水体自净和水体污染的微生物生态 电子教案

1、水处理微生物教案知识点水体自净和水体污染的微生物生态学时2学时教学内容水体自净机理；水体自净过程；污染水体的微生物生物学特征教学重点水体自净过程教学难点水体自净机理；水体自净过程；污染水体的微生物生物学特征污染水体的微生物生物学特征参考资料环境工程微生物技术 中国劳动社会保障出版社环境微生物 化学工业出版社环境微生物 科学出版社微生物学 高等教育出版社水体污染是当前普遍存在的环境问题，工业废水的排放是造成水体污染的主要原因。工业废水中的污染物种类繁多，数量极大，按其种类和性质，一般可分为四大类：可生物降解的有机污染物（如BOD、COD、TOD、TOC等）、难生物降解的有机污染物（如酚类化合物、

2、合成高分子聚合物等）、无直接毒害的无机污染物（如酸、碱、氮磷等植物营养物质）和有直接毒害的无机污染物（如砷，汞等重金属）。此外，对水体造成污染的还有放射性物质、生物污染物质和热污染等。水体自净指的是受污染的河流经过物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度降低或转化，水体恢复到原有状态，或从最初的超过水质标准降低到等于水质标准的现象。自净容量指的是水环境对污染物质的承受能力，当排入水体的污染物数量超出水体的自净容量，就会导致水体被污染。水体的自净机理，包括混合、扩散稀释、沉淀、挥发等物理作用；氧化还原、酸碱反应、分解化合、吸附、凝聚、离子交换等化学、物理化学作用；以及好氧和厌氧的生物同化作用。

3、各种作用可同时或连续发生，并互相影响和交织进行。水体净化作用：（1） 物理净化作用 污水或污染物排入水体之后，可沉淀固体逐渐沉至水底形成底泥，悬浮胶体和解性污染物则因混合扩散稀释而逐渐降低其在水中的浓度。（2） 化学净化作用 水体通过多种化学或物理化学净化作用能去除水中的污染物。例如：通过氧化可使一些难溶性的硫化物形成溶解的硫酸盐；可容的Fe2+和Mn2+可氧化为几乎不容的Fe3+和Mn4+而沉淀下来；随污水进入水体的洗涤剂、肥皂等表面活性剂，不仅其自身能形成泡沫浮至水面而从水中去除，而且它们还能通过离子浮选作用捕集和携带其它污染物如重金属、放射性物质等，从而将其从水中去除。（3） 生物化学净

4、化作用 物理净化和化学净化作用，只能使污染物的存在场所与存在形态发生变化，使水体中的存在浓度降低，但不减少污染总量。而生物化学净化可使污染物的总量降低，使水体得到真正的净化。生物化学作用后，最终使有机物无机化，由有害向无害转化。水体的自净过程：有机物排入水体后被水体稀释，固体物质沉淀至水底；利用水中的溶解氧，水中的好氧菌降解有机物分解为简单的有机物和无机物，并合成自身细胞，水中溶解氧极速下降至零，此时水中鱼虾等好氧生物绝迹，水体呈厌氧状态，厌氧细菌大量繁殖，对有机物进行厌氧分解；随着水体的自净，水中有机物含量逐渐降低，水中细菌所需的营养物质逐渐缺乏，再加上诸如阳光照射、温度、pH等其它影响因素

5、的变化，使细菌死亡，溶解氧上升，水质变清，高等水生动物重新出现，水体恢复到污染前的状态和功能，自净过程完成。污染水体的微生物生态学特征当排入水体的污染物数量不超出水体的自净容量时，在排污点下游将进行正常的自净过程。在自净过程中，水体有机污染物逐渐减少，水体生态系统的结构同时也发生着相应的变化，沿河流将形成4个连续的污化带：多污带、-中污带、-中污带和寡污带，这是根据指示生物的种类、数量及水质划分的。每个带均有各自的物理、化学及生物学特征，用于评价河流的污染程度和自净程度。（1） 多污带 多污带位于污染口下游，水质浑浊，有机物浓度高，溶解氧含量极低，水体呈厌氧状态。多污带由于环境恶劣，水生生物的

6、种类很少，水中大量存在厌氧菌和兼性厌氧菌，每1毫升水中细菌总数可达几亿个。水面上有气泡，鱼类绝迹。在微生物对有机物的分解过程中么，产生大量的H2S、CH4和CO2等气体，具有强烈的臭味。多污带的指示生物有浮游球衣细菌、贝式硫细菌、颤蚓河水蚂蝗等。多污带水底沉积许多由有机和无机物形成的淤泥，有大量寡毛类（颤蚓）动物。（2） -中污带 多污带的下游是-中污带，-中污带的污染程度仍很严重，水质与中污带基本相似，水质浑浊呈灰色。水中有少量溶解氧，氧化作用水平依然很低，水中BOD下降，有H2S、NH3及氨基酸产生。细菌数量依然很多，每毫升水中细菌总数达几十万个，细菌种类依然较少，有蓝藻、裸藻、绿藻，还出

7、现了轮虫类和纤毛虫类，在水体的底泥滋生很多颤蚯蚓。（3） -中污带 -中污带的下游是-中污带，-中污带的污染程度较-中污带有所降低，水质浑浊程度减轻，水中BOD和悬浮物含量减少，溶解氧浓度增大，氧化作用水平提高，NH3和H2S分别被氧化为NO3-和SO42-，二者在水中含量大大减少。细菌数量显著减少，没毫升水中细菌总数为几万个。-中污带的生物种类是极多样化的，主要生物种类有蓝藻、绿藻等各种藻类，固着型纤毛虫如独缩虫、聚缩虫等运动活跃，还有轮虫、甲壳动物及昆虫甚至野生杂鱼类出现。（4） 寡污带寡污带在-中污带之后，其水质已接近清洁水体，标志着河流自净过程已完成。水中溶解氧含量经常能达到饱和值，有机物浓度极低，基本上不存在有毒物质，水质清澈且呈中性，很适合动物的生存。细菌含量极少，而生物种类较为丰富，指示生物有：鱼腥藻、硅藻、黄藻、钟虫、变形虫、旋轮虫、浮游甲壳动物、水生植物及鱼类。污染水体的微生物生态学特征如上所述，从多污带到寡污带，呈现污染物质浓度逐渐降低，细菌数量逐渐减少，生物种类由少到多的变化规律。由于生物的生存和分布并不单纯，受污染环境的影响，还受到地理和气候条件、河流的地质、流速、水深等因素