微生物与人类健康第八章微生物与环境保护.ppt

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1、第八章第八章 微生物与环境保护微生物与环境保护第八章第八章 微生物与环境保护微生物与环境保护微生物与人类健康水资源污染日益严重水资源污染日益严重一、水污染及防治一、水污染及防治微生物与人类健康富营养化水体中氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖水华:淡水水体中的富营养化赤潮:咸水水体中的富营养化二、微生物治理污染二、微生物治理污染污水的微生物治理 好氧生物处理:活性污泥法、生物膜法及氧化塘法 厌氧生物处理:甲烷发酵 固体垃圾的微生物治理 好氧堆肥法 厌氧发酵法:厌氧堆肥法和沼气发酵 污水的微生物处理高BOD5的污水进入处理装置后，其中的自然微生物区系在好氧条件下，根据其中

2、营养物质或有毒物质的情况，在客观上造成了一个选择性的培养条件，并随着时间的推移，发生了微生物区系的有规律的更迭，从而使水中的有机物或毒物不断被降解、氧化、分解、转化或吸附沉降，进而达到去除污染物和沉降、分层的效果。其废渣经过厌氧发酵生产沼气和有机肥。污水处理装置是一个小型生态系统，污水处理装置是一个小型生态系统，在其中利用各种生理生化性能的微生在其中利用各种生理生化性能的微生物类群间的互相配合而进行的一种物物类群间的互相配合而进行的一种物质循环过程。质循环过程。nBOD5（biological oxygen demand）：五日生化需氧量。表示水中有机物含量的间接指标。一般指在20下，1L污水

3、中所含的有机物（主要是有机碳源），在进行微生物氧化时，5日内所消耗的分子氧的毫克数（或ppm数）。n测定方法：取一定量被测水样，用加有磷素营养和经氧饱和的稀释用水稀释到一定浓度，然后放在密封瓶中，在20 恒温培养5天，测定水中残留溶解氧的量。nCOD（chemical oxygen demand）：即化学需氧量。使用强氧化剂使1L污水中的有机物质迅速进行化学氧化时所消耗氧的毫克数。实际上许多无机物也能被氧化而影响COD值。COD能在短时间内测得，有利于指导现场操作。常用的氧化剂是K2Cr2O7，测得为CODCr。污水处理的有关名词污水处理的有关名词 我国对地面水环境质量标准的规定为我国对地面水

4、环境质量标准的规定为:一级水一级水BOD5值值1mg/L,1mg/L,二级水二级水3mg/L,3mg/L,三级水三级水4mg/L,10mg/L10mg/L时表示该水已严重污染时表示该水已严重污染,鱼类无法生存。鱼类无法生存。污水处理的主要装置污水处理装置节能型耗能型产能型：氧化塘法洒水滤床法活性污泥法生物膜法厌氧消化法（即沼气发酵）推流式曝气法完全混合曝气法生物转盘法塔式滤池法曝曝气池气池1.1.完全混合曝气法完全混合曝气法(活性污泥法活性污泥法)n所谓活性污泥是指由菌胶团形成菌、原生动物、有机和无机胶体及悬浮物组成的絮状体。在污水处理过程中，它具有很强的吸附、氧化和分解有机物的能力。在静止状

5、态时,又具有良好的沉降性能.活性污泥中菌胶团细菌和丝状细菌的复合体显微照片引自Lansing M.Prescott et al Microbiology(fifth edition)生物转盘法的基本装置2.2.生物转盘法生物转盘法生物膜是附着在载体表面，以菌胶团为主体所形成的粘膜状物 沼气发酵与环保沼气（marsh gas或swamp gas）：又称生物气（biogas），是一种混合可燃气体，其中主要成分为甲烷、还含有少量H2、N2、CO2等。沼气发酵：其生化本质是一种由产甲烷细菌进行的甲烷形成（methanogenesis）过程。甲烷形成的阶段理论：1906年，Omeliansky提出，由纤

6、维素等复杂有机物经甲烷菌分解直接产生CH4和CO2；1930年代有人将其分为产酸和产气两阶段；1979年Bryant提出三阶段理论。即：u大分子降解产酸，厌氧和兼性厌氧菌，产物为有机酸、氨、H2、CO2；u产氢产乙酸细菌，产物为乙酸和H2；u产甲烷菌群，严格厌氧产物为甲烷。生物量的概念：某一时刻存在于一个生态系统中的全部生物体有机物质的总和，称为生物量。植物秸杆和其它动植物残体是含量最高的生物量，是一类可再生资源（renewable）或永续资源。一步利用燃烧，快速取得其中约10%左右的热能和草木灰梯级利用方式：粉碎做牲畜饲料畜粪沼气发酵，利用其中约90%化学能固体残渣可做优质肥料，甚至添加到饲

7、料中产甲烷菌是自然界碳素循环中厌氧生物链的最后一个成员沼气发酵的意义沼气发酵的意义固体垃圾的微生物处理有机垃圾好氧生物反应器三、污染环境的生物修复三、污染环境的生物修复u生物修复概念生物修复概念:u用于生物修复的微生物用于生物修复的微生物u影响微生物生物修复的因素影响微生物生物修复的因素u利用一种或多种微生利用一种或多种微生物来催化降解有机污染物来催化降解有机污染物、转化其他污染物从物、转化其他污染物从而消除污染的一个受控而消除污染的一个受控或自发进行的过程。或自发进行的过程。1.1.土著微生物土著微生物2.2.外来微生物外来微生物 3.3.基因工程菌基因工程菌1.1.微生物的营养盐微生物的营

8、养盐2.2.电子受体电子受体3.3.共代谢基质共代谢基质4.4.污染物的物理化学性质污染物的物理化学性质四、微生物与环境监测（一）粪便污染指示菌（一）粪便污染指示菌n 肠道菌群的数量作为水体质量的指标肠道菌群的数量作为水体质量的指标（二）水体污染指示生物带（二）水体污染指示生物带n 根据水域中的动、植物和微生物区系，可推测该根据水域中的动、植物和微生物区系，可推测该水域中的污染状况。水域中的污染状况。（三）致突变物与致癌物的微生物检测（三）致突变物与致癌物的微生物检测n 艾姆氏试验法检测环境中的艾姆氏试验法检测环境中的“三致三致”物质物质（四）发光细菌检测法（四）发光细菌检测法微微微微 生生生生 物物物物 与人类健康与人类健康与人类健康与人类健康北方民族大学北方民族大学北方民族大学北方民族大学谢谢