环境工程原理精品课程建设课件.ppt

1、微生物应用技术微生物应用技术学习情境六学习情境六 微生物检验技术微生物检验技术1 1说课内容说课内容微生物的危害微生物的危害饮用水和空气中微生物的卫生饮用水和空气中微生物的卫生标准及检测标准及检测1 12 23 3了解微生物在自然界中的分布了解微生物在自然界中的分布任务任务1 1 微生物的危害微生物的危害内容12内容内容1 1 水体富营养化水体富营养化 水体富营养化 指氮、磷等营养物质大量进入水体指氮、磷等营养物质大量进入水体，使藻类和浮游生物旺盛增殖，从而破坏水体生态平衡的，使藻类和浮游生物旺盛增殖，从而破坏水体生态平衡的现象。以湖泊、水库对人类生产和生活影响最大。现象。以湖泊、水库对人类生

2、产和生活影响最大。水体富营养化特征：DO先而后；C、N、P含量；藻类由硅藻占优势变成由绿藻、蓝藻占优势；透明度。这种富营养化现象发生在湖泊等内陆水体可形成这种富营养化现象发生在湖泊等内陆水体可形成水华（又称水花）；发生在海洋可形成赤潮（又称红水华（又称水花）；发生在海洋可形成赤潮（又称红潮）。潮）。一、富营养化的形成和影响因素一、富营养化的形成和影响因素 目前一般采用的富营养化指标：目前一般采用的富营养化指标：v 水体含氮量大于水体含氮量大于0.20.3mg/L，v 含磷量大于含磷量大于 0.010.02mg/L，v 生化需氧量大于生化需氧量大于10mg/L，v 细菌总数（淡水，细菌总数（淡水

3、，pH79）达达 10 105 5个个/mL，v 叶绿素叶绿素a a（藻类生长量的标志）大于藻类生长量的标志）大于10mg/m3。二、引起富营养化的优势藻类二、引起富营养化的优势藻类微型藻类微型藻类海洋中现已查明的有60多种 裸甲藻属、膝沟藻属、多甲藻属的种类。湖泊湖泊中以蓝中以蓝细菌为主。常细菌为主。常见的有：微囊见的有：微囊藻属、鱼腥藻藻属、鱼腥藻属、束丝藻属属、束丝藻属和颤藻属。和颤藻属。由于占优势的浮游藻类所含色素不同，使水体呈现蓝、绿、红、棕、乳白等不同颜色。三、水体富营养化的危害三、水体富营养化的危害 水体的溶解氧急剧下降 破坏水生生态系统 危害自然景观 危害人体及其它生物的健康

4、四、富营养化的防治四、富营养化的防治1 1、外环境控制措施（截外源）、外环境控制措施（截外源）（1）工业：加强排污总量控制；污水进行深度处理（硝化反硝化脱氮，化学混凝沉淀除磷，氧化塘除氮、磷）。（2）农业：减少化肥使用量，加强农家肥使用的宣传力度，并做好肥料的贮存和施用工作；建立农村污水处理设施。四、富营养化的防治四、富营养化的防治1 1、外环境控制措施（截外源）、外环境控制措施（截外源）（3）生活：实行合成洗衣粉含磷量的限制。（4）水体周围：建立良性生态平衡，包括建立水体周围的缓冲林带；保护水体周围及上游的森林植被，防止营养物 质的过多流失。如湖边应保证有2km5km的湖滨保护带，带内严禁新

5、建污染企业和从事有污染的活动。带内土地应当退地还湖。2 2、内环境控制（除内源）、内环境控制（除内源）（1）生物法：）生物法：细菌、真菌、噬藻体等杀藻剂每月投入12次；养殖藻类和水生植物并定期收获；养殖食草性鱼类、贝类。（2）药物除藻法：）药物除藻法：CuSO40.10.5mg/L（杀藻而不能除气味）、漂白粉0.51mg/L（既杀藻又除气味）、明矾（主要除蓝藻）。适用于小范围水体，用于藻类刚开始繁殖时，装 袋拖挂于船后或直接喷洒。药剂用量最好经试验确定。2 2、内环境控制（除内源）、内环境控制（除内源）（3）充氧曝气法：）充氧曝气法：利用机械搅拌或强力通气破坏湖中的分层现象使湖水混合，可收到较

6、显著效果。常用于较深的水体。（4）凝集沉淀法）凝集沉淀法：加Fe盐、Al盐及粘土矿物与磷结合成不溶物沉淀2 2、内环境控制（除内源）、内环境控制（除内源）（5）底泥挖掘法：）底泥挖掘法：将沉淀于底泥中的磷除去，消除二次污染机会。（6）稀释冲刷法：）稀释冲刷法：加贫营养水稀释或用贫营养水进行换水冲刷，这是最快速的手段。（7）深层排水法：）深层排水法：一般深层的营养盐比表层的多，排掉深层的水可带走很多营养盐类。内容内容2 2 微生物代谢物与环境污染微生物代谢物与环境污染 一、微生物毒素与食品污染一、微生物毒素与食品污染 1.细菌毒素 2.放线菌毒素 3.真菌毒素 4.藻类毒素 1.细菌毒素细菌毒素

7、 可分为内毒素与外毒素。内毒素是微生物细胞的组分，通常为细胞壁的某一成分，只有当菌体裂解或融溶时才能释放。外毒素由微生物合成后，分泌到细胞外面。毒力强于内毒素，但不耐高温。常见的外毒素有白喉毒素、破伤风毒素、霍乱肠毒素、肉毒毒素、葡萄球菌肠毒素等。（1 1）肉毒毒素肉毒毒素 是由肉毒梭菌产生的外毒素，是一种极强的神经毒，主要作用于神经和肌肉的连接处及植物神经末梢，导致肌肉收缩不全和肌肉麻痹。肠道中蛋白分解酶不能分解此毒素。肉毒梭菌是革蓝氏阳性菌，产芽孢，能运动，专性厌氧。预防肉毒中毒可把食品保存在pH4.5，或盐分10%或温度3 的条件下。罐头食品需经121高压灭菌，以杀死芽孢。（2）葡萄球菌

8、肠毒素）葡萄球菌肠毒素 是由金黄色葡萄球菌的产毒菌株产生的外毒素。肠道吸收该毒素后，在26h之内即可引起恶心呕吐等 金黄色葡萄球菌为革兰氏阳性、不产芽孢的球状菌。该毒素用一般的烹饪方法不能破坏，需经100 oC，2h处理方可破坏。2.放线菌毒素 如链霉菌属放线菌产生的放线菌素，可使大鼠产生肿瘤。3.3.真菌毒素真菌毒素 是指以霉菌为主的真菌代谢活动所产生的毒素。真菌毒素致病有下几个特点：中毒常与食物有关;发病有季节性或地区性；不产生抗体，也不能免疫；患者无传染性；一次性大量摄入往往发生急性中毒；长期少量摄入则发生慢性中毒和致癌。3.3.真菌毒素真菌毒素 至今发现的真菌毒素达300种。其中，毒性

9、较强的有黄曲霉毒素、棕曲霉毒素、黄绿青霉素、红色青霉毒素B、青霉酸等。3.3.真菌毒素真菌毒素v 黄曲霉毒素主要由黄曲霉和寄生曲霉产生的毒素，是剧毒物，也是致癌物，可诱发肝癌。v 以黄曲霉毒素B1毒性最大，致癌性最强。v 污染最重的是花生、花生油和玉米。v 预防黄曲霉毒素污染的主要措施：降低含水量，降低相对湿度，充CO2降低氧量，使用化学药剂等。4.4.藻类毒素藻类毒素 （1）甲藻 它产生的毒素对人类有剧毒。产生毒素的甲藻主要是膝沟藻属的种类，海洋赤潮中的甲藻多为此属。（2）蓝细菌 淡水中蓝细菌产生的毒素使鱼类、家畜、水鸟等致死。（3）金藻 海水中金藻纲产生的毒素可使鱼类大量死亡。二、二、气味

10、代谢物气味代谢物v 从放线菌产生的土腥味物质中分离到土腥素（或土臭味素）。v 其他引起环境污染的微生物气味代谢物有氨、硫化氢、硫醇、（甲基）吲哚、粪臭素、脂肪、酸、醛、醇等。三、三、酸性矿水酸性矿水 酸性矿水的形成：化学氧化和生物（耐酸细菌）氧化。FeS FeSO4+H2SO4 FeSO4 硫杆菌 Fe2(SO4)3FeS+Fe2(SO4)3 FeSO4+S S 硫杆菌 H2SO4 酸性废水的危害：随水渗漏或顺河道扩散，污染农田、水渠、河流，破坏自然生态、生物群落、毒害鱼类、影响人类生活。酸性废水的治理措施：v 投加大量纤维素，造成缺氧环境，促进反硫化作用的产生；v 投加抗微生物的药剂（-酮酸

11、类、羧酸类），抑制硫杆菌的活性。v 加石灰提高pH，使硫酸成为硫酸钙沉淀；v 开采后层层覆盖，避免酸性矿水形成。四、汞的生物甲基化四、汞的生物甲基化 无机汞经过微生物的甲基化作用后，形成的甲基汞毒性增强，使汞的危害大大加剧。能形成甲基汞的厌氧细菌有产甲烷菌、匙形梭菌；好氧细菌有荧光假单胞菌、草分枝杆菌、大肠埃希氏菌、产气肠杆菌、巨大芽孢杆菌等；真菌中有粗糙脉孢霉、黑曲霉、短柄帚霉以及酿酒酵母等。汞的生物甲基化往往与甲基钴胺素有关。甲基钴胺素即VB12甲基传递体。（1）汞的非酶促甲基化 在中性水溶液中，以VB12作为甲基供体，汞可被转化为甲基汞。是纯化学反应，能快速而定量地进行。在有氧和厌氧条件

12、下，汞的甲基化均能顺利完成。（2）汞的酶促甲基化 在自然界，除个别情况外,甲基汞都是在微生物的作用下形成的。微生物的作用可分为直接作用与间接作用。直接作用是指直接在微生物酶的催化下发生甲基化过程。间接作用则是指在微生物体外发生的甲基化过程。水体中酶促甲基化的速率受pH值、通气、微生物种类的影响。五、微生物引起的硝酸盐还原对人体的影响五、微生物引起的硝酸盐还原对人体的影响 1.引起高铁血红蛋白症 在有氧条件下，微生物 NO-3。当饮用水中NO-3过高时，会使婴儿得高铁血红蛋白症。2.生成亚硝胺 在人肠道内处于酸性情况下，硝酸还原细菌可把NO-3 NO-2，蛋白质等物质代谢过程中常有胺类物质产生。

13、故硝酸盐被认为是致癌物亚硝胺的前体。故硝酸盐被认为是致癌物亚硝胺的前体。任务任务2 2 了解微生物在自然界了解微生物在自然界中的分布中的分布(一)水体中微生物的来源1水体中固有的微生物 2来自土壤的微生物 3来自生产和生活的微生物 4来自空气的微生物 一、水中微生物的种类和分布任务任务2 了解微生物在自然界中的分布了解微生物在自然界中的分布(二)海水微生物的分布和种类 海水中常见的微生物有假单胞菌属、弧菌属、黄色杆菌属、五色杆菌属及芽孢杆菌属等。(三)淡水微生物的分布和种类 主要是一些能分解各种有机物的腐生菌，如芽孢杆菌、生孢梭菌、变形杆菌、大肠杆菌、粪链球菌等。有的甚至还含有伤寒、痢疾、霍乱

14、、肝炎等人类。一、水中微生物的种类和分布任务任务2 了解微生物在自然界中的分布了解微生物在自然界中的分布菌名菌名灭过菌的水灭过菌的水被污染的水被污染的水自来水自来水河水河水井水井水大肠杆菌大肠杆菌8365226221183伤寒杆菌伤寒杆菌636524229341831.5107甲型副伤寒甲型副伤寒杆菌杆菌2255乙型副伤寒杆菌乙型副伤寒杆菌391672122737痢疾杆菌痢疾杆菌2722415271292霍乱弧菌霍乱弧菌33920.52134280.592192病原菌在各种水中生存时间（病原菌在各种水中生存时间（d）（一）大肠菌群作为指标的意义任务任务2 了解微生物在自然界中的分布了解微生物在

15、自然界中的分布温度（温度（）一周后细胞存活率（一周后细胞存活率（%）细菌灭绝时间（周）细菌灭绝时间（周）046.09514.07100.076180.044水温对伤寒杆菌在水中生存的影响水温对伤寒杆菌在水中生存的影响（一）大肠菌群作为指标的意义伤寒杆菌痢疾杆菌霍乱弧菌 伤寒沙门氏菌副伤寒沙门氏菌乙型副伤寒沙门氏菌痢疾杆菌副痢疾杆菌（一）大肠菌群作为指标的意义沙门氏菌沙门氏菌人畜共患病人畜共患病生化反应形态对理化因素的抵抗力革兰氏阴性菌，杆菌无芽孢，无荚膜，具周生鞭毛。不分解乳糖；可以柠檬酸盐作为唯一碳源 60下，半小时可杀死5石炭酸钟后致死 伤寒沙门氏菌副伤寒沙门氏菌乙型副伤寒沙门氏菌（一）大

16、肠菌群作为指标的意义志贺氏菌志贺氏菌多数不分解乳糖无荚膜、无鞭毛，有菌毛生化反应形态对理化因素的低抗力痢疾志贺氏菌副痢疾志贺氏菌 60 10分钟 死亡0.1石炭酸仅生存1015min。志贺氏菌引起志贺氏菌引起的中毒性痢疾的中毒性痢疾病病（一）大肠菌群作为指标的意义弧型或逗点状菌体，具鞭毛，革兰氏阴性，无荚膜 霍乱弧菌霍乱弧菌（V.cholerae）霍乱弧菌霍乱弧菌生化反应形态对理化因素的低抗力60 10 min杀死1石炭酸 min 兼性厌氧，使硝酸盐还原成亚硝酸盐。（一）大肠菌群作为指标的意义（一）大肠菌群作为指标的意义 选作卫生指标的菌群必须符合的要求：生理特性的相似性；该种细菌在粪便中的数

17、量较多；检验技术较简单。二、大肠菌群及生活饮用水的细菌标准大肠菌群大肠菌群肠球菌群产气荚膜杆菌群大肠杆菌产气杆菌枸椽酸盐杆菌副大肠杆菌肠道正常细菌比较：形态、数量、培养、水体存活时间（一）大肠菌群作为指标的意义二、大肠菌群及生活饮用水的细菌标准（一）大肠菌群作为指标的意义 肠球菌类抵抗能力最差，生存时间比肠道病原菌短。荚膜杆菌因具有芽孢，所以能长期生存在自然水域中，不足以说明病原菌类似的生存时间。只有大肠菌群的生理习性与伤寒杆菌、副伤寒杆菌和痢疾杆菌等病原菌的生理特性较为相似，而且在粪便中数量最多，检出上技术也较为方便，最合适充当水污染的卫生指标。二、大肠菌群及生活饮用水的细菌标准生存环境碳源

18、特征培养温度特征菌落特征大肠杆菌大肠杆菌产气杆菌枸椽酸盐杆菌副大肠杆菌大肠菌群（二）大肠菌群的生化特征比较 总大肠菌群是对一群需氧及兼性厌氧在37培养24h，能分解乳糖产酸、产气的革兰阴性无芽孢杆菌的统称。（三）生活饮用水的细菌卫生标准 生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）第一节 水中的微生物监测 二、大肠菌群及生活饮用水的细菌标准l 土壤中的生态环境条件营养（有机质丰富）l 水分（有一定含量）、空气（含氧气）l 酸碱度（pH5.58.5，适宜）l 渗透压（0.30.6MPa，等渗或低渗环境）l 温度条件（较恒定）和表面保护层。故土壤是微生物的大本营，也是人类最丰富的“菌种资源库”。

19、二、土壤微生物的种类及分布（一）、土壤的生态条件 1土壤微生物的种类 细菌（占7090）108 放线菌 107 丝状菌 106 酵母菌 105 藻类 104 原生动物 103（二）、土壤微生物的种类及分布2微生物在土壤中的分布n 水平分布 n 垂直分布（二）、土壤微生物的种类及分布l 尘土飞扬、小水滴、人和动物身体的脱落物、呼吸道、口腔内含微生物的分泌物；l 敞开的污水生物处理系统通过机械搅拌、鼓风曝气等可使污水中的微生物以气溶胶的形式飞溅到空气中。三、空气中微生物的种类和分布（一）空气微生物来源（二）、空气中微生物的种类和分布 空气中的微生物大部分是腐生的种类，但是不同的空气环境中微生物的种

20、类不同。有些种类是普遍存在的，如某些霉菌、酵母菌、真菌孢子。细菌主要是来自于土壤的腐生性种类，常见的为各种球菌、芽孢杆菌、产色素细菌等。空气中微生物的分布随环境条件及微生物的抵抗力不同而呈现不同的分布规律。空气中微生物的数目决定于尘埃的总量。空气中尘埃含量越高，微生物的种类数量越多。（三）、空气微生物的卫生标准 目前，还没有统一的空气细菌卫生标准，对于室内环境，一般以室内lm3空气中的细菌总数达为5001000cfum3以上作为空气污染的指标，即认为空气受到较为严重的污染，不适合人的停留。(三）、空气微生物的卫生标准 清洁程度细 菌 总 数（cfu/m3）清洁程度细 菌 总 数（cfu/m3）

21、最清洁空气12临界环境150清洁空气30轻度污染301任务任务3 3 饮用水和空气中微生物饮用水和空气中微生物的卫生标准及检测的卫生标准及检测制作培养基平板定量接种水样37下培养48h计数菌落（一）水中菌落总数的测定 一、水的细菌学检验任务任务3 饮用水和空气中微生物的卫生标准及检测饮用水和空气中微生物的卫生标准及检测（二）大肠菌群的测定 大肠菌群是指能在37、24h之内发酵乳糖产酸产气，好氧及兼性厌氧的革兰阴性无芽孢杆菌的统称。大肠菌群的检验方法主要包括多管发酵法和滤膜法。任务任务3 饮用水和空气中微生物的卫生标准及检测饮用水和空气中微生物的卫生标准及检测 1多管发酵法(5)大肠菌群计数(3

22、)平板分离(1)配制培养基 一、水的细菌学检验(4)复发酵试验(2)初步发酵试验（三）大肠菌群的测定 2滤膜法 (1)将滤膜装在滤器上，用抽滤法过滤定量水样。(2)将此滤膜没有细菌的一面贴在品红亚硫酸钠培养基或伊红 美蓝固体培养基上，以培育和获得单个菌落。(3)为进一步确证，可将滤膜上符合大肠菌群特征的菌落进行革兰染色，然后镜检。(4)将G-无芽孢杆菌的菌落接种到含糖培养基中，根据产气与否来最终确定有无大肠菌群存在。一、水的细菌学检验（一）水中的病毒（二）水中病毒的检验 “蚀斑检验法蚀斑检验法”（三）水中病毒的灭活 二、水中病毒及其检验 n 脊椎灰质炎病毒 n 肝炎病毒 n 其他肠道病毒 含氯氧化剂的消毒 紫外线的消毒 臭氧消毒 微电解消毒 加热消毒 三、水中微生物控制二、空气微生物的检测 沉降平板法 液体撞击法 撞击平板法 滤膜法 沉降平板法将盛有琼脂培养基的平板置于待测地点，打开平板盖子暴露一定时间，然后进行培养，计数菌落数。液体撞击法 撞击平板法是抽吸定量的空气快速撞击一个或数个、转动或不转动的平板培养基表面，然后将平板进行培养，计数生长的菌落数。滤膜法是将定量的空气通过支撑于滤器上的特殊滤膜，如硝酸纤维滤膜，使带有微生物的尘粒附着在滤膜表面，然后将截留在滤膜上的尘粒洗脱在合适的溶液中，再取一定量的这种溶液进行细菌数的测定。