大增，同時(shí)由于降水、土壤沖刷也夾入了大量外來(lái)的腐生細(xì)菌，使水體中微生物尤其是細(xì)菌和原生動(dòng)物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量達(dá)到107～108個(gè)。其中數(shù)量最多的無(wú)芽胞革蘭氏陰性細(xì)菌，如proteus(變形桿菌屬)、E.coli、Enterobacteraerogenes（產(chǎn)氣腸桿菌）和Alcaligenes（產(chǎn)堿桿菌屬）等，還有各種Bacillus（芽胞桿菌屬）、Vibrio（弧菌屬）和Spirillum（螺菌屬）等的一些種。原生動(dòng)物有纖毛蟲(chóng)類、鞭毛蟲(chóng)類和根足蟲(chóng)類。二.污染水體的微生物病毒主要包括有脊髓灰質(zhì)炎病毒、柯薩基病毒及人腸細(xì)胞病變孤兒病毒，還有腺病毒、呼腸孤病毒和肝炎病毒等。這些病毒一般存在于病人腸道，通過(guò)糞便污染水體，最后危害人體。

細(xì)菌是污染水體的主要污染物，它包括腸道細(xì)菌（大腸菌群、結(jié)核桿菌等）和病原菌（沙門(mén)氏菌、霍亂孤菌、結(jié)核菌等。這些細(xì)菌可導(dǎo)致人體患各種急性傳染病。

寄生蟲(chóng)主要包括溶組織阿米巴、麥地那線蟲(chóng)、血吸蟲(chóng)以及腸道的鉤蟲(chóng)、蛔蟲(chóng)、鞭蟲(chóng)、蟯蟲(chóng)、豬條絳蟲(chóng)、牛肉絳蟲(chóng)等它們通過(guò)動(dòng)物或病人的糞便污染水體，再通過(guò)污染的水體、土壤等途徑傳。

污染水體的微生物病毒

細(xì)菌寄生蟲(chóng)三，水體富營(yíng)養(yǎng)化定義定義水體富營(yíng)養(yǎng)化是指氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、內(nèi)海、港灣、河口等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚(yú)類及貝、蝦等生物大量死亡，淡水水體發(fā)生“水華”或“水花”，海洋發(fā)生“赤潮”的現(xiàn)象。富營(yíng)養(yǎng)化的形成

天然水體富營(yíng)養(yǎng)化：在自然條件下，湖泊從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過(guò)渡到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，非常緩慢。

人為水體富營(yíng)養(yǎng)化：人為排放含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化則可以在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)

形成富營(yíng)養(yǎng)化的影響因素①營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：20到30種營(yíng)養(yǎng)元素，藻類分子式C106H263O119N16P1大量營(yíng)養(yǎng)元素分別為C、H、O、N、P，N、P為制約藻類生長(zhǎng)的限制因子。注：在大多內(nèi)陸湖泊中，因有固氮藍(lán)細(xì)菌，磷常成為富營(yíng)養(yǎng)化的限制因子，在海洋中，N與P重要性相當(dāng)②季節(jié)與水溫：中溫型微生物，藻類在夏季徒長(zhǎng)，上下兩層，上層容易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化。③光照：必要條件引起富營(yíng)養(yǎng)化的優(yōu)勢(shì)藻在富營(yíng)養(yǎng)化的水體中出現(xiàn)的生物主要是微型藻類。造成赤潮的藻類有60多種：主要是裸甲藻屬、膝溝藻屬、多甲藻屬；造成水華的藻類主要為藍(lán)細(xì)菌，有20多種，其次為硅藻。注：富營(yíng)養(yǎng)化階段，藻類種類減少而個(gè)體猛增。

內(nèi)源污染源

底泥及沉積物底泥及沉積物含有一定量的氮磷物質(zhì)，可以通過(guò)溶解進(jìn)入水體，形成氮磷的二次污染。底泥是湖泊的重要組成部分，其含有大量的營(yíng)養(yǎng)元素有機(jī)碳、氮和磷，以及活潑元素鐵、錳和硫，在有的湖泊氮磷的90%分布在底泥中。嚴(yán)重污染的湖泊水體都已沉積了大量的淤泥，這些淤泥包含著歷年積存的各種有害有毒污染物。隨著湖泊條件的變化，經(jīng)常引起底泥中氮磷的吸收和釋放，對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化有著非常重要作用。根據(jù)調(diào)查研究，杭州西湖沉積物每年磷的釋放量達(dá)到1.3t，幾乎相當(dāng)于年入湖磷負(fù)荷量的41%；安徽巢湖沉積物磷的釋放量220t左右，是入湖磷負(fù)荷量的21%。因此底泥作為“內(nèi)污染源”的作用是不容低估的。

1.水華的出現(xiàn)使水味變得腥臭難聞，降低水體的透明度，增加濁度。水面被藻類遮蓋，陽(yáng)光難以進(jìn)入，嚴(yán)重抑制了深層水體的光合作用，降低溶解氧2.部分藻類還能分泌藻毒素，引起鳥(niǎo)類、牛、羊等動(dòng)物中毒，富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)水體生態(tài)和人們生活造成很大影響，對(duì)于那些依靠富營(yíng)養(yǎng)化水體為飲用水源的城市來(lái)說(shuō)，情況尤為嚴(yán)重3.水中的藻類會(huì)大大提高化學(xué)需氧量、生物需氧量、懸浮固體等的濃度，增加水處理負(fù)擔(dān)。藻類在過(guò)濾時(shí)會(huì)堵塞濾料，在氯化消毒時(shí)產(chǎn)生三鹵甲烷等有毒副產(chǎn)物。藻類代謝物如糖酸等在混凝過(guò)程中與混凝劑反應(yīng)，降低處理效果，增加混凝劑用量，而生成的絡(luò)合物又會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)腐蝕。藻毒素不能以常規(guī)方法去除。因此，富營(yíng)養(yǎng)化水體作飲用水源會(huì)嚴(yán)重影響水廠的工藝運(yùn)行、腐蝕管網(wǎng)、惡化出水水質(zhì)水體富營(yíng)養(yǎng)化危害（1）制訂營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。（2）根據(jù)湖泊水環(huán)境磷容量，實(shí)施總量控制。

（3）實(shí)施截污工程或者引排污染源。

（4）合理使用土地，最大限制地減少土壤侵蝕、水土流失與肥料流失。1控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入2減少內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷1生物性措施

生物性措施是指利用水生生物吸收利用氮、磷元素進(jìn)行代謝活動(dòng)這一自然過(guò)程達(dá)到去除水體中氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)目的的方法。它的最大特點(diǎn)是投資省，有利于建立合理的水生生態(tài)循環(huán)。2工程性措施工程性措施主要包括挖掘底泥沉積物、進(jìn)行水體深層曝氣、注水沖稀等。3化學(xué)方法

這類方法包括凝聚沉降和用化學(xué)藥劑殺藻等。3去除營(yíng)養(yǎng)物城市生活污水及某些工業(yè)廢水中含有較高濃度的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，一部分氮、磷能夠通過(guò)二級(jí)生化處理過(guò)程被微生物去除，利用生物法進(jìn)行脫氮除磷是一種比較適用的方法。但由于城市污水中的氮、磷濃度往往要比活性污泥生長(zhǎng)所需要的濃度高出2～5倍，所以污水中僅有30%～50%的氮和磷被活性污泥去除，余下50%～70%的氮和磷將隨二次廢水排出。利用物理化學(xué)方法去除污水中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以采用以下方法：（1）鐵鹽凝聚沉降法（2）鋁離子交換法（3）石灰凝聚與氨氣提法水體富營(yíng)養(yǎng)化

針對(duì)藻毒素常見(jiàn)的幾種處理方法以促進(jìn)羥基自由基（·OH）生成為目的的過(guò)程紫外光照降解氯、臭氧、高錳酸鹽投加活性炭高級(jí)氧化技術(shù)紫外光降解法化學(xué)氧化法活性炭吸附法為綠水青山不懈努力第四節(jié)水體污染中的微生物監(jiān)測(cè)生物監(jiān)測(cè)

是一個(gè)利用生物對(duì)環(huán)境污染所發(fā)出的各種信息來(lái)判斷環(huán)境污染狀況的過(guò)程。生物長(zhǎng)期生活于自然環(huán)境中，不僅能夠?qū)Χ喾N污染作出綜合反映，也能對(duì)污染的歷史狀況作出反映。因此，生物監(jiān)測(cè)取得的結(jié)果具有重要的參考價(jià)值。微生物監(jiān)測(cè)是生物監(jiān)測(cè)重要組成部分具有其獨(dú)特的作用水體中的微生物檢測(cè)

糞便污染指示菌

意義：人畜糞便中攜帶有大量致病性微生物。如果將這類污染物排人水體，就可能引起各種腸道疾病和某些傳染病的暴發(fā)流行。因此，對(duì)水體的糞便污染狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有重要意義由于水中的致病菌少，直接檢測(cè)也很困難，即使檢測(cè)結(jié)果陰性，也不能保證水中不含致病微生物。因此，在水質(zhì)衛(wèi)生學(xué)檢查中，通常采用易檢出的腸道細(xì)菌作為指示菌，取代對(duì)病原菌的直接檢測(cè)。第四節(jié)水體污染中的微生物監(jiān)測(cè)腸道細(xì)菌中的大腸菌群是普遍采用的糞便指示菌。在水質(zhì)衛(wèi)生學(xué)檢查的結(jié)果中，常用“大腸菌群指數(shù)”和“大腸菌群值”作指標(biāo)。大腸菌群指數(shù)是指每L水中所含的大腸菌群細(xì)菌的個(gè)數(shù)。大腸菌群值則是指檢出一個(gè)大腸菌群細(xì)菌的最少水樣量（ml數(shù)）。兩者間的關(guān)系可表示為：大腸菌群值=1000／大腸菌群指數(shù)我國(guó)飲用水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，大腸菌群指數(shù)不得大于3，大腸菌群值不得小于333ml。

意義：自然水體中的腐生細(xì)菌數(shù)與有機(jī)物濃度成正比。因此，測(cè)得腐生細(xì)菌數(shù)或腐生細(xì)菌數(shù)與細(xì)菌總數(shù)的比值，即可推斷水體的有機(jī)污染狀況。

研究證明，這種推斷與實(shí)測(cè)結(jié)果十分吻合。根據(jù)水體中腐生細(xì)菌的數(shù)量，可以將水體劃分為多污帶、中污帶和寡污帶。按照腐生細(xì)菌數(shù)與細(xì)菌總數(shù)的比值，則可以把水體分為α-腐生帶、β-腐生帶和多-腐生帶，由此推得水體中的有機(jī)污染狀況。有機(jī)污染指示菌第四節(jié)水體污染中的微