天然水体中的为微生物污染.ppt

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1、水体微生物水体微生物环境污染化学环境污染化学主要内容主要内容第一节 天然水体的微生物 第二节 污染水体的微生物第三节 水体富营养化第四节 水体污染的微生物监测一.天然水体中微生物地球上的水体海水，占地表水体97%，所含微生物称海洋微生物淡水，主要讨论湖泊和河流所含微生物称淡水微生物水体微生物来源1 水体固有的微生物2 来自土壤的微生物 3 人类活动产生的微生物 4 来自空气的微生物n海洋微生物海洋微生物 包括细菌、真菌、藻类、原生动物及噬菌体等。海水环境的特殊性海水环境的特殊性体积广阔，有机质含量少；体积广阔，有机质含量少；盐分高，（盐分高，（）；）；9090的海水常年温度低于的海水常年温度低

2、于55；深海处有较高的静压深海处有较高的静压 由于海洋环境的特点，所以海洋微生物绝大多是需盐、嗜冷和耐高渗透压的微生物。海洋微生物海洋微生物数量：数量：10105 510106 6个个/ml/ml分布的特点：分布的特点：离海面离海面101050m50m深处数量最多，深处数量最多，约约10109 9个个/ml/ml（藻类在此生长繁（藻类在此生长繁殖，为细菌提供了有机质）殖，为细菌提供了有机质）海底海底 近海底（海湾、海港）：有机质多，近海底（海湾、海港）：有机质多，约约10107 710108 8个个/ml/ml 远海底：远海底：10 107 710108 8个个/ml/ml（3 3）海水中细菌

3、的数量、分布海水中细菌的数量、分布淡水微生物的种类及在水中的分布受到水的类型、有机质的含量等因素影响。在洁净洁净的湖泊和水库蓄水中，因有机物含量低，微生物数量也很少（101000/ml）。淡水微生物的共同特征：淡水微生物的共同特征：n1 能在低营养物浓度下生长能在低营养物浓度下生长n2 微生物是可以游动的微生物是可以游动的n3 表面积和体积比大（柄细菌），有效吸收营养表面积和体积比大（柄细菌），有效吸收营养天然水中还有一些低等藻类生物，以硅藻数量最大，此外还有各种原生动物。淡水微生物淡水微生物（1）江河水江河水微生物数量和类群决定于江河通过的土壤类型。微生物数量和类群决定于江河通过的土壤类型。

4、流动很慢的小河、小溪（浅水）：流动很慢的小河、小溪（浅水）：v连成丝状的单细胞藻类连成丝状的单细胞藻类v铁、硫细菌铁、硫细菌v化能自养性细菌化能自养性细菌v丝状真菌（壶菌、水绵、水霉属）丝状真菌（壶菌、水绵、水霉属）流动很大的水域流动很大的水域：（1 1）表层：）表层：细菌细菌如如芽胞杆菌、无芽芽胞杆菌、无芽胞小杆菌胞小杆菌等；等；放线菌放线菌如如链霉菌、诺链霉菌、诺卡氏菌卡氏菌；真菌真菌以以丝状水生真菌为主丝状水生真菌为主。（2）底层（河底污泥）底层（河底污泥）：细菌细菌如如芽芽胞杆菌胞杆菌；放线菌放线菌如如链霉菌链霉菌；真菌真菌如如酵母菌酵母菌。n靠近村庄的小池塘：有机质含量高，微生物量大

5、靠近村庄的小池塘：有机质含量高，微生物量大（2 2）湖泊水：静止状水域湖泊水：静止状水域细菌：大量腐生菌，病原菌（痢疾、伤寒），细菌：大量腐生菌，病原菌（痢疾、伤寒），10109 9 个个/ml/ml放线菌：链霉菌、诺卡氏菌放线菌：链霉菌、诺卡氏菌真菌：丝状水生真菌和酵母菌真菌：丝状水生真菌和酵母菌n远离村庄的大湖泊、水库：有机质含量少远离村庄的大湖泊、水库：有机质含量少主要是光能自养型微生物，蓝细菌、单细胞藻类、光合细菌主要是光能自养型微生物，蓝细菌、单细胞藻类、光合细菌湖底沉积泥中和表面的微生物湖底沉积泥中和表面的微生物浅层湖泊沉积泥表面：厌氧光合自养细菌（使水体出现特征颜色），浅层湖泊沉

6、积泥表面：厌氧光合自养细菌（使水体出现特征颜色），降解纤维素的真菌（植物碎片），能进行厌氧呼吸的微生物（假单降解纤维素的真菌（植物碎片），能进行厌氧呼吸的微生物（假单胞细菌反硝化细菌）胞细菌反硝化细菌）沉积泥中：专性厌氧细菌（梭状芽孢杆菌、产甲烷细菌和产硫化氢沉积泥中：专性厌氧细菌（梭状芽孢杆菌、产甲烷细菌和产硫化氢的脱硫弧菌）的脱硫弧菌）天然淡水生物系统中微生物的主要功能天然淡水生物系统中微生物的主要功能n降解死的有机物，释放无机营养物降解死的有机物，释放无机营养物n同化可溶性有机物重新进入食物链同化可溶性有机物重新进入食物链n无机元素循环无机元素循环n进行光能自养和化能自养进行光能自养和化

7、能自养n作为原生动物食物，大面积深湖中的主要初级作为原生动物食物，大面积深湖中的主要初级生产者生产者天然水体微生物环境效应天然水体微生物环境效应水体自净水体自净n水体自净 即经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态，并在微生物的作用下进行分解，从而使水体由不洁恢复为清洁，这一过程称为水体的自净过程 物理作用物理作用 包括可沉性固体逐渐下沉，悬浮物、胶体和溶解性污染物稀释混合，浓度逐渐降低。其中稀释作用是一项重要的物理净化过程化学作用化学作用污染物质由于氧化、还原、酸碱反应、分解、化合、吸附和凝聚等作用而使污染物质的存在形态发

8、生变化和浓度降低 生物作用生物作用各种生物（藻类、微生物等）的活动特别是微生物对水中有机物的氧化分解作用使污染物降解。它在水体自净中起非常重要的作用 水体自净n进入水体有机物不多，其耗氧量没有超过水体中氧的补充量，溶解氧始终保持在一定的水平上，表明水体有自净能力，水体迅速恢复原状。分解产物：H2O、CO2、NO3、SO42-。n如有机物多，溶解氧来不及补充，水体中溶解氧迅速下降，导致缺氧甚至无解，有机物转而进行厌氧分解。分解产物NH3、H2S、CH4,使水质恶化。n微生物降解作用：可以除去水体、固体废物、废气等介质内的有机污染物，达到无害化的目的。n微生物降解是有机污染物转化为简单有机物和无机

9、物的最重要的环境过程之一，是影响污染物的响污染物的归宿和环境效应的最主要因素。归宿和环境效应的最主要因素。水体自净水体自净水体自净过程图水体自净过程图n水体自净过程会沿河流方向形成一系列连续的污化带n根据图得知：n清洁区：溶解氧持于平衡状态；n分解区：溶解氧降低，大气中氧又不能即使补充，氧垂直线开始下降，有好氧分解转化为厌氧分解。n腐化区：水中溶解氧由小增大（水底中氧化过程结束，达到有机化，有机物完全分解）。n清洁区：水体恢复原来状态。n在水体自净过程中可作为指示生物的生物种类很多，包括在水体自净过程中可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫浮游甲壳动物、底栖细菌、真

10、菌、藻类、原生动物、轮虫浮游甲壳动物、底栖动物（寡毛类的颤体虫）、软体动物和植物水生昆虫等动物（寡毛类的颤体虫）、软体动物和植物水生昆虫等 流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水以及下水道的沟水中，由于流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，因此有机物的含量大增，同时由于降水、土壤冲刷也夹入了大量外来的腐生细菌，使水体中微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到107108个。其中数量最多的无芽胞革兰氏阴性细菌，如 proteus(变形杆菌属)、Enterobacter aerogenes（产气肠杆菌）和Alcaligenes（产碱杆菌属）等，还有各种Bacill

11、us（芽胞杆菌属）、Vibrio（弧菌属）和Spirillum（螺菌属）等的一些种。原生动物有纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类。二.污染水体的微生物v病毒主要包括有脊髓灰质炎病毒、柯萨基病毒及病毒主要包括有脊髓灰质炎病毒、柯萨基病毒及人肠细胞病变孤儿病毒，还有腺病毒、呼肠孤病人肠细胞病变孤儿病毒，还有腺病毒、呼肠孤病毒和肝炎病毒等。这些病毒一般存在于病人肠道，毒和肝炎病毒等。这些病毒一般存在于病人肠道，通过粪便污染水体，最后危害人体。通过粪便污染水体，最后危害人体。v细菌是污染水体的主要污染物，它包括肠道细细菌是污染水体的主要污染物，它包括肠道细菌（大肠菌群、结核杆菌等）和病原菌（沙门氏菌（大肠菌

12、群、结核杆菌等）和病原菌（沙门氏菌、霍乱孤菌、结核菌等。这些细菌可导致人体菌、霍乱孤菌、结核菌等。这些细菌可导致人体患各种急性传染病。患各种急性传染病。v寄生虫主要包括溶组织阿米巴、麦地那线虫、血寄生虫主要包括溶组织阿米巴、麦地那线虫、血吸虫以及肠道的钩虫、蛔虫、鞭虫、蛲虫、猪条吸虫以及肠道的钩虫、蛔虫、鞭虫、蛲虫、猪条绦虫、牛肉绦虫等它们通过动物或病人的粪便污绦虫、牛肉绦虫等它们通过动物或病人的粪便污染水体，再通过污染的水体、土壤等途径传。染水体，再通过污染的水体、土壤等途径传。污染水体污染水体的微生物的微生物病毒病毒 细菌细菌寄生虫寄生虫污染水体的微生物污染水体的微生物脊髓灰质炎病毒脊髓灰

13、质炎病毒腺病毒腺病毒蓝细菌蓝细菌大肠杆菌大肠杆菌结核菌结核菌霍乱孤菌霍乱孤菌三，水体富营养化1.定义定义定义水体富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入湖泊、水体富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入湖泊、内海、港湾、河口等缓流水体，引起藻类及其他浮内海、港湾、河口等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及贝、虾等生物大量死亡，淡水水体发生鱼类及贝、虾等生物大量死亡，淡水水体发生“水水华华”或或“水花水花”，海洋发生，海洋发生“赤潮赤潮”的现象。的现象。富营养化的标准：富营养化的标准：P0.03mg/LP0.03mg/L

14、，叶绿素（藻类生长量的标志叶绿素（藻类生长量的标志）10mg/m3(10ug/L)细菌总数（淡水、细菌总数（淡水、pH值为值为79）达）达105个个/mLCOD10mg/L富营养化的形成富营养化的形成 天然水体富营养化：在自然条件下，湖泊从贫营养天然水体富营养化：在自然条件下，湖泊从贫营养状态过渡到富营养状态，非常缓慢。状态过渡到富营养状态，非常缓慢。人为水体富营养化：人为排放含营养物质的工业废人为水体富营养化：人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现内出现 形成形成富营养化的影响因素富营养化的影响因素 营养物

15、质：营养物质：2020到到3030种营养元素，藻类分子式种营养元素，藻类分子式C C106106H H263263O O119119N N1616P P1 1n大量营养元素分别为大量营养元素分别为C C、H H、O O、N N、P P，N N、P P为制约藻类生长的限制因子。为制约藻类生长的限制因子。n注：在大多内陆湖泊中，因有固氮蓝细菌，磷常成注：在大多内陆湖泊中，因有固氮蓝细菌，磷常成为富营养化的限制因子，在海洋中，为富营养化的限制因子，在海洋中，N N与与P P重要性相重要性相当当 季节与水温：中温型微生物，藻类在夏季徒长，季节与水温：中温型微生物，藻类在夏季徒长，上下两层，上层容易发生

16、富营养化。上下两层，上层容易发生富营养化。光照：必要条件光照：必要条件引起富营养化的优势藻引起富营养化的优势藻n在富营养化的水体中出现的生物主要是微型藻类。在富营养化的水体中出现的生物主要是微型藻类。造成赤潮的藻类有造成赤潮的藻类有6060多种：主要是裸甲藻属、多种：主要是裸甲藻属、膝沟藻属、多甲藻属；膝沟藻属、多甲藻属；造成水华的藻类主要为蓝细菌，有造成水华的藻类主要为蓝细菌，有2020多种，其多种，其次为硅藻。次为硅藻。n注：富营养化阶段，藻类种类减少而个体猛增。注：富营养化阶段，藻类种类减少而个体猛增。水体富营养的来源外源 内源污染源 底泥及沉积物底泥及沉积物含有一定量的氮磷物质，可以通

17、过溶解进入水体，形成氮磷的二次污染。底泥是湖泊的重要组成部分，其含有大量的营养元素有机碳、氮和磷，以及活泼元素铁、锰和硫，在有的湖泊氮磷的90%分布在底泥中。严重污染的湖泊水体都已沉积了大量的淤泥，这些淤泥包含着历年积存的各种有害有毒污染物。随着湖泊条件的变化，经常引起底泥中氮磷的吸收和释放，对湖泊富营养化有着非常重要作用。根据调查研究，杭州西湖沉积物每年磷的释放量达到，几乎相当于年入湖磷负荷量的41%；安徽巢湖沉积物磷的释放量220t左右，是入湖磷负荷量的21%。因此底泥作为“内污染源”的作用是不容低估的。1.水华的出现使水味变得腥臭难闻，降低水体的透明度，增水华的出现使水味变得腥臭难闻，降

18、低水体的透明度，增加浊度。水面被藻类遮盖，阳光难以进入，严重抑制了深层水加浊度。水面被藻类遮盖，阳光难以进入，严重抑制了深层水体的光合作用，降低溶解氧体的光合作用，降低溶解氧 2.部分藻类还能分泌藻毒素，引起鸟类、牛、羊等动物中毒，部分藻类还能分泌藻毒素，引起鸟类、牛、羊等动物中毒，富营养化对水体生态和人们生活造成很大影响，对于那些依靠富营养化对水体生态和人们生活造成很大影响，对于那些依靠富营养化水体为饮用水源的城市来说，情况尤为严重富营养化水体为饮用水源的城市来说，情况尤为严重 3.水中的藻类会大大提高化学需氧量、生物需氧量、悬浮固水中的藻类会大大提高化学需氧量、生物需氧量、悬浮固体等的浓度

19、，增加水处理负担。藻类在过滤时会堵塞滤料，在体等的浓度，增加水处理负担。藻类在过滤时会堵塞滤料，在氯化消毒时产生三卤甲烷等有毒副产物。藻类代谢物如糖酸等氯化消毒时产生三卤甲烷等有毒副产物。藻类代谢物如糖酸等在混凝过程中与混凝剂反应，降低处理效果，增加混凝剂用量，在混凝过程中与混凝剂反应，降低处理效果，增加混凝剂用量，而生成的络合物又会导致管网腐蚀。藻毒素不能以常规方法去而生成的络合物又会导致管网腐蚀。藻毒素不能以常规方法去除。因此，富营养化水体作饮用水源会严重影响水厂的工艺运除。因此，富营养化水体作饮用水源会严重影响水厂的工艺运行、腐蚀管网、恶化出水水质行、腐蚀管网、恶化出水水质n水体富营养化

20、危害水体富营养化危害水体富营养化水体富营养化n 藻毒素 与人类健康 饮用水中蓝藻毒素的最高允许含量饮用水中蓝藻毒素的最高允许含量gL-1 蓝藻毒素婴儿儿童成人微囊藻毒素0.020.290.88微囊藻毒素(MC-LR)0.070.110.32皮肤接触含藻毒素水体可引起敏感部位(如眼睛)和皮肤过敏；少量摄入可引起急性肠胃炎；一种肝毒素，是肝癌的强烈促癌剂，长期饮用则可能引发肝癌1 控制外源性营养物质输入控制外源性营养物质输入2 减少内源性营养物质负荷减少内源性营养物质负荷防治措施防治措施防治措施3 去除污水中的营养物质去除污水中的营养物质（1）制订营养物质排放标准和水质标准。（2）根据湖泊水环境磷

21、容量，实施总量控制。（3）实施截污工程或者引排污染源。（4）合理使用土地，最大限制地减少土壤侵蚀、水土流失与肥料流失。1 控制外源性营养物质输入2 减少内源性营养物质负荷n1 生物性措施生物性措施 生物性措施是指利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动这一自然过程达到去除水体中氮、磷营养物质目的的方法。它的最大特点是投资省，有利于建立合理的水生生态循环。n2 工程性措施工程性措施 工程性措施主要包括挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、注水冲稀等。n3 化学方法化学方法 这类方法包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻等。3 去除营养物n城市生活污水及某些工业废水中含有较高浓度的氮、磷营养物质，一部分氮、磷

22、能够通过二级生化处理过程被微生物去除，利用生物法进行脱氮除磷是一种比较适用的方法。但由于城市污水中的氮、磷浓度往往要比活性污泥生长所需要的浓度高出 25倍，所以污水中仅有30%50%的氮和磷被活性污泥去除，余下50%70%的氮和磷将随二次废水排出。利用物理化学方法去除污水中的氮、磷营养物质可以采用以下方法：n（1）铁盐凝聚沉降法铁盐凝聚沉降法 n（2）铝离子交换法铝离子交换法 n（3）石灰凝聚与氨气提法石灰凝聚与氨气提法 水体富营养化水体富营养化n 针对藻毒素常见的几种处理方法针对藻毒素常见的几种处理方法以促进羟基自由基（OH）生成为目的的过程紫外光照降解氯、臭氧、高锰酸盐投加活性炭高高 级级

23、 氧氧 化化 技技 术术紫紫 外外 光光 降降 解解 法法化化 学学 氧氧 化化 法法活活 性性 炭炭 吸吸 附附 法法为绿水青山不懈努力第四节第四节 水体污染中的微生物监测水体污染中的微生物监测n生物监测生物监测 是一个利用生物对环境污染所发出是一个利用生物对环境污染所发出的各种信息来判断环境污染状况的过程。生物的各种信息来判断环境污染状况的过程。生物长期生活于自然环境中，不仅能够对多种污染长期生活于自然环境中，不仅能够对多种污染作出综合反映，也能对污染的历史状况作出反作出综合反映，也能对污染的历史状况作出反映。因此，生物监测取得的结果具有重要的参映。因此，生物监测取得的结果具有重要的参考价

24、值。微生物监测是生物监测重要组成部分考价值。微生物监测是生物监测重要组成部分具有其独特的作用具有其独特的作用水体中的微生物检测n粪便污染指示菌粪便污染指示菌 n意义意义：人畜粪便中携带有大量致病性微生物。如果将这类污染物排人水体，就可能引起各种肠道疾病和某些传染病的暴发流行。因此，对水体的粪便污染状况进行监测具有重要意义 n 由于水中的致病菌少，直接检测也很困难，即使检测结果阴性，也不能保证水中不含致病微生物。因此，在水质卫生学检查中，通常采用易检出的肠道细菌作为指示菌，取代对病原菌的直接检测。第四节第四节 水体污染中的微生物监测水体污染中的微生物监测肠道细菌中的大肠菌群大肠菌群是普遍采用的粪

25、便指示菌。在水质卫生学检查的结果中，常用“大肠菌群指数”和“大肠菌群值”作指标。大肠菌群指数大肠菌群指数 是指每 L 水中所含的大肠菌群细菌的个数。大肠菌群值大肠菌群值 则是指检出一个大肠菌群细菌的最少水样量（ml 数）。两者间的关系可表示为：大肠菌群值=1000 大肠菌群指数 我国饮用水的质量标准规定，大肠菌群指数不得大于 3，大肠菌群值不得小于 333ml。n意义意义：自然水体中的腐生细菌数与有机物浓度成正比。因此，测得腐生细菌数或腐生细菌数与细菌总数的比值，即可推断水体的有机污染状况。研究证明，这种推断与实测结果十分吻合。根据水体中腐生细菌的数量，可以将水体划分为多污带、中污带和寡污带。

26、按照腐生细菌数与细菌总数的比值，则可以把水体分为 -腐生带、-腐生带和多-腐生带，由此推得水体中的有机污染状况。n有机污染指示菌有机污染指示菌第四节第四节 水体污染中的微生物监测水体污染中的微生物监测 污水带、特污水带、特征征 多污带多污带 甲型中污带甲型中污带 乙型中污带乙型中污带 寡污带寡污带 腐生细菌数腐生细菌数(个个/ml)10 5 至至 10 6 10 5 10 4 10 至至 10 4 有机物有机物 含大量有机物，含大量有机物，主要是蛋白质主要是蛋白质和碳水化合物和碳水化合物 主要是氨和主要是氨和氨基酸有机氨基酸有机物含量少物含量少 有机物含量有机物含量极微极微 溶解氧溶解氧 极低或几乎没极低或几乎没有，厌氧性有，厌氧性 少量，半厌少量，半厌氧性氧性 较多，需氧较多，需氧性性 很多，需很多，需氧性氧性 BOD 5 非常高非常高 较高较高 较低较低 很低很低