微生物對環(huán)境的污染與危害

關(guān)于微生物對環(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、水庫對人類生產(chǎn)和生活影響最大。第2頁,共31頁，2024年2月25日，星期天水體富營養(yǎng)化特征：DO先↑而后↓；C、N、P含量↑；藻類由硅藻占優(yōu)勢變成由綠藻、藍(lán)藻占優(yōu)勢；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）。第3頁,共31頁，2024年2月25日，星期天一、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）光照第4頁,共31頁，2024年2月25日，星期天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/mL，葉綠素a（藻類生長量的標(biāo)志）大于10mg/m3。第5頁,共31頁，2024年2月25日，星期天二、引起富營養(yǎng)化的優(yōu)勢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。第6頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、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)馕丁⒂绊懢坝^。6.水體沼澤化沉積作用。7.危害供水第7頁,共31頁，2024年2月25日，星期天四、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。帶內(nèi)土地應(yīng)當(dāng)退地還湖。第8頁,共31頁，2024年2月25日，星期天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，裝袋拖掛于船后或直接噴灑。藥劑用量最好經(jīng)試驗確定。（3）充氧曝氣法：利用機械攪拌或強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，消除二次污染機會。（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9頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第二節(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)生的氣溶膠上第10頁,共31頁，2024年2月25日，星期天2、空氣微生物污染的防治措施（1）加強通風(fēng)換氣（2）空氣過濾（3）空氣消毒①紫外線照射②化學(xué)藥品消毒法第11頁,共31頁，2024年2月25日，星期天二、水中的病原微生物1、水中的病原微生物種類水中常見的病原體有：傷寒桿菌、痢疾桿菌、致病性大腸桿菌、鼠疫桿菌、霍亂弧菌、脊髓灰質(zhì)炎病毒、甲型肝炎病毒等。2、水中微生物污染的防治措施（1）污水的處理排放前污水應(yīng)加氯消毒或加明礬、石灰、鐵鹽等絮凝劑后再砂濾，可除出大部分的病毒及病原菌。對于由污水而成的再生水，通常用石灰作絮凝劑，使水維持較高的堿性（pH＞11.5），并接觸1h以上，則病毒的殺滅率可達(dá)到99.9％。（2）認(rèn)真做好水源的衛(wèi)生防護(hù)圍繞水源確定防護(hù)地帶，建立相應(yīng)的衛(wèi)生制度，使水源、水處理措施、輸水總管等不受污染，從而保證良好的生活飲用水。第12頁,共31頁，2024年2月25日，星期天（3）生活飲用水消毒自來水廠常用的方法有加氯消毒、臭氧消毒和紫外線消毒。

——目前最常用的是加氯消毒。

A、加氯消毒原理：Cl2+H2O=HOCl+H+Cl

HOCl=H++OCl-

HOCl和OCl-都有氧化能力

生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)：

氯接觸30min后,游離性余氯不應(yīng)低于0.3mg/L。集中式給水處理廠的出廠水除符合上述要求外,管網(wǎng)末梢的水的游離性余氯不應(yīng)低于0.05mg/L。

第13頁,共31頁，2024年2月25日，星期天B、微電解消毒原理：1）微電解H2O產(chǎn)生活性氧（如02-、OH-）和H+。

02-和OH-具有強氧化能力，可殺死細(xì)菌及藻類。

2）活性氧還可與水中氯離子作用生成HOC1，更增強了殺菌能力。

3）活性氧還可氧化水中的NH3和N02-為NO3-。

適應(yīng)水體：H202可用于凈化程度高的飲用水消毒，尤其是桶裝飲用水因為細(xì)菌數(shù)量極少，

H202可起到抑菌和保質(zhì)作用。第14頁,共31頁，2024年2月25日，星期天C、臭氧消毒干燥空氣放電時，部分氧氣即轉(zhuǎn)化為臭氧，濃度可達(dá)25mg/L左右。與加氯消毒相比，水的臭氧消毒還有幾個優(yōu)點：1）不會造成異臭異味2）提高溶解氧量3）氧化有機物等4）目前尚未發(fā)現(xiàn)有害人體健康的產(chǎn)物。缺點：沒有余量，也就沒有后續(xù)的殺菌能力。鑒于加氯消毒可能產(chǎn)生致癌有機物，用臭氧氧化代替水廠中的濾前加氯和污水廠中的加氯消毒是可取的。

第15頁,共31頁，2024年2月25日，星期天D、紫外線消毒1）紫外線消毒的機理有二：①短波射線一般有改變細(xì)胞組成的作用，從而促使細(xì)胞因突變而死亡；②紫外線的照射改變核酸分子的結(jié)構(gòu)從而殺死細(xì)菌。2）紫外線由紫外燈發(fā)出，有效波長在200～300nm之間

3）優(yōu)點：紫外線照射是物理方法，經(jīng)過消毒的水化學(xué)性質(zhì)不變，不會產(chǎn)生臭味和有害健康的產(chǎn)物。4）缺點：因懸浮物和有機物干擾殺菌效果和費用較高，所以只適用于少量清水的消毒，如優(yōu)質(zhì)水及純水的消毒

第16頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)微生物代謝物與環(huán)境污染

一、微生物毒素與食品污染1.細(xì)菌毒素

2.

放線菌毒素

3.真菌毒素

4.藻類毒素

第17頁,共31頁，2024年2月25日，星期天1.細(xì)菌毒素可分為內(nèi)毒素與外毒素。內(nèi)毒素是微生物細(xì)胞的組分，通常為細(xì)胞壁的某一成分，只有當(dāng)菌體裂解或融溶時才能釋放。外毒素由微生物合成后，分泌到細(xì)胞外面。外毒素的毒力強于內(nèi)毒素，但不耐高溫。常見的外毒素有白喉毒素、破傷風(fēng)毒素、霍亂腸毒素、肉毒毒素、葡萄球菌腸毒素等。

第18頁,共31頁，2024年2月25日，星期天（1）肉毒毒素是由肉毒梭菌產(chǎn)生的外毒素，是一種極強的神經(jīng)毒，主要作用于神經(jīng)和肌肉的連接處及植物神經(jīng)末梢，阻礙神經(jīng)末梢乙酰膽堿的釋放，導(dǎo)致肌肉收縮不全和肌肉麻痹。肉毒毒素屬劇毒物，1mg可以殺死100萬只豚鼠。此毒素對熱極不穩(wěn)定，經(jīng)80℃、30min或100℃、10~20min可完全破壞。腸道中蛋白分解酶不能分解此毒素。肉毒梭菌是革藍(lán)氏陽性菌，產(chǎn)芽孢，能運動，專性厭氧，可侵染水果、蔬菜、魚、肉、罐頭、香腸等食品。預(yù)防肉毒中毒可把食品保存在pH﹥4.5，或鹽分﹥10%或溫度﹤3

℃的條件下。罐頭食品需經(jīng)121℃高壓滅菌，以殺死芽孢。

第19頁,共31頁，2024年2月25日，星期天（2）葡萄球菌腸毒素是由金黃色葡萄球菌的產(chǎn)毒菌株產(chǎn)生的外毒素，可引起食物中毒。當(dāng)腸道吸收了該毒素后，在2~6h之內(nèi)即可引起惡心嘔吐等急性腸胃病癥狀。毒性較弱，較少致命。金黃色葡萄球菌為革蘭氏陽性、不產(chǎn)芽孢的球狀菌。該毒素用一般的烹飪方法不能破壞，需經(jīng)100

oC，2h處理方可破壞。因此預(yù)防中毒的方法是，防止一切污染該菌的機會。

第20頁,共31頁，2024年2月25日，星期天2.放線菌毒素如鏈霉菌屬放線菌產(chǎn)生的放線菌素，可使大鼠產(chǎn)生腫瘤。

第21頁,共31頁，2024年2月25日，星期天3.真菌毒素是指以霉菌為主的真菌代謝活動所產(chǎn)生的毒素。真菌毒素致病有下幾個特點：①中毒常與食物有關(guān);②發(fā)病有季節(jié)性或地區(qū)性；③不產(chǎn)生抗體，也不能免疫；④患者無傳染性；⑤一次性大量攝入往往發(fā)生急性中毒；長期少量攝入則發(fā)生慢性中毒和致癌。第22頁,共31頁，2024年2月25日，星期天至今發(fā)現(xiàn)的真菌毒素達(dá)300種。其中，毒性較強的有黃曲霉毒素、棕曲霉毒素、黃綠青霉素、紅色青霉毒素B、青霉酸等。第23頁,共31頁，2024年2月25日，星期天黃曲霉毒素主要由黃曲霉和寄生曲霉產(chǎn)生的毒素，是劇毒物，也是致癌物，可誘發(fā)肝癌。已確定結(jié)構(gòu)的黃曲霉毒素共有20多種，以黃曲霉毒素B1毒性最大，致癌性最強，穩(wěn)定性最高。黃曲霉毒素污染食物的范圍很廣，包括糧食、油、蔬菜、豆類、煙草、肉類、乳品、水果等，其中以花生、花生油、玉米、棉籽餅粉、棕櫚仁、可可豆、大米、小米等較常見，污染最重的是花生、花生油和玉米。預(yù)防黃曲霉毒素污染的主要措施：降低含水量，降低相對濕度，充CO2降低氧量，使用化學(xué)藥劑等。

第24頁,共31頁，2024年2月25日，星期天4.藻類毒素（1）甲藻甲藻是藻類中對人類威脅最大的藻種，它產(chǎn)生的毒素對人類有劇毒。產(chǎn)生毒素的甲藻主要是膝溝藻屬的種類，海洋赤潮中的甲藻多為此屬。（2）藍(lán)細(xì)菌淡水中藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)生的毒素主要使魚類、家畜、水鳥等致死。（3）金藻

海水中金藻綱產(chǎn)生的毒素可使魚類大量死亡。第25頁,共31頁，2024年2月25日，星期天二、氣味代謝物從放線菌產(chǎn)生的土腥味物質(zhì)中分離到土腥素（或土臭味素）。土腥素是一種透明的中性油，相對分子質(zhì)量182，嗅閾值極低＜0.2mg/L。具有土腥味的魚肉中也可檢出土腥素，魚肉的味閾值為0.6μg/100kg魚肉。其他引起環(huán)境污染的微生物氣味代謝物有氨、胺、硫化氫、硫醇、（甲基）吲哚、糞臭素、脂肪、酸、醛、醇、脂等。第26頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、酸性礦水

酸性礦水的形成：化學(xué)氧化和生物（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酸性廢水的危害：隨水滲漏或順河道擴散，污染農(nóng)田、水渠、河流，破壞自然生態(tài)、生物群落、毒害魚類、影響人類生活。第27頁,共31頁，2024年2月25日，星期天酸性廢水的治理措施：投加大量纖維素，造成缺氧環(huán)境，促進(jìn)反硫化作用的產(chǎn)生；