污染控制微生物学试卷2004(哈工大)答案

2004年秋季污染控制微生物试题A答案

一、填空（0.5分×40）

1.微生物一词并非（生物分类学上）的专用名词，而是指所有（形体微小）、（结构较为简单），一般须借助光学显微镜甚至电子显微镜才能观察到的低等生物的（统称），包括病毒、（原核生物）、（真菌）、（单细胞藻类）以及（原生动物）和（后生动物）等。这些微小生物通常不能被（肉眼）直接分辨，而必须借助（光学显微镜）甚至（电子显微镜）才能观察到。

2. 微生物具有多种特点，主要体现在（体积微小，结构简单）、（分布广泛，种类繁多）、（繁殖速度快，代谢强度高）、（适应能力强，易于培养）、（易变异）等方面。

3.无论是动、植物病毒或噬菌体，其增殖过程基本相同，大致分为（吸附）、（侵入和脱壳）、（生物合成）、（装配与释放）等一系列的连续步骤。

4. 细菌细胞的基本结构主要包括（细胞壁）、（细胞质膜）、（细胞质）、（核质）及（内含物）等。有些细菌还可能有（荚膜）、（芽孢）和（鞭毛）等特殊结构。

5. 革兰氏染色法为（复）染色法，其主要步骤是：先用碱性染料（结晶紫）染色，再加（碘液）媒染，然后用（酒精）脱色，最后以（复染液——沙黄或蕃红）复染。凡呈紫色者，称为（革兰氏阳性）细菌；凡呈红色者，称为（革兰氏阴性）细菌。

6. 有机废水的厌氧生物处理，主要依靠（产酸发酵菌群）、（产氢产乙酸菌群）、（同型产乙酸菌群）和（产甲烷菌群）等四大类群微生物作用完成的。

二、术语解释（3分×8）

1. 温和性噬菌体：噬菌体侵染寄主细胞后并不总是呈现裂解反应。当噬菌体侵入细菌后，细菌不发生裂解而能继续生长繁殖，这种反应称为溶原性反应，这种噬菌体称为温和性噬菌体。

2. 菌胶团：产生荚膜与粘液层的细菌，相互粘连在一起，形成具有一定形态的细菌集团，具有共同的粘液层，内含许多细菌。

3.质粒：质粒是指独立于染色体外，存在于细胞质中，能自我复制，由共价闭合环状双螺旋DNA分子所构成的遗传因子。其相对分子质量较细菌染色体小，每个菌体内有一个或几个，也可能有很多个质粒。

4. 选择培养基：根据所要筛选微生物的特殊营养需求而配制的，只适合目标微生物的生长繁殖而不利于其他微生物生长的培养基。

5. 生态位：生态位是指每个种群受群落中生态因子限定的空间地位及其功能作用。

6. 水体自净：水体自净是指水体在接纳了一定量的污染物后，通过物理的、化学的和水生生物(微生物、动物和植物)等因素的综合作用下得到净化，水质恢复到受污染前的水平和状态的现象。

7．限制因子：生态因子与微生物间的相互作用是相当繁杂的，对于一个特定的生境，在诸因子中，必有一个或几个因子在特定条件下起主导作用，即该因子的改变将影响微生物个体的生长、繁殖，以及引起生物种群或群落的改变，这种因子可称为限制因子。

8．生物修复：有毒有害的有机污染物不仅(由于工业废水的排放)存在于地表水中，而且更广泛地存在于土壤、地下水和海洋中。利用生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而去除或消除环境污染的一个受控或自发进行的过程，称为生物修复。

三、简答（5分×6）

1. 细菌细胞膜的主要生理功能有哪些？

主要表现以下几个方面：①起渗透屏障作用并进行物质转运，细胞膜上特殊的渗透酶和载体蛋白能选择性地转运可溶性的小分子有机化合物及无机化合物，控制营养物、代谢产物进出细胞；②参与细胞壁的合成，例如在细菌细胞膜上簇在这载体脂类，这类物质与细胞壁中肽聚糖的合成有关；③在细菌细胞膜上存在电子传递体系，参与能量的产生；④细菌细胞膜还与DNA复制后的分离有关；⑤与细胞运动有关，如细菌鞭毛的基粒就位于细胞膜上。

2. 微生物的营养类型是根据什么划分的？各有什么特点？

根据微生物生长时所需碳素来源，可将微生物分为自养微生物和异养微生物。能够以CO2或碳酸盐作为惟一碳源进行生长的微生物称为自养型微生物；反之，称为异养型微生物。根据微生物的能量来源，可将微生物分为光能营养型微生物和化能营养型微生物。依靠光作为能源进行生长的微生物称为光能营养型微生物；依靠物质氧化过程中放出的能量进行生长的微生物称为化能营养型微生物。因此，可将微生物分为四种营养类型：光能自养型微生物、化能自养型微生物、光能异养型微生物和化能异养型微生物。

3. 试述无氧呼吸与发酵的区别。

（1）无氧呼吸：电子最终受体为含氧无机盐，产生少量能量，属有氧代谢；

（2）发酵：电子最终受体为底物降解过程中的中间产物，产生少量能量，属

无代谢；

4. 废水生物处理的基本原理是什么？

废水生物处理过程可归纳为四个连续进行的阶段，即絮凝作用(在生物膜法中称做挂膜)、吸附作用、氧化作用和沉淀作用。

5. 试述有机废水生物脱氮处理的机理。

含氮有机物→好氧或厌氧微生物的脱氨作用（NH4＋）→好氧微生物的硝化作用(NO3-)→厌氧微生物的反硝化作用(N2、N2O)。

6．试述生物虑池的工作原理。

废水通过布水器均匀地分布在滤池表面，沿滤料空隙自上而下流动。在供氧充足的条件下，好氧微生物在滤料表面迅速繁殖，这些微生物又进一步吸附废水中呈悬浮、胶体和溶解状态的有机物质，并随着有机物被分解的同时，微生物也不断增长和繁殖，使生物膜厚度不断增加。当生物膜上的微生物老化或死亡，滤池中由于某些蝇类的幼虫活动以及在水流的冲刷下，生物膜将从滤料表面上脱落下来，然后随废水流出池外。

四、实验（6分）

水中细菌总数的测定是进行水质检验的必要项目之一。请说明检测水中细菌总数的倍比稀释法的基本原理和基本操作步骤。

对水样进行倍比稀释，使稀释后的水样可以在固体培养基上生长出离散的菌落，通过对菌落的计数，既可推算出单位体积水样中的细菌总数。基本操作步骤：（1）标号及水样稀释，（2）取样，（3）平板制作与培养，（4）菌落计数。（对各步骤要有简单的描述）。

五、综述题（10分）

水体富营养化会给生态环境和人类造成多方面的危害，因此水体富营养化的防治具有重要意义。造成水体富营养化的可能原因有哪些？你认为采取哪些措施和方法可以有效地控制水体富营养化的发生？

水体从贫养状态向富养状态发展，是水体生态系统演变的自然规律，在自然条件下，这一过程的发展是非常缓慢的。但由于某些原因，尤其是人类将富含氮、磷的城市生活污水和工业废水排入湖泊、河流、海洋，使受纳水体中的氮、磷等植物性营养元素过剩，导致水体中藻类过量生长，使淡水水体发生“水华”，或称“水花”，使海洋发生“赤潮”，造成水体富营养化。人类在生活和生产中排放的生活污水和食品加工、化肥、屠宰、制糖、造纸、纺织等工业废水，以及大量使用化肥的农田退水，都含有大量有机的和无机的氮、磷。这些污染物质进入水体后，在微生物作用下形成硝酸盐和磷酸盐，为藻类的生长繁殖提供了充足的营养，从而极大地加速了水体的富营养化过程。这是当今水体富营养化形成的主要原因。

控制水体富营养化最根本的措施是加强对水体生态环境的管理，制定法规，对污水排放一定要严格控制，一般应达到二级处理排放标准，并应逐渐达到深度(三级或接近三级)处理标准，以降低引起水体富营养化的限制性因子氮和磷的作用强度。如果水体一旦发生了富营养化，应采用以下方法加以治理。

（一）化学药剂控制法采用化学药剂来控制藻类的生长，对于水体面积小的水域、蓄水池、池塘等是很适用的。在化学除藻方面，应用较为广泛的是用硫酸铜来防止藻类的过度生长。硫酸铜对蓝藻尤为有效。

（二）破坏水体的分层可以通过人工搅动破坏水体的分层现象，来控制藻类生长。一般可通过强烈通气达到搅动的目的。在破坏水体分层过程中，表层水温度降低，同时使水体变混浊，影响了表层水的透光度，藻类的生长也受到了影响。经过人工搅动，也可改变藻类在湖泊中的优势种群，如经搅动后，使蓝细菌群体减少，而绿藻数目相对增加。

（三）藻类的生物学控制（1）利用藻类病原菌控制藻类生长。这种方法是在湖、河中接种寄生于藻类的细菌，以抑制藻类的国度生长。（2）利用病毒控制藻类的生长。从现有的研究成果分析，藻类病原微生物能引起藻类较快裂解，而且寄主范围广，藻类对此的抗性也较低，所以利用藻类病原微生物来控制藻类过度生长繁殖的方法是可取的。

（四）藻类的生态学控制生态防治法是指运用生态学原理，利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动的过程，以达到去除营养元素的目的。其优点是投资少，有利于建立合理的水生生态循环。

（五）工程控制措施通过工程措施控制水体富营养化的方法，包括底泥沉积物的挖掘、水体深层曝气、引水稀释以及在底泥表面敷设固定层等。

六、讨论题（10分）

现有的废水处理工艺大都是对水体自净作用的加强。试述河流在接纳污水后的自净过程，并讨论河流自净过程对污水处理的指导意义。

水体自净过程大致经历如下几个阶段：①有机污染物排入水体后被水体稀释，有机和无机固体物沉降至河底。②水体中好氧细菌利用溶解氧把有机物分解为简单有机物和无机物，并用以构建自身有机体，水中溶解氧被大量消耗而急速下降以至为零，此时鱼类绝迹，原生动物、轮虫、浮游甲壳动物死亡，厌氧细菌大量繁殖，对有机物进行厌氧分解。③有机污染物在微生物代谢作用最终被矿化，生成CO2、H2O、PO43-、NH4+和H2S等，而NH4+和H2S等有可在硝化细菌和硫化细菌作用下，进一步被氧化为稳定的NO3-和SO32-。④随着水体的自净，有机物成为水体微生物生长繁殖的限制性因素，再加上诸如阳光照射、温度、pH值和毒物等其他生态因子的变化，以及生物的拮抗作用，使前一阶段大量繁殖的细菌死亡，溶解氧上升，水质变清，高等水生动物重新出现，水体恢复到污染前的状态和功能，自净过程完成。

水体自净是废水生物处理的基本原理所在，大多数废水生物处理工艺都是对水体自净过程某些作用的加强或全部作用的加强，一些新技术的出现也和水体自净规律的研究有着密切联系。

学生自身体会可以是课程相关内容的任何方面，酌情给分。