2013复习题 环境生物技术(新) 2

1、1.怎样理解环境生物技术是一种污染物消除技术而不是分离技术，列举当前主要的环境生物技术？答：环境生物技术应包括以下两方面的内容。（）生物净化 直接或间接地利用生物体的某些组织或某些功能，去除环境中已经存在的一些污染物质和有毒物质，使得环境得以净化的生物技术。（）生物生产 利用生物体作为反应器或利用活体生物的某些功能进行生物生产，以提供人类生产和生活所需产品和服务的生物技术。以上两方面可以看成环境生物技术改善环境质量的直接的和间接的两个方面。 从广义上说，环境生物技术在诸如以较低的环境成本生产食品、为化学加工工业提供较少毒性的化合物、或产生较少污染的生产工艺 从环境中消除毒性化合物、控制人类传染

2、性疾病等方面发挥重大作用。但最直接地看，以环境生物技术中的污染物去除和污染场地的生物恢复技术应用到环境工程中尤为重要，因为在没有更好的可替代工艺被开发利用的情况下，控制污染物进入环境及清除已经进入环境中的污染物质是保证环境质量的重要手段。当目前主要的环境生物技术：环境生物技术可按技术的难易程度，划分为高、中和低三个层次，其中高层次环境生物技术指以分子生物学技术为主体、以基因工程为主导的污染控制与监测技术，中层次环境生物技术是以目前大量应用的、经过工艺改革与技术创新的生物处理技术，低层次环境生物技术则指各类自然净化系统。2.对于矿山导致农业土壤被重金属污染，根据本专业已学的知识，如何对该污染区域

3、进行治理？答：农业土壤被重金属污染的主要治理方法（1）工程治理方法工程治理是指用物理或物理化学的原理来治理土壤重金属污染。主要有：客土、换土、翻土、去表土等。此外还包括淋洗法、热处理法、电解法、。（2）生物治理方法生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良重金属污染。主要有：动物治理、微生物治理、重金属的植物吸收、超积累植物。（3）化学治理方法化学治理就是向污染土壤投入改良剂、抑制剂，增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量，改变pH、Eh和电导等理化性质，使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。其中主要有沉淀法、有机质法、吸附法。（4）农业治

4、理方法农业治理是因地制宜的改变一些耕作管理制度来减轻重金属的危害，在污染土壤上种植不进入食物链的植物。主要有：控制土壤水分、选择化肥、增施有机肥、选择农作物品种、控制土壤重金属污染。<综合>可对该污染区域采取植物修复技术：重金属的植物修复技术主要有植物固定/植物挥发和植物吸收三种形式，其中以植物吸收作用最大。重金属的植物吸收是利用重金属超积累植物实现的。同时，微生物与重金属有很强的亲和性，也能富集重金属，同时，微生物能够对重金属产生还原作用或者氧化作用，改变重金属的价态，使重金属钝化或者减轻毒性。因此，土壤重金属污染也可以考虑采用微生物方法进行修复或者作为协同手段与植物修复技术一起

5、使用。3.简述好氧和厌氧生物处理的区别答：1）好氧不同之处在于厌氧过程不以分子氧为受氢体，厌氧过程的受氢体可以是有机物，也可以是含氧有机物。2） 负荷高 好氧法的有机容积负荷为2-4 kgBOD/(m3d)，而厌氧法为2-10 kgBOD/(m3d)，高的可达50 kgBOD/(m3d)。3） 能耗低 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增大而增加，而厌氧法不需要充氧，而且产生的沼气可作为能源。4） 剩余污泥量少且易于处理 好氧法每去除1 kg BOD将产生0.4-0.6 kg生物量，而厌氧法除去1 kg BOD只产生0.02-0.1 kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5-2

6、0。同时，消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此，剩余污泥处理和处置简单、运行费用低，甚至可作为肥料、饲料或饵料利用。5） 营养物质需要量较少 好氧法一般要求BOD:N:P为100:5:1，而厌氧法的BOD:N:P为100:2.5:0.5，在处理氮、磷缺乏的工业废水时所需投加的营养盐量较少。6） 有杀菌作用 可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。7） 污泥易贮存 厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。5.“水花”或“赤潮”形成的主要原因？如何进行预防和控制？水华与赤潮的形成原因：大量未经处理的工业和生活废水，由于氮/磷含量过高造成水体富营养化，在适宜的条件下, 一些

7、藻种能够迅速增长或聚集, 使海水中藻细胞密度增加, 导致海水颜色改变, 并有可能造成海洋生物的死亡, 这就是赤潮/水华现象。水体中P的来源有两个，一是人工合成洗涤剂，另一来源是大量磷肥的使用，随农业污水和灌溉排水而污染水体。防治对策：控制N、P总量，主要的途径有：逐步减少直至完全停止使用含P洗涤剂；合理使用化肥，防止流失，开发生物肥料减轻污染；降低工业废水N、P的排放量；粪便等有机废弃物中的N、P可考虑制造沼气后作有机肥；生活污水可先进行污水灌溉或污水养殖水生植物以吸收N、P；在湖泊、海湾及饮用地下水源带进行监测、预报。6. 如何判断活性污泥法是否成熟？答：(1)活性污泥的结构活性污泥的污泥絮

8、粒大、边缘清淅、结构紧密,呈封闭状、具有良好的吸附和沉降性能。絮粒以菌胶团细菌为骨架,穿插生长一些丝状菌,但丝状菌数量远少于菌胶团细菌,未见游离细菌、微型动物以固着类纤毛虫为主,还可见到木盾纤虫在絮粒上爬动,偶尔还可看到少量的游动纤毛虫等,轮虫生长活跃。这是运行正常的污水处理设施的活性污泥生物相,表明污泥沉降及凝聚性能较好,它在二沉池能很快和彻底地进行泥水分离,处理出水效果好。(2)同一种生物数量增减对于运行正常的污水处理系统的活性污泥中的微生物种类、数量以及它们之间的数量比均保持相对恒定,在处理系统环境发生变化时,污泥中的微生物种类、数量以及它们之间的数量比会进行相应变化,以达到新的生态平衡

9、。7.某一房地产商打算在一个报废的加油站周围建房子，需要对该污染区域进行处理以达到环评标准，根据本专业已学的知识，如何对该污染区域进行治理？ 对该污染物可采用植物修复技术。作用机理主要体现在以下三个方面：A有机污染物的直接吸收和降解植物对浅层土壤中的中度憎水有机物有很高的去除率，这些有机物可与植物根系表面紧密结合，在植物体内不能转移，而水溶性物质不会充分吸着根上，迅速通过植物膜转移，被吸收的有机物可以转化为无毒和木质素，通过矿化作用转化为二氧化碳和水或者挥发。B植物酶的作用植物酶可以使得相关的有机污染物降解速度大大加快，使化学污染物从土壤中的解吸和质量转移成为限速步骤。C树际的生物降解作用植物

10、根系不仅能够给微生物提供生境，还可以强化根际的矿化作用，通过细根的迅速腐解可向土壤中补充有机碳，有利于有机物的降解。8、试述以下(1-7)生物脱氮除磷的流程步骤，并解释生物脱氮除磷不成功的可能原因12367451.厌氧池 2.缺氧池 3.好氧池 4.回流 5. NO3-回流 6.污泥回流 7.剩余污泥 8.二沉池污水首先进入厌氧区，在厌氧段，兼性厌氧菌可将有机物转化为VFAs，聚磷菌分解其体内的磷酸盐，释放的能量供好氧性聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌吸收环境的VFAs类低分子有机物，并以PHB的形式储存起来；随后，污水进入缺氧区，反硝化细菌利用好氧区回流的混合液中的硝酸盐及污水中

11、可以生物降解的有机物进行反消化，达到同时去除BOD5和脱氮的目的之后，污水进入曝气池，此时聚磷菌通过释放体内的PHB维持其生长繁殖，并可吸收利用污水中残剩的可生物降解有机物，同时，聚磷菌进行好氧聚磷作用，过量摄取周围环境中的溶解磷在其体内聚集，使出水中磷浓度达到最低。值得一体的是，经过前面厌氧段聚磷菌和反硝化菌的作用后，进入好氧区中的有机物浓度已相当低，这样有利于自养消化菌的生长。脱氮除磷不成功的原因：除磷效果受污泥龄/回流污泥中含有溶解氧和NO3-N限制，可能不十分理想；脱氮效果取决于混合液的回流比，该工艺中混合液的回流不能太高（200%），因此脱氮效果不能满足较高的要求。9.广州市很多河涌

12、都发臭发黑，可能的原因在哪里，如何来改善？答：原因:（1） 河涌发黑发臭原因水体发生黑臭主要原因如下：1. 有机污染物发生生物化学作用的结果，微生物利用污水中大量有机物进行新陈代谢大量繁殖，产生一些恶臭气体逸出。2. 排入到河涌中工业废水和一些含有特殊成分的污染物也会产生挥发性的臭味。3. 河流两岸工厂向水体排放的高温废水,给一些微生物提供了适宜的生长环境，新陈代谢加快。4. 垃圾、粪便等污染物的排放，以及一些重金属（主要是铁锰）的排放也是河涌发黑发臭的原因。（2）恶臭污染控制措施 1.废水处理 解决水质污染的最有效方法是提高污水处理能力，防止污水未经处理直接排放。同时优化

13、管网结构，真正将雨水与污染了的管道分开。2.工业废水的预处理 预处理对于确保市政污水处理工程的正常运行至关重要。环境保护部门对工业污染源实行实时监控对于污染源的有效控制很关键。 3.微生物强化净化 生物强化技术实际上是外源微生物投放技术，向水体中添加一定量的微生物制剂，能够加速水体中污染物降解，增强水体的自净功能.4.水生植物净化 利用水生植物的自然净化原理达到净化污水降低污染负荷之目的。5.生态工程综合性修复技术 5.1河道曝气生态净化 5.2污水稳定塘（氧化塘）处理技术6.底泥生物氧化技术 7.要加强河涌保护的宣传与执法

14、 10.当前的废水处理工艺总存在不同的局限性，如果让你“设计”一种“超级微生物”用于污水处理，你会期望这个“超级微生物”具有什么特征？如何获得这些特征并进行构建？期望“产甲烷超级微生物”具有高速利用底物产甲烷并且生长迅速的特征，拟用以下方法构建这种超级微生物：(1)分离出某种产甲烷速率较快的产甲烷菌纯种(2)利用代谢组学方法分析代谢产物和甲烷产量的关系，找出关键性代谢产物(3)通过代谢产物找出控制代谢产物的对应基因(4)利用转基因技术将控制产甲烷速率的的基因转接到能快速生长的某种厌氧菌中进行外源性表达，监测产甲烷速率(5)将纯种接种到常规厌氧颗粒污泥中，监测厌氧颗粒污泥产甲烷性能11

15、.如何理解流水不腐？答：江河中的水含有各种微生物，细菌也分为两大类，一类叫“需氧菌”，它的生长、繁殖都需要氧气，在新陈代谢过程中还能吞食水中的污染物质，净化水体。另一类叫“厌氧菌”，在新陈代谢中会产生氯化氢及其它一些具有特殊臭味的物质。 水的不断流动，能把空气中的氧气带入水中，增加水中的含氧量，为需氧菌的生长繁殖创造了有利条件，同时可抑止厌氧菌的生存。这样，流水也就不腐了。12、如何从微生物优势种群的变化判断活性污泥法处理废水的质量？答： 1、活性污泥良好时出现的微生物主要有：钟虫类、盾纤虫、盖纤虫、累枝虫、聚缩虫、内管虫、独缩虫等吸附性原生动物 2、活性污泥处于恶劣状况时出现的微生物主要：波

16、豆虫、豆型虫、草履虫、弹跳虫、屋滴虫（大多数为游泳型），可以判断为絮凝体细碎。严重恶化时原生动物和后生动物消失。 3、在活性污泥分散解体时出现微生物：辐射变形虫、多核变形虫、扇形变形虫等肉足类。 4、在活性污泥出现恢复时出现的微生物主要有：漫游虫、徐叶虫、徐管虫、尖毛等（全毛类） 5、在活性污泥膨胀时出现的微生物主要有：丝壮菌 6、进水负荷低时出现的微生物主要有：游仆虫、狭甲虫等生物。7、溶解氧不足时出现的微生物主要有；扭头虫、丝壮菌等8、曝气过量时出现的微生物主要有：肉足类及轮虫类，包括阿米巴虫9、高负荷和毒物流入时：盾纤虫和钟虫的锐减是负荷过高和毒物流入的征兆，大多数微生物灭绝时活性污泥已

17、被破坏，必须进行恢复。 13、在废水处理中，为什么要先脱碳、后脱氮？答：硝化菌的碳源是消碳菌的代谢产物，有机碳丰富时，脱碳菌世代周期短，生长迅速，硝化菌氧利用不足，生长缓慢。因此先异氧菌脱碳再由自养菌脱氮，可以达到：A防止自养菌反驯化，利用有机物，不再利用氨氮；B有机物为主时自养菌生长慢竞争不过异氧菌；C异氧菌分解蛋白质等产生氨再被自养菌利用D异氧菌分解有机物产生碳酸盐作为自养菌碳源。14、有人说当前的生物修复技术在污染土壤治理中应用范围非常有限，而且更多地是用于有机污染物的处理，对重金属污染则处理效果不好，这种看法对吗，请解释并举例说明？ 答： 这种说法是片面的，生物修复同样可以用于重金属污

18、染土壤的修复，而且效果也是非常好的。主要包括植物修复、微生物修复和动物修复。（1） 植物修复：以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中污染物的一门环境污染治理技术A、 植物提取：利用一些植物对重金属的吸收和地上部的蓄积，并通过收获地上部达到减少土壤重金属的目的B、 植物挥发：利用一些植物来促进重金属转变为可挥发的形态，挥发出土壤和植物表面的过程C、 根系过滤：利用超积累植物或者耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集有毒金属的技术。D、 植物固化-稳定：利用一些植物来促进重金属转变为低毒性形态的过程（2） 微生物修复目前, 微生物修复技术方法主要有

19、3种: 原位修复技术、 异位修复技术和原位-异位修复技术。原位修复有投菌法、 生物培养法和生物通气法等, 主要用于被有机污染物污染的土壤修复。异位修复主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、 厌氧处理和常规的堆肥法。（3）动物修复：土壤中某些低等动物能吸附土壤中的重金属，因而能一定程度地降低污染土壤中重金属的含量。15.当前能源紧缺，而生物能源由于其可再生、二次污染少越来越受到关注，环境中哪种微生物可作为生物能源的来源同时又可净化环境？举例说明答：产甲烷菌，是一种在厌氧活性污泥法中比较常见的一种微生物，它将降解的有机物转化为以甲烷为主的生物气，而甲烷是一种清洁能源，在净化环境的同时产生洁净的能

20、源。产氢菌，也是一种常见的菌种，可以将有机物降解产生氢气，氢气是一种清洁能源。16、如何从环境中得到某种有机污染物高效降解菌？答：1）污染的土壤或者环境中取土著微生物，这样可认为微生物对该种污染物有一定的耐受性，然后进行富集、分离，判断微生物的生长状态，培养液是否浑浊，溶液pH是否发生改变2）采用特征培养基进行分离、纯化，对降解特性进行研究，驯化，适应高浓度有机污染物条件下是否正常生产，考虑耐受性；3）采用诱变技术，进一步提高降解效率。17、某一化工厂生产废水，分别采用活性污泥法和生物膜法处理，这两种处理方法所形成的微生物种群是否一样？试解释原因。答：不一样。活性污泥法和生物膜法。活性污泥是由

21、多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量的厌氧微生物）与污（废）水中有机和无机固体物质混凝交织在一起，形成的絮状体或称绒粒。好氧活性污泥（绒粒）的结构和功能的中心是能起絮凝作用的细菌形成的细菌团块，称菌胶团。其上生长着其他微生物，如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物（轮虫及线虫等）。好氧生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物粘附在生物滤池滤料上或粘附在生物转盘盘片上的一层粘性、薄膜状的微生物混合群体。生物膜生物是以菌胶团为主要组分，辅以浮游球衣菌、藻类等。它们起净化和稳定污（废）水水质的功能。18、现在地下水污染越来越严重，请列出地下水主要的污染物，并给出相应的治理办法答：地下水污染物种类繁多,按性质可分为三类:1）化学污染物 地下水中有机化合物主要有二氯乙烯,三氯乙烯,四氯乙烯等,含量甚微.最普遍的无机污染物是NO,其次是Cl, 微金属主要有C