2020年第七章微生物在水体自净中的作用-2-微生物在水体自净中的参照模板
微生物在治理水体污染中的作用
微生物在治理水体污染中的作用肖薇（食品科学与工程1班生命科学学院黑龙江大学哈尔滨150080）摘要：本文简要介绍了水体富营养化的成因、水体富营养化的分类及水体富营养化的危害，揭示了微生物在水体生物修复中的作用及优点。
简要总结了近年来水体微生物修复的研究进展及微生物制剂的应用，并对今后水体生物修复系统中微生物的研究提出建议。
关键词：微生物、水体富营养化、生物修复、微生物制剂The function of Microorganism in governance Water PollutionXiao Wei(The 1st class of Food Science and Engineering, College of Life Science, Heilongjiang University,Harbin,150080)Abstract：This article introduces the reason of water eutrophication,the classification of eutrophicatio and the harm of eutrophication in brief.Reveals the microorganisms's function and advantages in water bioremediation.This paper summarized the water bioremediation study progress and the application of micro-biological daditives, and give some advices on water bioremediation system of microbes in research for the future.Key words：Microorganism、Water Eutrophication、Bioremediation、Micro-Biological Additives 正文：“50年代淘米洗菜,60年代洗衣灌溉,70年代水质变坏,80年代鱼虾绝代”是一首流传于沿淮的民谣，形象地反映了水质变迁的历程。
微生物在水体自净中的作用
• 相比较其它取代基团而言，微生物对卤素取代基往往不适应，因 而随着卤素取代基数量的增多，农药的生物可降解性大幅度下降。
水中来源：农田土壤的灌溉水或雨水
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微生物在水体自净中的作用
• 危害：生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸变）
• 最典型的一个例子就是杀虫剂DDT（二氯二苯三氯乙烷），由于氯 代基数量大，在自然界的半衰期长达半年以上，由于DDT不溶于水 而易溶于脂肪，因而可在动物脂肪组织中堆积，并沿着食物链在逐 级向上不断积累，引起生物各种急慢性中毒。
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微生物在水体自净中的作用
2．降解机理
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•N2↑
•反硝 化
微生物在水体自净中的作用
3.典型含氮有机物的转化
• 氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈类化合物及 硝基化合物
• 水中来源：化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等。 • 危 害：生物毒害 、环境积累 A．降解这些物质的微生物 • 细 菌——紫色杆菌、假单胞菌 • 放线菌——诺卡氏菌 • 真 菌——氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌(茄科病镰刀
• 提问：为什么这些有机物难于生物降解？
• 微生物缺乏相应的水解酶
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微生物在水体自净中的作用
1. 氯苯类
• 用 途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热 载体、油墨等都含有）
• 危 害：急性中毒，是一种致癌因子（米糠油事件） • 降 解 菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌以
微生物在水体自净中的作用
• 酚也是先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解 的后半段是相同的，可表示如下
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环境水中微生物及其在水处理中的作用
环境水中微生物及其在水处理中的作用近年来，随着环境保护意识的增强，人们对于环境水质的关注度也越来越高。
而在环境水中，微生物也成为研究的热点之一。
那么，环境水中的微生物到底有什么作用呢？本文将从微生物的种类、功能和应用等多个方面来论述环境水中微生物及其在水处理中的作用。
一、环境水中微生物的种类环境水中的微生物，包括细菌、真菌、病毒、藻类等多种生物体。
其中，最常见的是细菌，它们分为好菌和坏菌两种。
好菌包括有益菌和中性菌，它们可以分解许多有害物质，将它们转化为无害物质。
同时，好菌还可以与一些有害菌竞争，从而起到净化环境的作用。
坏菌包括有毒的细菌和致病菌，它们能够繁殖并且对人体健康有危害。
病毒和真菌虽然在环境水中数量不多，但也同样会对人体健康造成影响。
藻类主要会产生蓝绿藻毒素，这是一种能够对人体中枢神经系统、肝脏、肾脏等组织带来危害的物质。
二、环境水中微生物的功能1、分解和净化环境水中的微生物可以分解任何有机或无机废物，将它们分解成更简单和更稳定的化合物。
它们源源不断地消耗着废物、有毒化合物和其他污染物。
同时，微生物还可以增加水中的氧气级，从而使污染物质的降解变得更加迅速。
2、维护生态平衡环境水中的微生物可以与其他生物之间形成一种平衡关系，从而保证了生态平衡的存在。
例如，一些细菌可以与河中的有害细菌竞争，使水中的卫生条件得到改善。
3、提供良好的水源如果水中含有有害的细菌或其他微生物，我们需要花费大量的时间和财力来将其分解。
环境水中的微生物可以起到分解和吸收废物的作用，从而净化了水源，使其更为适合人类使用。
三、环境水中微生物在水处理中的应用1、污水处理在污水处理过程中，微生物起到了非常重要的作用。
在一些污水处理技术中，如活性污泥法、好氧处理和厌氧处理等，微生物是必不可少的。
微生物在处理中负责将有机化合物降解，使污染水质得到改善，同时还能产生更多的有机物质。
在污水处理的过程中，还需要添加消毒剂来杀灭有害的微生物，以保证最终的水质符合国家标准。
第7章 水生微生态学
第一节 水体中微生物的分布
在江河湖海等淡咸水中均生存着相应的
微生物，其分布有规律性。
水体中有机物和无机物含量、光照强度、温 度、pH、盐度、渗透压、含氧量及有毒物的含 量差异很大，因而各种水域中微生物种类和数
量呈现明显的差异。
水体微生物分布易受季节影响
有机物丰度 无机物丰度 光照强度 温度 pH
在初始降解阶段，弧菌科、肠杆菌科和假单胞菌属
细菌迅速增加；
第二阶段，梭菌属细菌成为优势种类； 饵料被消耗完毕后，不动杆菌、摩拉克氏菌、假单 胞菌占优 池塘中常见的蓝细菌隶属于颤藻属、蓝纤维藻属、 鱼腥藻属、微囊藻属、席藻属等。
二、海水中微生物的分布
嗜盐，真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是 不能生长的。 海水微生物的种类和数量远超淡水微生物总量
2. 温度
0~50℃是多数水生微生物生存的温度范围，过冷或 过热能引起水体中细菌、藻类和真菌等的死亡 微生物在最低温至最高温的范围内，代谢速率随温 度升高而增大
接近于最低或最高温度时，微生物的形态会发生变 化：节杆菌属低于20℃时为G-的菌丝体，在20-26℃时 为G+的节孢子，在26 ℃以上为G+棒状形
第三节 水生微生物在生态系统中的作用
一、
微生物与 能量流、 食物链
光合作用 无机物 分解作用 有机物
生产者：从无机物合成有机物，如植物、微生物
消费者：利用有机物进行生活，如动物
分解者：分解有机物成无机物，如微生物
微生物在生态系统中的地位
1、微生物是有机物的主要分解者；
微生物最大的价值也在于其分解功能。它们分解 2、微生物是物质循环中的重要成员； 生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并 微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化 最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使 3、微生物是生态系统中的初级生产者； 合物都受到微生物的作用。在一些物质的循环中，微 光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生 用。 生物是主要的成员，起主要作用；而一些过程只有微 4、微生物是物质和能量的贮存者； 者，它们具有初级生产者所具有的二个明显特征， 生物才能进行，起独特作用；而有的是循环中的关键 微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能 即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来 5、微生物在地球生物演化中的作用； 过程，起关键作用。 量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生 源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、 微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、 物生物量，贮存着大量的物质和能量。 食物网中流动。 植物。藻类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成， 为后来动、植物出现打下基础。
微生物在水资源管理中的作用
微生物在水资源管理中的作用水是生命之源，对于人类和地球上的各种生物而言，都是至关重要的资源。
然而，水资源受到了许多因素的威胁，如污染、过度开采和气候变化等。
在水资源管理过程中，微生物发挥着不可忽视的作用。
本文将探讨微生物在水资源管理中的作用，并介绍一些相关的研究成果和应用。
一、微生物在水体净化中的作用微生物在水体净化中扮演着关键角色。
首先，微生物可以参与废水处理过程。
例如，厌氧细菌可以降解废水中的有机物质，并将其转化为无害的物质。
此外，某些细菌和藻类还可以利用废水中的氮和磷等营养物质，减少水体富营养化的现象。
通过利用微生物的特性，人们可以开发出高效且环保的废水处理技术。
其次，微生物在自然水环境中也发挥着重要作用。
水中存在着大量的微生物群落，包括细菌、藻类和真菌等。
这些微生物可以分解有机废弃物，包括植物残渣和动物尸体等，从而保持水体的生态平衡。
微生物还可以降解化学物质，如农药和化肥等，减少对水体的污染。
二、微生物在水资源保护中的作用微生物在水资源保护中发挥着重要作用。
首先，微生物可以帮助监测水体质量。
通过分析水样中的微生物群落结构和种类分布，可以评估水体的健康状况，并判断是否存在污染或其他问题。
这为水资源管理者提供了重要的参考依据，有助于制定相应的保护和治理策略。
其次，微生物还可以作为生物指示剂，用于评估水体的污染程度。
一些特定的微生物群落对于不同类型的污染物具有敏感性，通过监测和分析这些微生物的存在和数量变化，可以判断水体中特定污染物的程度。
这种方法被广泛应用于水体质量评估和重金属等有害物质的监测。
三、微生物在水资源可持续利用中的作用微生物在水资源的可持续利用中起着关键作用。
首先，微生物可以参与水资源的生物转化过程。
例如，某些微生物可以将有机废弃物转化为可用的肥料，提高土壤的肥力，促进植物生长。
此外，微生物还可以协助生物矿化过程，有助于水中有害物质的去除和固定。
其次，微生物在水资源回收和再利用中也具有重要价值。
水处理微生物学复习笔记【范本模板】
1．微生物特点：①个体微小分布广泛②种类繁多代谢旺盛③繁殖快速易于培养④容易变异有利于应用。
2．六界系统：病毒界。
原核生物界(细菌、放线菌、蓝细菌、鞘细菌、滑动细菌）。
真菌界（酵母菌、霉菌、伞菌）.原生生物界（真核藻类）。
动物界（微型后生动物）。
植物界。
分类系统：界门纲目科属种 3.微生物的特性:体积小面积大、分布广种类多、吸收多转化快、生长旺繁殖快、适应强易变异.4．①史前期:低水平阶段②初创期:1676-1861 形态描述阶段（列文虎克）③奠基期1861—1897 生理水平研究阶段巴斯德（微生物学奠基人）科赫（细菌）④发展期1897-1953 生化水平研究阶段布切尼(生物化学奠基人)⑤成熟期:分子生物学水平研究阶段（沃森克里克）二．原核微生物形态结构:（一)。
细菌.1.细胞基本形态:球状。
螺旋状。
杆状.（丝状)。
异常形态：畸形(不可恢复）。
衰退型（环境正常可以恢复）2．细胞基本结构:细胞壁（肽聚糖和脂多糖，保护细菌、选择性透过物质、为鞭毛提供运动支点、具有一定的抗原性致病性及对噬菌体的敏感性)。
细胞质膜（蛋白质、脂类、多糖、少量核酸；C膜流动镶嵌模型①维持渗透压，控制内外物质的交换；②合成C壁各种成分，与隔膜和荚膜的形成有关③是C代谢活动中心，含多种酶系统，是氧化代谢和能量产生的部位;④鞭毛的着生点）细胞质及内含物细胞核物质。
特殊结构：芽孢（只有细菌才产生,对不良环境有较强的抵抗力的休眠体）。
鞭毛.荚膜（①抗干旱；②加强细菌的致病力,使之免受宿主吞噬C吞噬；③贮存养料，补充碳源和能源④堆积某些代谢废物;⑤具有生物吸附性,可用于废水生物处理）。
黏液层。
菌胶团。
衣鞘及光合作用层片。
3．革兰氏染色原理：G（+）：C壁肽聚糖含量高,交联度高。
乙醇使肽聚糖脱水，孔径变小，通透性降低，紫色截留.G（—)：乙醇溶解脂类,孔径增大,紫色退去，被染上红色G（+）：C壁胶较厚，不分层，肽聚糖含量高,交联度高,特有磷壁酸,对青霉敏感。
微生物在水体自净中的作用
• 物理作用：稀释、沉淀
（弱）
• 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱）
• 生物作用：生物降解
（强）
水体自净速度有哪些限制因素？
• 物理？ • 流量、流速、污染物物理性质 • 化学？ • 地域、季节、天气 • 生物？ • 代谢的极限速度、生物种类、数量（营养物浓度、环
境因子） • 因此水体的自净能力是有限的。在正常情况下，水体
杂有机物的菌种，硫酸 还原菌、产甲烷菌等。
向
等气体。臭味。 3． 水 底 沉 积 许 多 由 有 机
2． 无显花植物，鱼类绝 迹。
和无机物形成的淤泥。
3． 河底淤泥中有大量寡
水面上有气泡。
毛类(颤蚯蚓)动物。*
• 颤蚯蚓是后生动物 蠕虫中的一种，与 陆地上的蚯蚓从体 态和习性上都十分 相似，他们也是环 节动物，栖息于水 底污泥中，与蚯蚓 类似吞食污泥故俗 称水蚯蚓，与蚯蚓 不同的是，他们体 表多毛。
Confining Unit
Abandoned oil w e ll
Munic ipal landfill
Ac cidental fuel spill
pond
Water table
Le aking pe troleum
tank
Le aka ge from ha zardous w as te s ite
• （二）土壤修复
• 土壤修复的研究始于20世纪70年代，80年代欧美 耗资十几亿美元至上千亿美元投入土壤修复工作， 取得较好的成果。
• 土壤的生物修复是利用土壤中天然的微生物资源 或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异性功能 菌投加到土壤中，将滞留的污染物快速降解和转 化，恢复土壤的天然功能。
微生物在水处理中的关键角色
微生物在水处理中的关键角色水是生命之源，对人类和地球生态系统至关重要。
然而，随着工业化和城市化的发展，水资源受到了严重的污染和破坏。
为了保护水资源，人类开发了各种水处理技术，其中微生物在水处理中扮演着至关重要的角色。
微生物通过各种生物化学反应，可以有效地去除水中的有机物、氮、磷等污染物质，是水处理过程中不可或缺的关键角色。
本文将探讨微生物在水处理中的关键角色，以及它们在不同水处理技术中的应用。
一、微生物在生物处理中的作用生物处理是一种利用微生物降解有机物质的水处理技术。
在生物处理过程中，微生物通过吸附、吸附、降解等方式，将水中的有机物质转化为无害的物质，从而净化水质。
微生物在生物处理中的作用主要包括以下几个方面：1. 降解有机物质：微生物可以分解水中的有机物质，将其转化为二氧化碳和水等无害物质。
这种降解作用可以有效地去除水中的有机污染物，提高水质。
2. 去除氮、磷等营养盐：微生物还可以利用水中的氮、磷等营养盐作为生长的营养源，从而去除水中的氮、磷等营养盐，减少水体富营养化的现象。
3. 抑制有害微生物的生长：在生物处理过程中，有益微生物可以竞争有害微生物的生存空间，从而抑制有害微生物的生长，减少水中的病原微生物的数量，保障水质安全。
二、微生物在生物滤池中的应用生物滤池是一种常见的生物处理设备，通过在滤料表面附着的微生物降解水中的有机物质和氮、磷等污染物质。
微生物在生物滤池中的应用主要包括以下几个方面：1. 降解有机物质：生物滤池中的微生物可以降解水中的有机物质，将其转化为无害物质。
通过生物滤池处理，可以有效地去除水中的有机污染物，提高水质。
2. 去除氮、磷等营养盐：生物滤池中的微生物可以利用水中的氮、磷等营养盐作为生长的营养源，从而去除水中的氮、磷等营养盐，减少水体富营养化的现象。
3. 抑制有害微生物的生长：生物滤池中的有益微生物可以竞争有害微生物的生存空间，从而抑制有害微生物的生长，减少水中的病原微生物的数量，保障水质安全。
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。2020年8月上午9时8分20.8.1309:08August 13, 2020
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2020年8月13日星期四9时8分14秒09:08:1413 August 2020
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午9时8分14秒上午9时8分09:08:1420.8.13
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。09:08:1409:08:1409:08Thursday, August 13, 2020
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13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.8.1320.8.1309:08:1409:08:14August 13, 2020
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14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年8月13日星期四上午9时8分14秒09:08:1420.8.13
考试 15
• 1.污化系统如何划分污染水体? • 2.什么是PFU法? • 3.生物净化的主力军是什么? • 4.难降解有机物难于生物降解的原因是什么? • 5.什么是共代谢? • 6.洗涤剂由ABS改造为LAS容易降解的原因是什么? • 7.如何解决塑料的难降解问题？ • 8.含氮有机物降解经历那几个过程?
根、硝酸根、磷酸根、氰化物、羟基等。
•
2．汞化合物的毒性
• 难溶的汞——生物吸收困难，毒性很小 • 易溶的汞——容易吸收，毒性很强（其中甲基汞的毒
性最强） • 毒性体现：神经麻痹以致引起死亡。
• 日本的水俣湾甲基汞中毒事件就是典型的汞污染事件。这类汞中毒一般 都不是通过直接饮用水被汞污染造成，而是由于甲基汞在食物链积累并 由水中的鱼类向上传递给人而引起的。水中的甲基汞到底是怎么来的？
加氯消毒
三级处理
•
（膜、树脂技术）
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.8.1320.8.13Thursday, August 13, 2020
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。09:08:1409:08:1409:088/13/2020 9:08:14 AM
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11、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.1309:08:1409:08Aug-2013-Aug-20
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。09:08:1409:08:1409:08Thursday, August 13, 2020
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11、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.1309:08:1409:08Aug-2013-Aug-20
• （二）微生物转化
• 主要是氧化还原和甲基化作用。
•
1.汞的形式
• 无机汞（多难溶）：
•
Hg2+2 → Hg0 + Hg2+
• 注：Hg2+2 = Hg+ —Hg+
• 零价的金属汞与一价汞盐几乎不溶
• 二价汞盐除了硫化汞、碘化汞外几乎均可溶解
• 有机汞（易溶） ：
• 通式——RHgX和R2Hg • 其中R为有机原子基团，X为无机离子如卤素原子、硫酸
• 洗涤剂中的磷酸盐为可溶性的磷酸钠
• 土壤中的磷酸盐则主要是难溶的磷酸钙
•
微生物产酸
• 土壤中的难溶磷酸盐 可溶性磷酸盐
•
洗涤剂中的可溶性磷酸盐 卵磷脂、核酸、ATP
• 厌氧条件下，磷酸盐还可以被梭状芽孢杆菌、大肠杆菌等还
原为PH3。（自燃—鬼火）
•
+ 8H
•
H3PO4
PH3↑
•
4H2O
•
二、氨氮及硝酸盐的转化
•
第三节 无机污染物的转化
• 主要的无机污染物有来自• 磷酸盐、氨氮及硝酸盐、金属离子等
• 水中来源及危害：
• 磷酸盐——洗涤剂中作为软水剂使用的磷酸盐、土壤
•
富营养化
• 氨氮硝酸盐——工业废水和使用硝酸盐化肥的农田冲蚀水
•
富营养化
• 金属离子 ——采矿、冶金、化工等行业的废水
•
生物中毒
•
一、磷酸盐的转化
•
15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。2020年8月上午9时8分20.8.1309:08August 13, 2020
1．同化作用
• 被大多数微生物作为无机氮源营养物，产物为蛋白 质、核酸等
2．异化作用
• 硝化细菌及反硝化细菌
• 硝化作用＋反硝化作用 → N2↑
•
三、金属离子
（一）金属离子的毒性
• 提问：影响金属离子毒性的因素有哪些？ • 种类、浓度、存在状态（包括价态、络合态、共存离子性质）
• 例如，六价铬比三价铬毒得多；甲基汞的毒性比其他的汞化合物 毒性大得多；有机锡比无机锡毒，有机锡中的烷基锡比芳香基锡 毒，烷基锡中三烷基又比其他烷基锡毒。
-CH3
• 鱼类体表粘液中有许多含有甲基化辅酶的微生物，他们将无机
汞转化为甲基汞，动物和人体肠道中的细菌大部分也具有这种功
能，因此甲基汞中毒是由微生物造成的。
•
提问：为什么微生物进行汞的甲基化？
• 趋利避害——解毒
V1、V2为 进出速度
汞 V1
甲基汞 V2
V2＞V1
解毒
•
•
• 但是，在有机污染严重、pH较低的环境中，更容易形成 和释放甲基汞，对生物的危害巨大。
• 提问：为什么此时甲基汞的形成更严重？ • 答案：
• 甲基汞降解菌营养品味提高 • 后果：一方面甲基汞溶于水被鱼、贝吸收浓缩，向食物链上游传
递；另一方面甲基汞还会逸出水体，进入大气，使污染扩大
• 防治汞污染必须先控制有机污染
•
•
•
• 国外某城市污水处理厂全景
•
•
二级生物处理 第八章
回用
外 排
•
3.汞的甲基化
• 汞的甲基化是由微生物依靠甲基化辅酶形成的。 • 汞甲基化微生物：
• 细 菌——甲烷菌、匙形梭菌、荧光假单胞菌、大肠埃希氏菌、产 气肠杆菌、巨大芽孢杆菌
• 真 菌——粗糙链孢霉、黑曲霉、酿酒酵母等。
• 过程如下：
甲基化辅酶
甲基化辅酶
Hg2+
Hg+ -CH3
Hg(CH3) 2
-CH3