环境生物学 重点内容

环境科学：影响人类生存和发展的和经过人工改造的自然因素总合。生态学：直接或间接影响生物生存和发展的各种因素总和。环境问题的实质：由于人类活动超出了环境的承受能力，对其所赖以生存的自然生态系统的结构和功能产生了破坏作用，导致人与其生存环境的不协调。环境问题的根本：人类活动作用于人们周围的环境所引起环境质量变化，及这种变化反过来对人们的影响。环境生物学：是研究生物与人类干扰的环境之间相互作用规律及其机理的学科，是环境科学的一个分支学科。第一章 环境污染物在生态系统中的行为环境污染：指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。环境生物效应：各种环境因素变化而导致系统变异的效果。污染源：造成环境污染的污染物发生源污染物：进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化、直接或间接有害于人类生存和发展的物质。（生产性、生活性）优先污染物：有毒有机化学污染物、难降解污染物、具有生物积累作用的污染物、三致（致癌、致畸、致突变）污染物一、污染物的迁移：指污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散和消失过程。迁移方式：机械迁移（水，风），物理化学迁移（溶解沉淀、氧化还原、水解、络合螯合、吸附解析），生物迁移（通过食物链放大积累作用）环境中污染物的形态：外部形态、化学组成、内部结构二、污染物的转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变成另一种物质的过程。转化形式：物理转化、化学转化和生物转化。转化结果：污染物对生物的毒性降低，甚至转化为无毒物质或形成易降解的结构 增加污染物的生物可利用性，使污染物的生物毒性增强，或形成难降解的结构 。大气中的转化：光化学氧化，催化氧化（光化学烟雾碳氧化物和氮氧化物在紫外线照射下发生光化学氧化，形成臭氧和过氧乙酰硝酸酯PAN）水体中的转化：氧化还原反应，配合作用（水体中有大量无机配为体），生物降解作用污染物生物地球化学循环合成作用：生物将所吸收的环境化学物质变成为生物体本身的有机物质矿化作用：生物通过代谢作用将生物体的有机物质转化为无机物质或简单的有机物三、生物转运和生物转化生物转运：环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程。污染物透过细胞膜的方式：被动转运、特殊运输（主动转运，易化扩散）、胞饮污染物的吸收：呼吸系统吸收、消化管吸收、皮肤吸收植物对污染物的吸收途径：根部吸收，蒸腾作用暴露在空气中的地上部分，叶片吸收有机化合物蒸汽，表皮渗透吸收生物转化：外源性化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。外源化合物：人工合成，具有不被现有酶系所识别和作用的分子结构和化合键序列的化合物。生物转化过程：相反应：外源性化合物在有关酶的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团或进一步使这些活性集团暴露。（氧化、还原、水解）相反应：相反应产生的以及代谢物在另外的一些酶系统催化下通过上述活性基团与细胞内的某些化合物结合，产生二级代谢产物。（葡萄糖醛酸化、硫酸化、甲基化）（相反应为解毒反应时有毒化合物的功能基团失活增加水溶性，由肾脏排出）影响生物转化的因素：物种和个体的差异（最大，酶种类活性不同）饮食营养状况（蛋白质、无机盐、维生素缺乏影响转化）生理因素（年龄性别、激素、内分泌）四、环境污染物在生物体内的浓缩、积累与放大生物浓缩：指生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中积蓄某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过了环境中的浓度现象，又叫生物学富集。生物积累：指生物在其整个代谢活跃期通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中积蓄某种元素或难分解的化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象。生物放大：在生态系统中，由于高营养级的生物以低营养级的生物为食，某种元素或难分解的化合物在生物机体中的浓度随营养级的提高而逐步增大的现象。生物浓缩系数：指生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度比值。生物污染：对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染水、气、土壤和食品，影响生物产量和质量，危害人类健康的污染。重金属生物转化的环境效应：微生物通过分泌和呼吸作用排除形成有机金属化合物（有可能危害更大） 把化合态金属还愿成单质第二章 污染物对生物的影响各级生物学水平：生物分子细胞器细胞组织器官器官系统个体种群群落生态系统防护性与非防护性生化反应防护性：(保护机体抵抗污染物伤害)通过降低细胞中游离污染物的浓度，从而防止或限制细胞组成部分发生可能的有害反应，消除对机体的影响。混合功能氧化酶的诱导加快新陈代谢，生成水溶性的代谢产物，从而加速排泄。金属硫蛋白的生成增加对金属的束缚速度，从而降低金属的生物利用率。非防护性：乙酰胆碱酯酶的抑制作用：有机磷农药 DNA加合物的的形成：若导致突变发生损害作用一、酶和生物大分子水平上的影响酶和污染物的作用：在酶催化氧化下，进行代谢转化 使体内酶活性降低 对酶的诱导作用，增加活性污染物对酶的影响：对酶辅助因子的影响 对酶活性中心的影响（与酶活性基团结合，使酶失活） 破坏酶结构 与酶激活剂作用 与基质竞争同种酶而抑制酶活性酶的抑制作用：不可逆性抑制，污染物与酶蛋白活性中心功能基因不可逆性结合。非竞争性抑制，污染物与酶分子的结合位置不是底物的结合位置，因此增加底物浓度，不能使抑制作用逆转。 竞争性抑制，竞争性抑制剂与酶底物在化学结构上相似，与酶活性中心结合部位相同，可逆抑制。污染物对生物大分子的影响：干扰正常的受体和配体的作用 破坏生物膜 干扰细胞内钙稳态 干扰细胞能量合成 脂质过氧化与自由基 共价结合1、对蛋白质，与氨基酸的活性基团结合。2、对DNA，外源性化合物及其活性代谢引起DNA损伤。3、对脂质，脂质自由基与分子氧反应，生成脂质过氧自由基。（使多种与脂质蛋白结合的酶活性降低）二、细胞和器官水平上的影响对细胞的影响：1、细胞膜（引起磷脂过氧化 膜离子通透性 与膜上受体结合，干扰正常生理功能） 2、细胞器（使核糖体脱落，导致蛋白质合成控制改变）对组织器官的影响：直接产生毒作用的器官为靶器官 污染物作用于靶器官后，其作用直接由靶器官表现出来，此靶器官为效应器官 污染物在体内积蓄的器官，但不一定显示毒作用的器官为蓄积器官。三、个体水平上的影响（死亡、行为改变、繁殖下降、生长和发育抑制、疾病敏感性增加、代谢率变化）致死剂量：在一定剂量或者浓度作用下，引起动物死亡。行为毒性：当一种污染物或其他因素使得动物一种行为改变超过正常变化的范围。环境激素：具有动物和人体激素活性，能干扰破坏野生动物繁殖，诱发人类重大疾病的天然或者人工合成物。生长指示器：反映生物机体能量获取利用和代谢的综合指标P=从食物获取能量（呼吸能量损失+排泄能量损失）四、种群和群落水平的影响对种群的影响： 个体数量减少，种群密度下降 影响种群性别比例和年龄结构 遗传结构改变 竞争关系改变对群落的影响：群落组成和结构的改变（优势种、耐污种、敏感种） 对物种多样性的影响化学污染物对生物的联合作用1、 协同作用：两种或两种以上化学污染物同时或数分钟内与机体接触，其对机体产生的生物学作用远远大于他们分别单独与机体接触时所产生的生物学作用的总和。2、 相加作用：多种化学污染物混合产生的生物学作用强度等于个化学污染分别产生的作用强度之和。3、 独立作用：各种化学污染物对机体产生的毒性作用的机理不同，互不影响4、 拮抗作用：两种或两种以上化学污染物同时或数分钟内先后输入体内，其中一种化学污染物可干扰另一化学污染物原有的生物学作用使其减弱，或者相互干扰，时污染物的生物学作用强度低于任何一种污染物单独输入机体的强度。联合作用的研究方法：过筛试验：将联合作用污染物以半数致死剂量给予试验生物，死亡率80%为协同作用，死亡率30%为拮抗作用，两者之间为相加作用。第三章 污染物的生物效应监测生物测试：系统的利用生物的反应，测定一种或多种污染物或环境因素单独或联合存在时，所导致的影响或危害。生物测试特点：利用的生物反应包括分子、细胞、组织、器官、个体、种群、群落生态系统各级水平上的反应。可以提供物理和化学检测无法得到的数据。生物测试分类：短期生物测试：被测试的生物在短时间内暴露于高浓度的污染物下，测定污染物对生物机体的影响（快速估计污染物毒性、评定几种不同毒物对某生物的相对毒性）测定半数致死浓度、半数抑制浓度、半数效应浓度中期生物测试：介于长期和短期之间的。长期生物测试：在低浓度污染物作用下，暴露时间尽可能长达受试生物整个生活史。测定不造成有害效应的毒物最大浓度、最大允许毒物浓度毒物：在一定条件下，以较小剂量给予机体时，能与生物相互作用，引起生物体功能或器质性损伤的化学物质，但积累到一定的量，就能干扰和破坏机体的正常生理功能，引起暂时或持久性的病理变化，甚至危及生命的化合物。中毒：生物体受到毒物作用引起功能或器质性改变后出现的疾病状态。效应和反应：效应：接触一定剂量化学物质引起机体个体发生的生物学变化（针对个体）反应：接触一定剂量化学物质后，表现一定程度某种效应的个体在一个群体中所占比重（针对群体，发病率、死亡率）毒性参数：致死剂量、致死浓度：绝对致死剂量LD100，半数致死剂量LD50，最小致死剂量MLD，最大耐受剂量LD0最大无作用剂量：（化学物质在一定时间内，按一定方式与机体接触，按一定的检测方法或观察指标，不能观察到任何损害作用的最高剂量） 每日容许摄入量ADI，最高容许浓度MAC最小有作用剂量 毒带作用 半数效应浓度EC50 半数抑制浓度IC50毒性参数应用： 急性毒性实验: LD100、LD50、LD0、MLD 亚慢性实验：ADI、MAC、LD0 慢性毒性实验：ADI、MAC生物致突变效应检测Ames实验原理：利用一种突变型微生物菌株与被检测化学物质接触，若该化学物质具有致突变性，则可使突变为生物发生回复突变突变率= Ames实验：鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型菌株，在含微量组氨酸的培养基中，除极少数自发回复突变的细胞外，一般只能分裂几次，形成在显微镜下才能见到的微菌落。受诱变剂作用后，大量细胞发生回复突变，自行合成组氨酸，发育成肉眼可见的菌落。生物致畸效应检测作用机理：突变引起胚胎发育异常 对细胞的生长分化较为重要的酶类受到抑制 母体正常代谢过程被破坏 细胞分裂过程的障碍微宇宙法：研究污染物在生物种群、群落、生态系统和生物圈水平上的生物效应的方法。（自然微宇宙、人工微宇宙）第四章 环境质量的生物监测与生物评价生物监测：利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应，阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的检测和评价提供依据。相对理化监测的的优缺点：优：直接反映出环境质量对生态系统的影响 综合反映环境质量状况 连续监测 灵敏度高 成本小 可大面积密集布点缺：作用时间较长 不能精确测得含量指示生物：对环境中某些物质，能产生各种反应或信息，而被用来监测和评价环境质量现状和变化的生物。指示植物：对某些有害气体有特殊敏感性，可监测大气中气体浓度。指示植物的选择：现场比较评比法（污染现场，受害最严重的植物） 栽培比较试验（将备选植物栽培好后，放到污染区看受害情况，减小条件差异带来的影响） 人工熏气法（备选植物放入熏气室）大气污染物植物监测方法： 指示植物 现场调查 植物群落监测法（敏感植物受害大气污染，中等抗性受害污染较严重，高抗性受害严重污染） 现场盆栽定点监测法 地衣苔藓检测法（对SO2 HF敏感。 根据植物单位面积生物量、多度、盖度、频度、种类、数量的变化） 微核技术（染色体受损，形成四分体微核，根据微核数预测诱变剂效应） 污染量指数法（KIPC=Cm/Cc 监测点指示植物叶片中污染物含量/对照点同种植物中污染物含量 1.2清洁大气，1.212.0轻度污染，2.013.0重度污染，3.0重度污染）注意的问题：冻害、病虫害、肥料不足、农药药害也可能使植物受害。问题解决途径：调查污染源（有害气体种类） 观察叶片受害症状 观察植物受害方式（风向、距离） 叶片内污染物含量分析水污染生物监测测定大肠杆菌群的原因：大肠杆菌和和致病菌数量有关，成正相关，且抵抗力强，易于检查。水环境质量生物学评价方法 一般描述对比法 指示生物法 污水生物系统（原理：受污河由于自净过程使得从上游到下游形成一系列在污染程度上逐渐减轻的连续带，随污染物浓度降低、生物种类变化，每一带都生存有大体上能够表示这一带特征的生物。从而根据生物区系来鉴别该区域的有机污染程度。分为多污带，中污带，中污带，寡污带） 生物指数（特点：方法简单，是数字便于比较。但是需要分类学和生态学专家进行种类鉴定，同时只考虑了种类，没考虑数量）Beak生物指数：IB=2nA+nB（nA敏感种种类，nB中等耐污种种类）生物标志物：化学污染导致生物有机体化学和生理学的改变。（例如DDT蛋壳变薄，有机磷AchE的抑制，有机物PCBs混合功能氧化酶诱导）生物标志物作用：污染物早期反应，有预警的作用 反应在特定环境中的生物体是否正常，有环境诊断的作用 生态系统修复时，可了解是否恢复到正常水平 表现速度快生态环境质量评价：从生态系统的层次上，研究系统各组分，特别是有生命组分的质量变化规律和相互关系，以及人为作用下结构和功能的变化情况，从而评价其环境质量的优劣。第五章 环境污染物生物净化的原理一次污染物：直接从污染源排放到大气中的原始污染物。二次污染物：由一次污染物与大气中其他组分经过一系列化学或光化学反应而生成的新污染物。污染与净化指标BOD：微生物好氧分解水样中有机物所消耗的溶解氧量。有机物被好氧分解的两个过程：碳化需氧量，有机碳氧化成CO2 硝化需氧，将还原态氮氧化成亚硝态氮或硝态氮COD：用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机物过程中消耗的氧量。BOD和COD区别于联系： BOD是反映微生物能够降解的呢部分有机物数量，基本反映了水体中生物氧化分解有机物的耗氧量，但检出时间长而且当水体毒性过大会抑制微生物的作用。BODu是水样在BOD测定瓶中经长期培养后所显示的耗氧量。BOD5约为2/3 BODu COD几乎可以表示所有有机物全部被氧化所需氧量，不受水体限制，速度快。COD包括能被微生物降解的有机物的耗氧量CODB，和不能被微生物降解的有机物的需氧量CODNB BODuCODB，因为作为微生物营养基质的有机物中，有1/3通过微生物的呼吸作用（异化）被氧化分解，并转变成能量，2/3的营养基质通过微生物的合成代谢（同化）转为细胞物质。 BODu=0.87CODB BOD5=0.58 CODBTOD(总需氧量)：废水有机物彻底氧化燃烧氧化的总需氧量。（BODuTOD）TOC（总有机碳）：950，以铂为催化剂，高温燃烧水样，测定排出气体中CO2含量，以此确定废水水样中碳元素的重量，并从中扣除碳酸盐等无机碳元素的含量。微生物对物质降解与转化的特点 微生物个体小，比表面积大，代谢速率快 微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样 微生物具有多种降解酶 微生物繁殖快，易变异，适应性强 微生物具有巨大的降解能力 共代谢作用共代谢：微生物在可用作碳源和能源的基质上生长时，会伴随着一种非生长基质的不完全转化。（A在酶E1下到C在酶E2下继续降解，而B与A有着类似的结构，B也在酶E1下到D，但不能继续降解。）生物降解：由于生物作用，把污染物大分子转化为小分子，实现污染物的分解或降解。（实质酶反应）微生物代谢活动在环境中的化学作用：氧化作用、还原作用、脱羧作用、脱氨基作用、水解作用、酯化作用、脱水作用、缩合作用、氨化反应影响微生物对物质降解转化作用的因素 微生物代谢活性（对数期代谢最旺盛） 微生物的适应性 化合物结构 环境因素（温度、酸碱度、营养、氧、底物浓度）水体自净作用：受污染的水质自然地恢复到原样的现象第六章 环境污染物的生物净化方法活性污泥法：利用悬浮生长的微生物絮状体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。菌胶团：具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌相互絮凝聚集形成的菌胶团快菌胶团的作用：具有很强的吸附能力，氧化分解有机物的能力 菌胶团的形成可以避免细菌被微型生物吞食 菌胶团与污泥的沉降性能和二沉池能否有效泥水分离密切相关 为原生动物、微型后生动物提供良好的生存环境，附着场所活性污泥的膨胀：一、 是由于活性污泥中大量丝状菌的繁殖而引起的污泥丝状菌膨胀。在单位体积中，呈丝状扩展生长的丝状细菌的表面积与体积比絮凝性菌胶团细菌的大，在对有限制性的营养和环境条件的争夺中占优势；絮凝性菌胶团细菌处于劣势，丝状细菌大量生长繁殖成优势菌，从而引起活性污泥丝状膨胀。（1、偏酸环境：偏酸易于丝状菌生长繁殖。 2、供氧不足 3、水温偏高 4、碳氮比失衡）。二、 是由于菌胶团细菌体内大量累积高粘性物质， 或有毒物质侵害，而引起的非丝状菌性膨胀。（非丝状菌膨胀系由于菌胶团细菌生理活动异常，导致活性污泥沉降性能的恶化。这类污泥膨胀又可分为二种：一种是由于进水含有大量的溶解性有机物，使污泥负荷FM（污染物浓度/微生物生物量）太高，而进水中又缺乏足够的氮、磷等营养物质，或者混合液内溶解氧不足。另一种非丝状菌是进水中含有较多的毒性物质，导致活性污泥中毒，使细菌不能分泌出足够量的粘性物质基础，形不成絮体，从而也无法在二沉池进行泥水分离最终导致污泥解体。活性污泥降解过程：菌胶团絮凝和吸附废水 污泥中微生物代谢增殖，污染物摄取分解阶段 活性污泥凝聚、沉淀、浓缩活性污泥法的特征： 利用生物絮凝体为生化反应的主体物 利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物提供氧源 对体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程 采用沉淀方式除去有机物，降低出水中微生物的固体含量 通过回流使沉淀池浓缩的微生物絮凝体返回到反应系统 为保证系统内生物细胞平均停留的时间稳定，经常排出一部分生物固体推流式活性污泥法CAS：水流呈推流式，在曝气池的任何断面上都存在有机基质的浓度梯度标准活性污泥法工艺流程：废水初次沉淀池曝气池二沉池出水 污泥 再生池 （回流污泥）剩余污泥生物吸附法AB：先使原污水与高浓度的活性污泥混合，活性污泥迅速吸附污染物质，再进入沉淀池（吸附）。沉降后使浓缩的污泥进入再生曝气池，通氧，此时活性污泥微生物便充分分解利用吸附的有机物，使活性污泥恢复原先很强的吸附能力（污泥再生）生物吸附法流程：废水吸附曝气池沉淀池出水 再生池（回流污泥）剩余污泥完全混合式活性污泥法CMAS：使原生污水和回流污泥进入曝气池后，立即与池内原有的混合液完全混合，稀释了废水（此法能忍受较大的冲击负荷）活性污泥工作参数：MLSS混合液悬浮固体，MLVSS混合液挥发性悬浮固体（可挥发的，能完全燃烧的），SV污泥沉降比（混合液静置30min，沉降的污泥体积与原混合液体积之比）反映了曝气池正常运行的污泥量SVI污泥容积系数（混合液静置30min静置沉降后体积与污泥干重之比）反映了污泥的凝聚性和沉降性Ls（F/M）污泥负荷（单位重量的活性污泥能处理的有机物数量）生物膜法：利用为生物在固体表面的附着生长对废水进行生物处理的技术机理（特征）：通过废水与生物膜的相对运动，使废水与生物膜接触，进行固液两相的物质交换，并在膜内进行有机物的生物氧化降解，使废水得到净化，同时生物膜内微生物不断得以生长和繁殖（P256图 69）特点：为生物多样性高（不随废水流动，和废水停留时间无关。增殖速度小的容易被水冲走） 生物膜各段的微生物类群不同（微生物的群落组成随废水的净化过程而相应的发生演替）生物膜中的食物链较长（微生物不被废水带走，膜可以不断增厚，使微生物种类增多）具有较高的脱氮能力（硝化细菌增殖速度小，在生物膜内能够良好发育）单位处理能力大 系统维护方便 操作运行稳定废水的厌氧生物处理厌氧生物处理：在厌氧条件下，形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件，利用这类微生物分解废水中的有机物并产生CH4和CO2的过程，又叫厌氧发酵。厌氧生物处理过程：复杂有机物简单有机物简单有机酸、醇类CH4 CO2 水解和发酵细菌 产氢和产乙酸细菌 产甲烷菌（水解阶段） （酯化阶段） （甲烷化阶段）微生物脱氮原理：硝化作用和反硝化作用。在有氧段进行硝化作用，NH3氧化成NO2=，再氧化成NO3=，在缺氧段进行反硝化作用，HNO3HNO2NO2N2硝化作用运行关键：泥龄较长 供给足够的DO 控制适度的曝气时间（过渡曝气冲淡CO2，使硝化细菌缺啥碳源） 控制PH值 7.58反硝化作用运行关键：在极低的DO和有NO3-和有机物的环境，PH值、温度合适就反应微生物脱氮工艺流程（根据所用碳源分为内碳源和外碳源，根据细菌存在状态分为膜法系统和悬浮污泥系统）1、 悬浮多级污泥系统（P279 图624）内碳源的无需加碳源，外碳源的在反硝化这一步加碳源2、 悬浮单级污泥系统：A/O工艺、氧化沟工艺、桥本工艺、四段Bardenpho工艺氧化沟工艺：射曝气机，污泥沿氧化沟循环流动，曝气机下游为好氧段，进行去碳和硝化，远离曝气机的上游区段为缺氧段，进行反硝化，废水从缺氧段进入。微生物脱氮的影响因素： PH值，消化反应消耗碱，硝化细菌和亚硝化细菌要求弱碱性环境。 温度，硝化细菌最适温度为30 溶解氧，溶解氧对反硝化脱氮有抑制作用。但溶解氧对反硝化细菌是有利的，反硝化细菌为兼性厌氧菌，菌体内的某些酶系统组织只有在有氧的条件下才能合成 碳源，通过影响反硝化细菌的活性来影响脱氮效率。外碳源多用甲醇。内碳源：活性污泥微生物死亡、自溶后释放的有机碳。微生物除磷原理：厌氧条件下积磷菌将体内聚磷分解产生能量另一部分能量用于生理活动需求 （厌氧放P）一部分能量用于吸收外界可溶性脂肪酸，形成PHB 好氧条件见下，PHB分解产生能量另一部分能量用于细胞正常生长繁殖 （好氧吸P） 一部分能量用于主动过量吸收环境中的磷并合成聚磷微生物除磷的影响因素 碳源浓度和种类，有机物浓度高，诱发了反硝化作用，消耗了了硝酸盐，不然硝酸盐抑制发酵产酸菌，使得积磷菌合成PHB受阻（积磷菌只能直接利用低级脂肪酸，发酵产酸菌帮助积磷菌降解大分子物质） 溶解氧 硝酸盐和亚硝酸盐（同，抑制厌氧发酵） 温度 PH值，中性和弱碱性 工艺的运行参数和运行方式，泥龄（泥龄越短效果越好）、厌氧区停留时间固体废弃物的微生物处理一、堆肥：依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进可被微生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物学过程好氧堆肥过程：1、发热阶段：堆肥堆置初期，主要由中温好养的细菌和真菌，利用堆肥中容易分解的有机物，如淀粉、糖类等迅速增殖，使堆肥温度上升。2、高温阶段：好热性的纤维素分解菌逐渐代替了中温微生物，这时堆肥中残留的或新形成的可溶性有机物继续被分解转化外，一些复杂的有机物如纤维素、半纤维素等也开始分解。3、腐熟阶段：好热性微生物活动减弱，产热量减少，温度逐渐下降，中温微生物又逐渐成为优势菌群，残余物质进一步分解，腐殖质继续不断积累好氧堆肥过程中微生物相变化：细菌、真菌纤维分解菌放线菌能分解木质素的菌类厌氧堆肥过程：生成有机酸、醇、CO2、H2S、NH3等，使PH下降（酸性发酵） 甲烷菌分解有机酸和醇，产生CH4和CO2（产气发酵）厌氧堆肥特点：不设通气系统，堆温低，腐熟时间长，方法简单省工二、卫生填满填满坑中的生物过程：好氧分解阶段 厌氧分解不产甲烷阶段（硝酸根很硫酸根为氧源） 厌氧分解产甲烷阶段 稳定产气阶段三、厌氧发酵，和厌氧堆肥相似第七章 现代生物技术与环境污染生物技术：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程基因工程：遗传物质核酸的分离、提取、体外剪切、拼接重组以及扩增和表达细胞工程：细胞的离体培养、繁殖、再生、融合以及细胞核、细胞质乃至染色体与细胞器的移植改建酶学工程：利用生物体内酶所具有的某些特异性催化功能，借助固定化技术、生物反应器和生物传感器等新技术、新装置，高效优质地生产特定产品发酵工程：为微生物提供适宜的发酵条件，生产特定的产品。生态工程：一般指人工设计的、以生物种群为主要结构组分、具有一定功能的、宏观的、人为参与调控的工程系统。分为：物质能量多层利用生态工程、物质转化与再生生态工程、无污染生态工程、污染自净多功能生态工程、工农业联合生态工程生物氧化塘：利用藻类和细菌两类生物间功能上的协同作用处理污水的一种生态系统。（P342图75）人工湿地生态系统：根据自然湿地模拟的人工生态系统，用于处理污水污水土地处理系统：利用土地以及其中的微生物和植物根系对污染物的净化能力来处理已经过预处理的污水或废水，同时利用其中的水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工程设施第八章 污染环境的生物修复生物修复：利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程技术系统特点：投资费用省，环境影响小，能有效降低污染物浓度，是用于在其他技术难以应用的场地。不能除去所有污染物，还需考察污染物，微生物活性受温度和其他环境条件的影响原理：和生物处理一样，是微生物对污染物的降解与转化。