环境微生物学教学课件-16水体污染与自净.ppt

1、 自然净化自然净化：稀释、沉淀稀释、沉淀 （强）（强）：日光日光、氧气氧气等对污染物的分解等对污染物的分解（弱）（弱）：生物降解：生物降解（食物链食物链）（强强）阳阳光光 一一级级生生产产者者 原原生生动动物物 轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物 鱼鱼 其其他他动动物物 异异养养细细菌菌 废废物物、排排泄泄物物 人人 提问：提问：水体自净速度有哪些限制因素？水体自净速度有哪些限制因素？物理？物理？净水流量、流速、污染物物理性质净水流量、流速、污染物物理性质 化学？化学？地域、季节、天气地域、季节、天气 生物？生物？生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、

2、代谢的极限速度代谢的极限速度 因此因此水体的自净速度是有限的水体的自净速度是有限的。在正。在正常情况下，常情况下，水体单位时间内通过正常水体单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为大数量称为 在自净容量范围内水体的净化是如何在自净容量范围内水体的净化是如何进行的呢？进行的呢？水体自净原理如下水体自净原理如下 a.物理作用物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底；降到河底；b.生物作用生物作用 溶氧溶氧 溶解氧溶解氧 好氧菌好氧菌 好氧菌好氧菌 有机物降解有机物降解 自然溶氧、

3、藻类产氧自然溶氧、藻类产氧如下图河流污染和自净过程如下图河流污染和自净过程污污水水自自 净净 被污染的水体都是自净水体！被污染的水体都是自净水体！但但自净恢复自净恢复的程度不同，或称的程度不同，或称污染现状污染现状不同。不同。2衡量水体污染与自净的指标衡量水体污染与自净的指标 提问：提问：用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处的阶段的阶段?水体外观、水体外观、化学化学指标、指标、生物种类、生物种类、数量及比例关系、数量及比例关系、溶解氧溶解氧等等等等山东小清河PHBI代表代表微生物（如藻类）微生物（如藻类）代表代表微生物（如细菌等），两者的比即微生物（

4、如细菌等），两者的比即PH指数。指数。=（有叶绿素的微生物数量）（有叶绿素的微生物数量）/（异养微生物数量）（异养微生物数量）=（无叶绿素的微生物数量）（无叶绿素的微生物数量）/（全部微生物数量）（全部微生物数量）H/（P+H）100%污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束：高高 下降下降 最低点最低点 上升上升 高高：08 上升上升 60100 下降下降 08 通常使用的是通常使用的是BIP指数指数。氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此因此与与P/H或或BIP有关有关。氧垂曲线氧垂曲线 污染前污染前 净化开始净化

5、开始 持续持续 结束结束 溶氧变化溶氧变化：幅度幅度 0 0 增大增大 减小减小 0 这种指标与这种指标与BIP从根本上是相同的从根本上是相同的 但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地得出结果，而得出结果，而BIPBIP指标需要细菌鉴定、培养、显微镜观指标需要细菌鉴定、培养、显微镜观察，周期长操作不便，察，周期长操作不便，因此实际操作中溶解氧变化幅因此实际操作中溶解氧变化幅度比度比BIPBIP指标更为实用指标更为实用。外观特征：外观特征：混浊程度、颜色及气味等混浊程度、颜色及气味等 原原 因：因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量水中细菌种类

6、数量、悬浮物种类数量 污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束:无色无色 灰色灰色 继续变清继续变清 无色无色 澄清透明澄清透明 混浊混浊 浊度下降浊度下降 澄清透明澄清透明 泡沫减少泡沫减少 CFU(Colony Forming Units)：1ml水样在营养水样在营养琼脂培养基中，于琼脂培养基中，于37C培养培养24h后所生长出来后所生长出来的细菌菌落总数。的细菌菌落总数。指示被检水源水受有机物污染的程度。混浊程指示被检水源水受有机物污染的程度。混浊程度、颜色及气味等。度、颜色及气味等。我国规定我国规定1ml生活饮用水中的细菌菌落总数在生活饮用水中的细菌菌落总数在100个以下。个

7、以下。不能说明污染的来源不能说明污染的来源通常不直接检测通常不直接检测水中存在病原菌的可能性很小，其他各种细菌的种类却很多，要水中存在病原菌的可能性很小，其他各种细菌的种类却很多，要排除一切细菌而单独直接检出某种病原菌来，在排除一切细菌而单独直接检出某种病原菌来，在培养分离技术上培养分离技术上较为复杂，需较多的人力和较长的时间。较为复杂，需较多的人力和较长的时间。间接病原菌测定间接病原菌测定是否有肠道正常细菌是否有肠道正常细菌若若检检出，则表明水被粪便所污染，出，则表明水被粪便所污染，则有则有肠道病原菌的肠道病原菌的能在能在35 C，48h内发酵乳糖，产酸产期的需氧的及兼性厌氧的革内发酵乳糖，

8、产酸产期的需氧的及兼性厌氧的革兰氏阴性的无芽孢杆菌。兰氏阴性的无芽孢杆菌。我国规定我国规定1L生活饮用水中的大肠菌群数在生活饮用水中的大肠菌群数在3个以下。个以下。严防水源被粪便污染严防水源被粪便污染。如何知道饮用水是否受到粪便污染呢？如何知道饮用水是否受到粪便污染呢？检测肠道病原菌数量检测肠道病原菌数量大肠菌群大肠菌群（作为肠道正常菌的代表）（作为肠道正常菌的代表）存在及数量存在及数量。例如例如 污染前污染前 污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束:植物植物 藻类、原生藻类、原生 鱼虾鱼虾 植物植物 、鱼、鱼 动物出现动物出现 出现出现 、鱼、鱼 可作为指示生物的生物种类很多，可作为

9、指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。3.3.水体自净指标综合应用水体自净指标综合应用污化系统污化系统 较洁净水体较洁净水体（可使用）（可使用）国家地表水水质国家地表水水质标准化分（标准化分（共共类类）劣劣类类的水体的水体用污化系用污化系统划分，依据上述判断指标。统划分，依据上述判断指标。污化系统污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。分分多多污带、污带、中中污带、污带、中中污带、污带、寡寡污带污

10、带类类型型外外观观BIP生生物物特特征征多多污污带带1 暗暗灰灰色色，很很浑浑浊浊，含含大大量量有有机机物物，BOD高高，溶溶解解氧氧极极低低(或或无无)，为为厌厌氧氧状状态态。2 在在有有机机物物分分解解过过程程中中，产产生生 H2S、C02和和CH4等等气气体体。臭臭味味。3 水水底底沉沉积积许许多多由由有有机机和和无无机机物物形形成成的的淤淤泥泥。水水面面上上有有气气泡泡。601001 种种类类很很少少，厌厌氧氧菌菌和和兼兼性性厌厌氧氧菌菌种种类类多多，数数量量大大，每每毫毫升升水水含含有有几几亿亿个个细细菌菌。有有能能分分解解复复杂杂有有机机物物的的菌菌种种，硫硫酸酸还还原原菌菌、产产

11、甲甲烷烷菌菌等等。2 无无显显花花植植物物，鱼鱼类类绝绝迹迹。3 河河底底淤淤泥泥中中有有大大量量寡寡毛毛类类(颤颤蚯蚯蚓蚓)动动物物。*河河流流流流向向 注：*颤蚯蚓属后生动物，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。类类型型外外观观BIP生生物物特特征征河河流流流流向向-中中污污带带1 水水为为灰灰色色，溶溶解解氧氧少少，为为半半厌厌氧氧状状态态，有有机机物物量量减减少少，BOD 下下降降；2 水水面面上上有有泡泡沫沫和和浮浮泥泥，有有 NH3、氨氨基基酸酸及及H2S。臭臭味味。20601 生

12、生物物种种类类比比多多污污带带稍稍多多。细细菌菌数数量量较较多多，每每毫毫升升水水约约有有几几千千万万个个。2 出出现现有有蓝蓝藻藻、裸裸藻藻、绿绿藻藻，原原生生动动物物有有天天蓝蓝喇喇叭叭虫虫、美美观观独独缩缩虫虫、椎椎尾尾水水轮轮虫虫、臂臂尾尾水水轮轮虫虫及及栉栉虾虾等等。*3 底底泥泥已已部部分分无无机机化化，滋滋生生了了很很多多颤颤蚯蚯蚓蚓。*有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水轮虫、栉虾。轮虫、栉虾。天蓝喇叭虫天蓝喇叭虫椎尾水轮虫椎尾水轮虫栉虾栉虾类类型型外外观观BIP生生物物特特征征河河流流流流向向-中中污污带带1 有有机机物物较较少少，BO

13、D 和和悬悬浮浮物物含含量量低低，溶溶解解氧氧浓浓度度升升高高；2 NH3和和H2S分分别别氧氧化化为为N03和和 S042-，两两者者含含量量均均减减少少。8201 细细菌菌数数量量减减少少，每每毫毫升升水水只只有有几几万万个个。2 藻藻类类大大量量繁繁殖殖，水水生生植植物物出出现现。*3 原原生生动动物物有有固固着着型型纤纤毛毛虫虫如如：独独缩缩虫虫、聚聚缩缩虫虫等等活活跃跃，轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物及及昆昆虫虫出出现现。*-中污带的藻类见下图中污带的藻类见下图。变异直链硅藻变异直链硅藻短棘盘星藻短棘盘星藻水花束丝藻水花束丝藻梭裸藻梭裸藻类类型型外外观观BIP生生物物特特征征河河

14、流流流流向向 寡寡污污带带1 有有机机物物全全部部无无机机化化，BOD 和和悬悬浮浮物物含含量量极极低低，水水的的浑浑浊浊度度低低，溶溶解解氧氧恢恢复复到到正正常常含含量量。2 H2S消消失失；3 河河流流自自净净过过程程已已完完成成的的标标志志 081 细细菌菌极极少少；2 出出现现鱼鱼腥腥藻藻、硅硅藻藻、黄黄藻藻、钟钟虫虫、变变形形虫虫、旋旋轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物、水水生生植植物物及及鱼鱼。*寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫瑰旋轮虫。瑰旋轮虫。蚤状水蚤蚤状水蚤大型水蚤大型水蚤 鱼腥藻鱼腥藻玫玫瑰瑰旋旋轮轮虫虫前节晶囊轮虫前

15、节晶囊轮虫 提问：提问：水体能自净我们为什么还要进行废水的控制与水体能自净我们为什么还要进行废水的控制与处理呢？处理呢？自净自净速度有限速度有限，我们常常没有足够的时间去等待我们常常没有足够的时间去等待，各，各行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源又是十行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源又是十分有限的分有限的。预防为主预防为主各国制定的污废水排放标准各国制定的污废水排放标准?依据就是自然水体中微生物的净化能力依据就是自然水体中微生物的净化能力。微生物在净化不同污染物的具体机理是人微生物在净化不同污染物的具体机理是人工强化的依据工强化的依据污水的生物处理污水的生物处理 需要人工手段控制污染物排量及强化水需要人工手段控制污染物排量及强化水体污染物去除速度。体污染物去除速度。天然自净方式的天然自净方式的人工拓展人工拓展人工自净方式人工自净方式 废水处理（一级物理化学法、废水处理（一级物理化学法、二级生物二级生物法法、三级物理化学处理）、三级物理化学处理）一一级级处处理理