空气微生物水体的微生物课件

环境工程微生物学环境工程微生物学 第十八讲第十八讲 第二篇第二篇 第七章第七章 微生物生态微生物生态（2）环境工程微生物学环境工程微生物学 第十八讲第十八讲 第二篇第二篇 第七章第七章 第三节 空气微生物n一、空气的生态条件一、空气的生态条件n空气并不是微生物良好的生物场所，大气圈的大部分，其理化因子如有较强的紫外辐射、干燥、温差大、缺乏营养、高空缺氧，不适合微生物生长。空气不是微生物生长繁殖的场所。n但空气中有各种微生物，它们对人类产生有害或有益的影响。第三节第三节 空气微生物一、空气的生态条件空气微生物一、空气的生态条件n二、空气微生物的种类、数量和分布二、空气微生物的种类、数量和分布n来源：来源：尘土飞扬可将土壤微生物带至空中，小水滴飞溅水中微生物带至空气中，人和动物身体的干燥脱落物，呼吸道、口腔内含微生物的分泌物通过咳嗽，打喷嚏等方式飞溅到空气中。敞开的污（废）水生物处理系统通过机械搅拌，鼓风曝气等可使污水中微生物以气溶胶的形式飞溅到空气中。气溶胶中的微生物在空气中的存活时间长短不一。二、空气微生物的种类、数量和分布二、空气微生物的种类、数量和分布n有的很快死亡，有的存活几天、几个星期、几个月或更久，这取决于空气的相对湿度、紫外辐射的强弱，尘埃颗粒的大小和数量；取决于微生物的适应性及对恶劣环境的抵抗能力。空气中微生物数量与人员密度和活动情况空气流通程度关系很大，也于室内卫生状况有关。n室外空气室外空气中微生物数量与环境卫生状况和绿化程度有关。室外空气中主要存在着真菌、细菌、藻类的孢子和原生动物的胞囊。细菌以产芽孢、有色素的为主。n室内空气室内空气中微生物的数量与人员密度、活动情况、空气流通程度、室内卫生状况关系很大。有的很快死亡，有的存活几天、几个星期、几个月或更久，这取决于有的很快死亡，有的存活几天、几个星期、几个月或更久，这取决于n空气微生物没有固定的类群，在空气中存活时间较长的主要有芽孢杆菌、霉菌和放线菌的孢子，野生酵母菌、原生动物及微型后生动物的胞囊。从高空分离到的细菌有产碱杆菌属、芽孢杆菌属、八叠球菌属、冠氏杆菌属、小球菌属。空气微生物没有固定的类群，在空气中存活时间较长的主要有芽孢杆空气微生物没有固定的类群，在空气中存活时间较长的主要有芽孢杆n霉菌有曲霉属、格孢菌属、枝孢属、单孢枝霉属及青霉属。室内空气中存在多种致病微生物。此外，还有白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、沙门氏菌、大肠杆菌，白喉杆菌、肺炎球菌及球核杆菌、病毒粒子、阿米巴（变形虫）胞囊、立克次氏体等。霉菌有曲霉属、格孢菌属、枝孢属、单孢枝霉属及青霉属。室内空气霉菌有曲霉属、格孢菌属、枝孢属、单孢枝霉属及青霉属。室内空气 不同场所上空微生物的数量（个不同场所上空微生物的数量（个/m3）不同场所上空微生物的数量（个不同场所上空微生物的数量（个/m3）n三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术n空气是人类与动植物赖以生存的极重要因素，也是传播疾病的媒介。为了防止疾病传播，提高人类的健康水平，要控制空气中微生物的数量。目前，空气还没有统一的卫生标准，一般以室内1M3空气中细菌总数为5001000个以上作为空气污染的指标。空气污染的指示菌以咽喉正常菌丛中的绿色链球菌为最合适，绿色链球菌在上呼吸道和空气中比溶血性链球菌易发现，且有规律性。三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术n要获得清洁空气，净化空气极为重要。最好的措施是绿化环境和搞好室内外环境卫生。有些工业部门及医疗部门需要采用生物洁净技术净化空气。生物洁净技术多用备有高效过滤器的空气调节除菌设备，它即达到恒温控制又可提供无菌空气。高效过滤器仅仅是除菌不是灭菌，人的进出活动会将微生物带到室内，所以，还要对室内器物消毒及无菌操作，才能保证室内无菌环境。这种防止微生物污染为主要目的的洁净室，称为生物洁净室。要获得清洁空气，净化空气极为重要。最好的措施是绿化环境和搞好要获得清洁空气，净化空气极为重要。最好的措施是绿化环境和搞好n空气微生物卫生标准可以浮游细菌数为指标或以降落细菌数为指标。n飘浮在空气中的细菌称浮游细菌。浮游细菌在一定条件下缓慢地降落下来成为降落菌。它的数量取决于浮游细菌的数量，浮游细菌和降落菌有一定关系。空气微生物卫生标准可以浮游细菌数为指标或以降落细菌数为指标。空气微生物卫生标准可以浮游细菌数为指标或以降落细菌数为指标。n四、空气微生物检测四、空气微生物检测n 评价空气的清洁程度，需要测定空气中的微生物数量和空气污染微生物。测定的细菌指标有细菌总数和绿色链球菌，在必要时则测病源微生物。四、空气微生物检测四、空气微生物检测n（一）空气微生物测定法（一）空气微生物测定法n1 1、固体法、固体法n固体法有平皿落菌法、撞击法和过滤法。n（1 1）平皿落菌法：）平皿落菌法：n将营养琼脂培养基融化倒入90无菌平皿中制成平板。将它放在待测点（通常设5个测点），打开皿盖暴露于空气510分钟，以待空气微生物降落在平板表面上，盖好皿盖，置于培养箱中培养48小时后取出计菌落数，即为菌落数。可通过奥氏公式换算出浮游细菌数。奥氏认为：5分钟内落在面积100cm2营养琼脂平板上的细菌数和10L空气所含的细菌相同。（一）空气微生物测定法（一）空气微生物测定法n奥氏公式：C=10050N/At n C=空气细菌数 A=捕集面积n t=暴露时间（mim）N=菌落数（个）n此法计算的浮游菌数比实际的菌少。n没有考虑尘埃粒子大小、数量、气流情况、人员密度和活动情况。奥氏公式：奥氏公式：C=10050N/At n（2 2）撞击法）撞击法n用吸风机或真空泵将含菌空气以一定流速穿过狭缝,平板与狭缝间隔2mm，平板以一定转速旋转，一般转动一周，被抽吸到营养琼脂培养基平板上。取出置于37恒温箱中培养48h。取出计数。计算菌落：C=1000平板菌落数/（气流量L时间t min）n（3 3）过滤法）过滤法n利用无菌水过滤空气，将空气中的微生物截留在水中，空气得到净化。（2）撞击法）撞击法撞击法撞击法撞击法撞击法撞击法检测空气中微生物数量培养前培养后撞击法检测空气中微生物数量培养前培养后撞击法检测空气中微生物数量培养前培养后过滤法过滤法过滤法过滤法n2 2、液体法、液体法n液体法用于测定空气中的浮游微生物，主要是浮游细菌。该法将一定体积的含菌空气通入无菌蒸馏水或无菌液体培养基中，依靠气流的洗涤和冲击使微生物均匀分布在介质中，然后取一定量的菌液涂布于营养琼脂平板上，或取一定量的菌液于无菌培养皿中，倒入10mL融化（45）的营养琼脂培养基，混匀待冷凝制成平板，置于37恒温箱中培养48小时，取出计菌落数。再以菌液体积和通入的空气量计算出单位体积空气中的细菌数。例如：将10M3含菌空气通入100ML的无菌水中，使10M3空气中的微生物全部截留在100ML水中。然后取出1ML菌液涂布于平板上，若长出100个菌落，100ML水中共含菌10000个，1 M3空气含有1000个。2、液体法、液体法空气微生物水体的微生物课件空气微生物水体的微生物课件n（二）空气微生物的检测点数（二）空气微生物的检测点数n以2030个测点数为宜，最少测点数为56。n（三）空气微生物的培养温度和时间（三）空气微生物的培养温度和时间n培养细菌温度3132，24小时或48小时。n培养真菌温度2596小时（四）（四）浮游菌最小采样量和最小沉降面积浮游菌最小采样量和最小沉降面积n在测浮游菌时，为了避免出现“0”粒的概率，确保测定结果的可靠性要考虑最小采集量。同样在测降菌菌时要考虑最少沉降面积。见P254表7-8（二）空气微生物的检测点数（二）空气微生物的检测点数n五、军团菌病五、军团菌病n军团菌病是1976年在美国费城首次被发现的急性呼吸道传染病，当时在退伍军人大会上暴发流行，故称作军团菌病，导致221人发病，34人死亡。此后，世界上许多国家均有军团菌病的发生，每次暴发都引起世人的广泛关注。n军团菌病是由革兰染色阴性的嗜肺军团杆菌引起的一种以肺炎为主的全身性疾病五、军团菌病五、军团菌病n军团菌在含有L-半胱氨酸亚铁盐酵母浸膏和活性酵母浸液琼脂培养基（BCYE培养基）上能生长。该菌存在于水和土壤中，常经供水系统、空调和雾化吸入而被吸入，引起呼吸道感染，亦可呈小的暴发流行。n水中的军团菌又是怎样潜入人体肺脏中“安营扎寨”的？本病感染途径主要是经呼吸道感染，军团菌的菌体微小，气溶胶是军团菌传播的主要载体，供水系统可通过人工喷泉、水龙头、涡流浴、泡泡浴等方式形成气溶胶，冷却塔和空调风机一旦把含有军团菌的气溶胶吹到空气中，人在正常呼吸时，就有可能患上军团菌病。在使用中央空调且人口密集、空气流通不畅的公共场所，由军团菌污染环境而导致人群感染的危险性就会“水涨船高”。军团菌在含有军团菌在含有L-半胱氨酸亚铁盐酵母浸膏和活性酵母浸液琼脂培养半胱氨酸亚铁盐酵母浸膏和活性酵母浸液琼脂培养军团菌军团菌军团菌军团菌n五、空气污染的生物指示作用五、空气污染的生物指示作用n空气污染物不仅对人体有严重的影响，而且对植物，对微生物细胞同样也产生严重影响。然后，不同的生物机体，对不同的污染物反应的敏感性不尽相同，因此，我们可以把一些对污染物有高度敏感的植物或微生物作为指示生物，用于环境污染的监测。我们根据这些生物在这一地区的生长将况，可以及早测知本地区的污染情况。五、空气污染的生物指示作用五、空气污染的生物指示作用n（一）空气污染对植物的损害（一）空气污染对植物的损害n空气的污染对植物最明显的损害是在植物表面积累了颗粒，从而影响光和空气的进入。由硫氧化而形成的酸雨对植物极其有害，它能抑制植物生长，并能破坏叶细胞，在SO2浓度达到1.5PPM时，就会发生大量的叶子受损害。臭氧能氧化叶细胞，而损害植物叶子，使叶片变成有特征性的银色。（一）空气污染对植物的损害（一）空气污染对植物的损害n在大气污染物中，由石油提炼的燃烧过程中排放出来的乙烯占有很大数量，在汽车排放的废气中含有很多碳氢化合物，其中乙烯的最多达20%，乙烯对植物的为害也很大，在聚乙烯工厂附近，能见棉花和其他作物发生偏上反应，即植物叶片发生下垂，在二英里半径的范围内，可发现叶片脱落或皱褶，并呈水泡状，棉花现蕾多，但大多早落。在大气污染物中，由石油提炼的燃烧过程中排放出来的乙烯占有很大在大气污染物中，由石油提炼的燃烧过程中排放出来的乙烯占有很大n由于城市工业废气的污染，已引起了城市植物群落的畸变，绿化树木受到严重威胁，针对这种情况，人们正在尝试选用抗污染的树木作为城市绿化的树种。当然最根本的措施，还是彻底消除空气污染。由于城市工业废气的污染，已引起了城市植物群落的畸变，绿化树木由于城市工业废气的污染，已引起了城市植物群落的畸变，绿化树木n（二）附生植物对空气污染的指示作用（二）附生植物对空气污染的指示作用n附生植物对于大气污染的敏感性，已引起人们广泛的重视，尤其是地衣和苔藓对大气污染的反应很敏感，经研究，在国外，已能利用这两类植物的各个种，对大气污染物的抗性不同来制订大气污染程度的指示带，作为生物监测的一个手段。（二）附生植物对空气污染的指示作用（二）附生植物对空气污染的指示作用n（三）微生物对空气污染的指示作用（三）微生物对空气污染的指示作用n许多微生物对空气污染是很敏感的，实践中可利用这类敏感的微生物作为指示物，或用于研究细胞学损伤。例如大肠杆菌对于由臭氧和碳氢化合物的光反应产生的烟雾是高度敏感的，这种混合污染物只要几个PPb的浓度就可使大肠杆菌致命。纯的臭氧对于大肠杆菌也是有毒的，能使细胞表面发生氧化作用，造成内含物渗出细胞而被毁。（三）微生物对空气污染的指示作用（三）微生物对空气污染的指示作用n发光细菌对于测定由空气污染物引起的细胞学损伤也是良好的工具，发光细菌在暗处生长，它们的生物发光又较易测定。已知由氧化氮和丁烯经光化学作用产生烟雾能明显阻碍生物发光。发光细菌对PAN（过氧乙酰硝酸酯）也特别敏感，浓度在小于2微升/升时，就能抑制它发光，而这样低的浓度还不会对人眼产生刺激作用，尽管这样低的空气污染水平，也可能在高等生物中引起细微的生理学影响，但是人们却不易觉察它，在这方面，微生物可以成为我们很好的助手。发光细菌对于测定由空气污染物引起的细胞学损伤也是良好的工具，发光细菌对于测定由空气污染物引起的细胞学损伤也是良好的工具，n（四）利用微生物指示致癌物的污染（四）利用微生物指示致癌物的污染n致癌的多环碳氢化合物，是空气中普遍存在的污染物，这类物质也能刺激细菌细胞产生畸变，例如，用致癌的污染物3，4苯芘处理蜡状芽胞杆菌，能增加细菌的代谢活性，并引起细胞的畸形生长，苯并芘还能影响巨大芽孢杆菌生长，使之形成大颗粒的细胞等等。因此，可以利用这种现象，来研究引起细胞损伤的污染物的水平，以及细胞受损伤的性质。（四）利用微生物指示致癌物的污染（四）利用微生物指示致癌物的污染第四节第四节 水体微生物生态水体微生物生态n一、水生环境中占优势的微生物一、水生环境中占优势的微生物n在大部分的水体里，占优势的光合成有机体是微生物。在好气区，蓝藻和真核藻类占优势，而在厌气区，则光合细菌占优势。因为这些光合成有机体在生产有机物质时，利用阳光取得能量，所以我们通常把这类生物体称为初级生产者。第四节第四节 水体微生物生态一、水生环境中占优势的微生物水体微生物生态一、水生环境中占优势的微生物n 初级生产者对整个生态系统的生物活力有着重要的影响。这些光合生物进行初级生产的速率高低，影响整个水生生态系统的活力，而光合生物的生产速率又受温度、光线、PH等物理化学因子以及可利用的营养物质的种类和浓度的影响。初级生产者对整个生态系统的生物活力有着重要的影响。这些光合初级生产者对整个生态系统的生物活力有着重要的影响。这些光合n例如，在开敞的海域里，初级生产者的生产率是低下的，因为在哪里，供藻类生长所需要的无机营养含量很低，而在近岸海域和江、湖水体，接受来自沿岸的丰富营养，故生产率较高。但也有些远离海岸的海域，因受这些地方的风和潮水的影响，造成海水强烈地向上翻腾，从海底把营养带到表层，这样的海域中初级生产率也是较高的。例如，在开敞的海域里，初级生产者的生产率是低下的，因为在哪里例如，在开敞的海域里，初级生产者的生产率是低下的，因为在哪里n二、水体中微生物的来源二、水体中微生物的来源n 水体中微生物的来源有四个方面：n1 1、水体中固有的微生物、水体中固有的微生物n 有荧光杆菌、产红色和紫色的灵杆菌，不产色的好氧芽孢杆菌，产色和不产色球菌、丝状硫细菌、球衣菌及铁细菌等。二、水体中微生物的来源二、水体中微生物的来源n2 2、来自土壤微生物、来自土壤微生物n 由于雨水冲刷地面，将土壤中的微生物带到水体中。有枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌、氨化细菌、硝化细菌、硫酸还原菌、蕈状芽孢带杆菌，霉菌等。n3 3、来自生产和生活的微生物、来自生产和生活的微生物n 各种工业废水、生活污水和牲畜的排泄物夹带各种微生物进入水体。它们是大肠杆菌群、肠球菌、产气荚膜杆菌、各种腐生性细菌、厌氧梭状芽孢杆菌，致病微生物如霍乱弧菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌、立克次氏体、病毒、赤痢阿粑等。2、来自土壤微生物、来自土壤微生物n4 4、来自空气微生物、来自空气微生物n 雨雪降落时，将空气中的微生物夹带入水体中，初雨尘埃多，微生物也多，雨后空气微生物少。雪的表面积大，与尘埃接触面大，故含的微生物比雨水多。n 微生物在水体中的分布与数量受水体的类型、有机物的含量、微生物的拮抗作用，雨水冲刷，河水泛滥，工业废水、生活污水的排放量等因素影响。4、来自空气微生物、来自空气微生物n三、水体中的微生物群落三、水体中的微生物群落n（一）海洋中微生物群落（一）海洋中微生物群落n海洋中的微生物有固有栖息者，也有许多是随河水、雨水及污水排入的。n1 1、海洋微生物群落分布、海洋微生物群落分布n在沿海一带，由于沿海城市人口密度集，工厂多，污水和工业废水随河水流入。海港停泊的船只也排出许多污水和废物，故沿海海水中含有大量的有机物，海面阳光充足，温度适宜，港口海水每毫升含菌1105个。在外海，人类活动少，每毫升含菌10250个。海洋微生物的水平分布除受内陆气候、雨量等影响外，还受潮夕的影响，当涨潮时，因海水受到稀释，含菌量明显减少，退潮含菌量增多。三、水体中的微生物群落三、水体中的微生物群落浸入小河里的载玻片上的发育形成的小菌落浸入小河里的载玻片上的发育形成的小菌落浸入小河里的载玻片上的发育形成的小菌落n2 2、海洋微生物群落的生态特征、海洋微生物群落的生态特征n按栖性地可分为：按栖性地可分为：n（1 1）底栖性细菌：）底栖性细菌：n因海底各处地质结构和有机物含量不同，底栖性细菌的水平分布也不同。岩礁海岸底部为芽孢杆菌和溶胶杆菌；砂砾海岸底部有腐败芽孢杆菌和固氮菌；沿积土有机物丰富，以腐败细菌为主，还有硫细菌、硝化细菌；浅海海底沉积大量有机物和动、植物残体，缺乏溶解氧，故多为厌氧的腐败梭菌。产物有H2S和NH3，还有硫酸还原菌；在深海海底有厌氧异养菌；在河口和人海处多数来自土壤的细菌。2、海洋微生物群落的生态特征、海洋微生物群落的生态特征n（2 2）浮游性细菌）浮游性细菌n这类细菌有鞭毛，自由生活，在荧光假单脑菌、变形杆菌、丝维弧菌、螺旋菌及人和动物的肠道细菌。n（3 3）附着性细菌）附着性细菌n这类细菌附着在动物、植物体上，是异养菌，例如发光细菌和有色杆菌附着在鱼体上，纤维素分解菌和固氮菌附着在浮游植物和藻体上。（2）浮游性细菌）浮游性细菌n（二）淡水微生物群落（二）淡水微生物群落n湖泊和池塘水的流速慢，属静水系统。河、溪为流水系统，两者的微生物群落分布不同。尽管水体类型不同，但水平分布的共同点是：沿海岸水域有机物较多，微生物种类和数量也多。（二）淡水微生物群落（二）淡水微生物群落水圈中的微生物水圈中的微生物蓝细菌、藻、水生植物阳光阳光表层输入表层输入(河流河流)产氧光合产氧光合动物、原生动物、好氧细菌动物、原生动物、好氧细菌嗜甲烷菌、无机化能细菌嗜甲烷菌、无机化能细菌不产氧光合不产氧光合发酵发酵厌氧呼吸菌厌氧呼吸菌产甲烷菌产甲烷菌沉积物沉积物厌厌 氧氧 层层好好 氧氧 层层表层输出表层输出层次化湖泊生态层次化湖泊生态Ecology of a Stratified lake 水体不同层次微生物分布水体不同层次微生物分布水圈中的微生物蓝细菌、藻、水生植物阳光表层输入水圈中的微生物蓝细菌、藻、水生植物阳光表层输入(河流河流)产氧光产氧光n四、水体自净和污染水体的微生物生态四、水体自净和污染水体的微生物生态n（一）天然水体的自净现象（一）天然水体的自净现象n如果一条河流有个污染物排放点，当大量污染物由此流入河流，并顺流而下时，可见到以下变化情况（图7-4）。n1、污染物的浓度由高变低。n2、生物相的变化。首先，异养细菌迅速氧化分解有机污染物而大量增殖，出现高峰，然后，是以细菌为食料的原生动物出现高峰，最后由于有机物的矿化，利于藻类的生长，而出现藻类的高峰。四、水体自净和污染水体的微生物生态四、水体自净和污染水体的微生物生态n3、溶解氧的浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗，很快降到最低点；随后，由于有机污染物的无机化和藻类的光合作用，以及其他好氧微生物数量的下降，溶解氧又渐渐恢复到原来的水平。n这时，在离开污染源相当的距离之后，水中的各种微生物的数量和有机物、无机物的含量也都下降到最低点，水体恢复到原来的状态。这就是自然界中存在着的水体自净现象。3、溶解氧的浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗，很快降、溶解氧的浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗，很快降污污水水污水污水n（二）水体自净（二）水体自净n河流接纳了一定量的有机污染物后，在物理的化学的和水生物（微生物、动植物）等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态，叫着水体自净。任何水体都有自净容量。自净容量是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的最大数量。（二）水体自净（二）水体自净水圈中的微生物水圈中的微生物水体自净及污染水体的微生物生态水体自净及污染水体的微生物生态水体自净过程水体自净过程 水体接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的及生物等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态。水圈中的微生物水体自净及污染水体的微生物生态水圈中的微生物水体自净及污染水体的微生物生态 n1 1、水体自净过程（大致如下）、水体自净过程（大致如下）n（1）有机污染物排入水体后被水体稀释，有机和无机固体物沉降至河底。n（2）水体中好氧细菌利用溶解氧把有机物分解为简单有机物和无机物，并用于组成自身有机体，水中溶解氧急速下降至零，此时鱼类绝迹，原生动物、轮虫、浮游甲壳动物死亡，厌氧细菌大量繁殖，对有机物进行厌氧分解。有机物经细菌完全无机化后，产物为CO2、H2O、PO43-、NH3和H2S。NH3和H2S继续在硝化细菌和硫化细菌作用下生成NO3-和SO42-。1、水体自净过程（大致如下）、水体自净过程（大致如下）n（3）水体中溶解氧在异养菌分解有机物时被消耗，大气中的氧刚溶于水就迅速被消耗掉，尽管水中藻类在白天进行光合作用放出氧气，但复氧速度仍小于耗氧速度，氧垂直曲线下降。在最缺氧点，有机物的耗氧速度等于河流的复氧速度。再往下流的有机物渐少，复氧速度大于耗氧速度，氧垂直曲线上升。如果河流不再被有机物污染，河水中溶解氧恢复到原有浓度，甚至达到饱和。（3）水体中溶解氧在异养菌分解有机物时被消耗，大气中的氧刚溶）水体中溶解氧在异养菌分解有机物时被消耗，大气中的氧刚溶n（4）随着水体自净，有机物缺乏和其他原因（例如阳光、照射、温度、PH变化、毒物及生物的拮抗作用等）使细菌死亡。n在这自净过程中，有物理的作用（如河流自身的稀释作用和有机颗粒的下沉），也有化学作用（如氧化还原反应，吸附沉淀，酸碱中和反应等等），但更重要的是生物作用，即生物有机体对无机物和有机化合物的同化和异化作用，其中，最活跃的生物是细菌。大量的有机物质正是通过微生物，特别是细菌的新陈代谢而被除去，其降解有机物的速度比其他生物要快成千上万倍。（4）随着水体自净，有机物缺乏和其他原因（例如阳光、照射、温）随着水体自净，有机物缺乏和其他原因（例如阳光、照射、温水圈中的微生物水圈中的微生物水体自净及污染水体的微生物生态水体自净及污染水体的微生物生态污染水体的微生物生态污染水体的微生物生态水圈中的微生物水体自净及污染水体的微生物生态水圈中的微生物水体自净及污染水体的微生物生态n2 2、衡量水体自净的指标、衡量水体自净的指标n（1 1）P/HP/H指数：指数：P光合自养型微生物 H异养型微生物n两者的比即P/H指数。P/H指数反映水体污染和自净程度。n水体刚被污染，水中有机物浓度高，异养型微生物大量繁殖，P/H指数低，自净的速度高。n在自净过程中，有机物减少，异养型微生物数量减少，光合自养型微生物数量增多，故P/H指数升高，自净速率逐渐降低，在河流自净完成后，P/H指数恢复到原有水平。2、衡量水体自净的指标、衡量水体自净的指标n（2 2）氧浓度昼夜变化幅度和氧垂直曲线）氧浓度昼夜变化幅度和氧垂直曲线n水体中的溶解氧是由空气中的氧溶于水而得到补充，同时也靠光合自养型微生物的光合作用放出氧得到补充。阳光照射是关键因素，白天和夜晚水中溶解氧浓度差异较大。在白天有阳光和阴天时的溶解氧浓度差异也较大。昼夜的差异取决于微生物的种群，数量或水体断面及水的深度。如果光合自养型微生物数量多，P/H指数高，溶解氧昼夜差异大。河流刚被污染时，P/H指数下降，光合作用强度小，溶解氧浓度昼夜差异小。（2）氧浓度昼夜变化幅度和氧垂直曲线）氧浓度昼夜变化幅度和氧垂直曲线n（三）污染水体的微生物生态（三）污染水体的微生物生态n1 1、污染系统、污染系统n当有机污染物排入河流后，在排污点的下游进行着正常的自净过程。沿着河流方向形成一糸列连续的污化带。每一带都具有大体上能表示这一带特性的动物和植物。根据一条河流中一定区域内所发现的动物区糸和植物区糸，就有可能鉴别这一区域或那一带有机污染程度。把河流按其污染程度划分为如下几带。（三）污染水体的微生物生态（三）污染水体的微生物生态n（1 1）多污带）多污带n是由于城市、农业、工业和其他企业排出的有机污染物，而使水体受高分子量有机物严重污染的区域。此带的特征是水呈暗灰色，很浑浊，含有大量的高分子有机物，BOD高，溶解氧含量少或缺，为厌氧状态。细菌和无色鞭毛虫极多，以厌氧菌和兼性厌氧菌为主，种类多数量大，每毫升含有几亿个细菌。有少量靠腐烂有机物或细菌为主要食物的动物，无好氧生物，鱼类不能停留。（1）多污带）多污带n（2 2）中污带）中污带 此带较长，又分-中污带和-中污带n-中污带中污带n 继多污带后，有机污染仍然较严重，存在较多较小分子量的有机物，水为灰色，溶解氧较前带略多，为半厌氧状态，BOD下降，水面上有泡沫和浮泥。由于氧化作用使底泥中的硫化氢减少，生物为较耐污染的种类，有许多细菌和真菌，每毫升水约几千万个细菌。n-中污带中污带n 为中等程度的有机物污染区。溶解氧相当多，氧化作用显著，有机物能较好矿化。藻类有合适的条件，有多种蓝藻、绿藻及硅藻，有多种原生动物，轮虫等，有鱼类。（2）中污带）中污带 此带较长，又分此带较长，又分-中污带和中污带和-中污带中污带n（3 3）寡污带）寡污带n经河流的自净作用之后，矿化完全，有机物全被水解，水质透明度大，溶解氧恢复到正常或饱和，有机氮不超过1毫克/升，带内生活中细菌数量少，藻类的种类多，数量也有增多。（3）寡污带）寡污带n2 2、水体污染有机的指标、水体污染有机的指标n（1 1）BIPBIP指数：指数：n污化系统用指示生物定性地衡量水体有机污染程度，但也还可用水生生物的数量求出某种指数来评价水体污染程度。例如：BIP指数，其意义是无叶绿素的微生物占所有微生物（有叶绿素和无叶绿素微生物）数的百分比。指数由下式计算：nBIP=B/A+B100%A：有叶绿素的微生物；B：无叶绿素的微生物n 利用BIP值可以判断水体的污染程度。BIP值越大，表示水的污染越严重。2、水体污染有机的指标、水体污染有机的指标n（2 2）细菌菌落总数（）细菌菌落总数（CFUCFU）：）：n细菌菌落总数是指1 ML水样在营养琼脂培养基中，于37 培养24h后所生长出来的细菌菌落总数。它用于指示被检的水源受有机物污染的程度，为生活饮用水作卫生学评价提供依据。在我国规定1 ML生活饮水中的细菌菌落总数在100个以下。n 在饮用水中所测得的细菌菌落总数除说明水被生活废弃物污染程度外，还指示该饮用水能否饮用。但水中的细菌菌落总数不能说明污染的来源。因此，综合大肠杆菌群数以判断水的污染源和安全程度就更全面。（2）细菌菌落总数（）细菌菌落总数（CFU）：）：n（3 3）总大肠菌群）总大肠菌群n总大肠菌群又称大肠菌群和大肠杆菌群。埃希氏菌属、柠檬杆菌属，肠杆菌属和克雷伯氏菌属在37 能不同程度地发酵乳糖产酸、产气。是指示水体被粪便污染的一个指标。更确切地说，它是致病菌污染水体的间接指标。但以总大肠菌群作指标也有一定缺陷，因有时测总大肠菌群呈阴性，却不能确切证明无致病菌，而且，其中的大肠埃希氏菌可引起幼儿腹泻，有些O157是极毒菌株。（3）总大肠菌群）总大肠菌群n五、水体富营养化五、水体富营养化n（一）水体富营养化的概念（一）水体富营养化的概念n富营养化一词来自希腊文，意即“富裕”，所谓富裕的水就是指富含磷盐和某些形式的氮素的水。水中所含的这些营养，足以使水中的藻类过量生长，藻类和随之而来的异养微生物的代谢活动，耗尽了水体中的氧，使水体变质（如使淡水水体发生“不华”或称“水花”使海洋发生“赤潮”），这就是水体的富营养化现象。一般认为，水体中总磷为20mg/m3，无机氮为300 mg/m3以上就会出现富营养化。五、水体富营养化五、水体富营养化n水体的富营养化，实质上是生态系统受污染造成的。生态系统尚未受到污染的情况下，系统内的生物群体，存在着大量的独立种，各种之间关系密切，而又各有自己的特性。如有的微生物是致病菌，有的是捕食的，也有被食的，有共生的，也有自生的，每个种数量不会太多，但较为稳定。因此，可以认为，在未受污染的系统中，生物群体的特点之一是种类多而每个种的个体少。水体的富营养化，实质上是生态系统受污染造成的。生态系统尚未受水体的富营养化，实质上是生态系统受污染造成的。生态系统尚未受n生态系统受污染后，群体中种类便逐渐减少，而能存活下来的每个种的个体数却在增加。当污染极严重时，往往只能看到少数几种生物，它们的个体数目急剧增多。在富营养化的水体中所看到的正是这种生物群体种类减少，个体剧增的现象。生态系统受污染越严重，系统中的种就越少。生态系统受污染后，群体中种类便逐渐减少，而能存活下来的每个种生态系统受污染后，群体中种类便逐渐减少，而能存活下来的每个种n（二）引起水体富营养化的原因（二）引起水体富营养化的原因n总的来说，富营养化是水体受污染的结果，是营养物质进入水体，造成藻类和其它微生物增殖的结果。n富营养化在水体中出现的生物，主要是微型藻类，这些藻类光合作用的强度随水中磷氮含量的增加而成比例的增加，其他许多因素如温度、光照强度、有机物、毒物和捕食性生物的活性等等，所有这些因子均以复杂的方式相互影响，其中一个因素的变化，又会引起整个群体广泛的链锁反应。这些影响微型藻类生长的因素，也是影响水体富营养化的因素。（二）引起水体富营养化的原因（二）引起水体富营养化的原因n在富营养化时，大量发展的微型藻类，在分类上可分为好几类，其中最重要的一类是蓝藻的生物，或称蓝细菌。蓝藻是含有光合色素的原核生物，但其光合作用方式，却不同于光合细菌，而与植物和真核藻类相同。n虽然蓝藻种类很多，但在水体富营养化时，能大量繁殖的仅只20种左右，每种蓝藻的过度繁殖持续时间不同，当蓝藻过度繁殖时，可能造成水体缺氧，而使繁殖速度减退，从而释放出磷和氮素，进一步促使其它藻类过度繁殖，表现出不同藻类过度繁殖的演替现象。在富营养化时，大量发展的微型藻类，在分类上可分为好几类，其中在富营养化时，大量发展的微型藻类，在分类上可分为好几类，其中n生长在水体表面的藻类可作为污染度的指示生物，这方面藻类较之细菌或原生动物更易计数和鉴定。n湖泊的富营养化与水中的营养盐浓度有关外，还与水温和营养盐负荷有关。生长在水体表面的藻类可作为污染度的指示生物，这方面藻类较之细生长在水体表面的藻类可作为污染度的指示生物，这方面藻类较之细n（三）评价水体富营养化的方法与（三）评价水体富营养化的方法与AGPAGPn评价水体富营养化的方法有：n1、观察蓝藻等指示生物；n2、测定生物的现存量；n3、测定原初生产力；n4、测定透明度；n5、测定氮和磷等导致富营养化的物质。（三）评价水体富营养化的方法与（三）评价水体富营养化的方法与AGPnAGP：即藻类生产的潜在能力。n就是把特定的藻类接种在天然水体废水中，在一定的光照和温度条件下培养，使藻类增长到稳定期为止，通过测干重或细胞数来测其增长量。这个值就称为藻类增长值，即藻类生长的潜在能力（AGP）。n测定该废水中藻类的潜在生产力（AGP）是为了控制排入水体的废水量和水质，以便采取防止废水对水体产生负面影响的一个措施。AGP：即藻类生产的潜在能力。：即藻类生产的潜在能力。n（四）防止水体富营养化（四）防止水体富营养化n 防止水体富营养化的根本措施是将各种污水和废水中氮和磷的排放量控制在低水平。（目前我国规定生活污水处理厂出水氨氮控制在15 mg/L以下）。可以采用化学药剂来控制藻类的过度生长，（对于小面积的水体或蓄水池等是特别需要的），可以利用藻类病原菌抑制藻类生长，还可采收藻类综合利用，还可以采取疏浚底泥，去除水草和藻类，引入低营养水稀释和实行人工曝气等措施。（四）防止水体富营养化（四）防止水体富营养化n 总结新课总结新课 n空气的生态条件n空气微生物的卫生标准及生物洁净技术n空气污染的生物指示作用n水体中微生物的来源n水体中微生物的群落n水体自净和污染水体的微生物生态n水体富营养化n 布置作业布置作业 nP266 7-12P266 7-12 总结新课总结新课