水处理生物学重点及其答案

1、第一章 绪论 1 "水处理生物学"的研究对象是什么？ "水处理生物学"研究的对象主要集中在与水中的污染物迁移、分解及转化过程密切相关的微生物、微型水生动物和水生/湿生植物，特别是应用于水处理工程实践的生物种类。细菌等原核微生物在水处理工程中通常起着关键的作用，是水处理生物学研究的重点。 2 水中常见的微生物种类有哪些？ 水中的主要微生物分为非细胞生物（病毒）和细胞生物两种类型。在细胞生物中又分为古菌、原核生物（如细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体等）、真核生物。真核生物又可细分为藻类、真菌（如酵母菌、霉菌等）、原生动物（分为肉足类、鞭毛类、

2、纤毛类）、微型后生动物。 3 微生物有哪些基本特征？为什么？ 微生物除了具有个体微小、结构简单、进化地位低等特点外，还具有以下特点： （1）种类多。 （2） 分布广。微生物个体小而轻，可随着灰尘四处飞扬,因此广泛分布于土壤、水和空气等自然环境中。土壤中含有丰富的微生物所需要的营养物质，所以土壤中微生物的种类和数量很多。 （3） 繁殖快。大多数微生物在几十分钟内可繁殖一代，即由一个分裂为两个。如果条件适宜，经过10h就可繁殖为数亿个。 （4） 易变异。这一特点使微生物较能适应外界环境条件的变化。 4 微生物命名常用的双名法的主要规定是什么？ 一种微生物的名称由两个拉丁文单词组成，第一个是属名，用

3、拉丁文名词表示，词首字母大写，它描述微生物的主要特征；第二个是种名，用拉丁文形容词表示，词首字母不大写，它描述微生物的次要特征。有时候在前面所述的两个单词之后还会有一个单词，这个单词往往是说明微生物的命名人。第二章 原核微生物 1 细菌的大小一般是用什么单位测量的？ 细菌的大小一般只有几个m，故一般用m测量。 2 以形状来分，细菌可分为哪几类？ 细菌的形态大致上可分为球状、杆状和螺旋状（弧菌及螺菌）3种，仅少数为其他形状，如丝状、三角形、方形和圆盘形等。球状、杆状和螺旋状是细菌的基本形态。自然界中，以杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌最少。 3 细菌的细胞结构包括一般结构和特殊结构，简单说明这些结

4、构及及其生理功能。 细菌的基本结构包括细胞壁和原生质两部分。原生质位于细胞壁内，包括细胞膜（细胞质膜）、细胞质、核质和内含物。 细胞壁是包围在细菌细胞最外面的一层富有弹性的、厚实、坚韧的结构，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种功能。细胞壁的主要功能有：保持细胞形状和提高细胞机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤；为细胞的生长、分裂所必需；作为鞭毛的支点，实现鞭毛的运动；阻拦大分子有害物质（如某些抗生素和水解酶）进入细胞；赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。 细胞膜又称细胞质膜、质膜或内膜，是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜（厚约78nm），其化学组成主要是蛋白质、脂类和少

5、量糖类。这种膜具有选择性吸收的半渗透性，膜上具有与物质渗透、吸收、转运和代谢等有关的许多蛋白质和酶类。细胞膜的主要功能为：选择性地控制细胞内外物质（营养物质和代谢产物）的运送和交换。维持细胞内正常渗透压。合成细胞壁组分和荚膜的场所。进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。许多代谢酶和运输酶以及电子呼吸链组成的所在地。鞭毛的着生和生长点。 细胞质是细胞膜包围地除核区以外的一切透明、胶状、颗粒状物质的总称。其主要成分是水、蛋白质、核酸和脂类等。与真核生物不同，原核生物的细胞质是不流动的。核区又称核质体、原核、拟核或核基因组，指存在于细胞质内的、无核膜包裹、无固定形态的原始细胞核。 内含物是细菌新陈代

6、谢的产物，或是贮备的营养物质。常见的内含物颗粒主要有以下几种：异染颗粒。其化学组分是多聚偏磷酸盐，是磷源和能源的贮藏物，可降低细胞渗透压。聚羟基丁酸盐。它是细菌所特有的一种碳源和能源贮藏物。肝糖和淀粉粒，两者都是碳源和能源的贮藏物。硫粒，它是元素硫的贮藏物。气泡，存在于许多光能营养型、无鞭毛的运动水生细菌中的包囊状的内含物。 细菌的特殊结构一般指荚膜（糖被）、芽孢和鞭毛3种。 荚膜或称大荚膜，其主要功能有：保护作用。作为通透性屏障和离子交换系统。贮藏养料。表面附着作用。细菌间的信息识别作用。 芽孢是某些细菌在生活史的一定阶段在细胞内形成的一个圆形或椭圆形的休眠结构。具有壁厚，水分少，不易透水，

7、抗热、抗化学药物、抗辐射能力强等特点。 鞭毛是某些细菌表面伸出的细长、波曲的附属物。完整的一根鞭毛从形态上可分三部分：鞭毛丝、鞭毛钩和基体。鞭毛是细菌的运动器官，鞭毛运动引起菌体运动。 4 什么是革兰氏染色？其原理和关键是什么？它有何意义？ 1884年丹麦病理学家Hans Christian Gram提出了一个经验染色法，用于细菌的形态观察和分类。其操作过程是：结晶紫初染，碘液媒染，然后酒精脱色，最后用蕃红或沙黄复染。这就是最常采用的革兰氏染色法。 革兰氏染色的机理一般解释为：通过初染和媒染后，在细菌细胞的细胞壁及膜上结合了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。革兰氏阳性菌细胞壁较厚、肽聚糖含量

8、较高和分子交联度较紧密，故在酒精脱色时，肽聚糖网孔会因脱水而发生明显收缩。再加上它不含脂类，酒精处理也不能在胞壁上溶出大的空洞或缝隙，因此，结晶紫与碘的复合物仍阻留在细胞壁内，使其呈现出蓝紫色。与此相反，革兰氏阴性菌的细胞壁较薄、肽聚糖位于内层且含量低和交联松散，与酒精反应后其肽聚糖不易收缩，加上它的脂类含量高且位于外层，所以酒精作用时细胞壁上就会出现较大的空洞或缝隙，这样，结晶紫和碘的复合物就很易被溶出细胞壁，脱去了原来初染的颜色。当蕃红或沙黄复染时，细胞就会带上复染染料的红色。 酒精脱色是革兰氏染色的关键环节。脱色不足,阴性菌被误染成阳性菌；脱色过度,阳性菌可误染为阴性菌。 革兰氏染色法的

9、意义在于鉴别细菌，把众多的细菌分为两大类，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌5 简述细胞膜的结构与功能。 细胞膜又称细胞质膜、质膜或内膜，是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜，其化学组成主要是蛋白质、脂类和少量糖类。 整体细胞膜的结构，目前大家比较公认的是"流动镶嵌模型"，其要点是：磷脂双分子层组成膜的基本骨架。磷脂分子在细胞膜中以多种方式不断运动，因而膜具有流动性。膜蛋白以不同方式分布于膜的两侧或磷脂层中。 细胞膜的主要功能为：选择性地控制细胞内外物质（营养物质和代谢产物）的运送和交换。维持细胞内正常渗透压。合成细胞壁组分和荚膜的场所。进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。许多

10、代谢酶和运输酶以及电子呼吸链组成的所在地。鞭毛的着生和生长点7 什么是菌落？ 将单个或少量同种细菌（或其他微生物）细胞接种于固体培养基表面（或内层）时，在适当的培养条件下（如温度、光照等），该细胞会迅速生长繁殖，形成许多细胞聚集在一起且肉眼可见的细胞集合体，称之为菌落。准确地讲，菌落就是在固体培养基上（内）以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态、构造特征的子细胞团。 8 什么叫菌胶团？菌胶团在污水生物处理中有何特殊意义？ 当荚膜物质融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。菌胶团是活性污泥中细菌的主要存在形式，有较强的吸附和氧化有机物的能力，在污水生物处理中具有重要的作用。一般说，处理生活污

11、水的活性污泥，其性能的好坏，主要根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来定。9 简述放线菌的特点与菌落特征。 放线菌是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。它的细胞结构与细菌十分相近，是细菌中进化较高级的类群，绝大多数放线菌是革兰氏阳性菌。 放线菌都是单细胞的个体。细胞体内既没有叶绿素，也没有成形的细胞核。放线菌的菌丝分为营养菌丝和气生菌丝。大多数放线菌为异养型，靠营养菌丝吸收营养物质，营腐生生活。大多数放线菌是好氧的，只有某些种是微量好氧菌和厌氧菌。当生长发育到一定时期时，气生菌丝顶端长出孢子丝,形成孢子。孢子散落出去，在适宜的条件下，萌发成新的菌丝体。 放线菌菌落的总体

12、特征介于霉菌与细菌之间，因种类不同可分为两类： 一类是由产生大量分枝和气生菌丝的菌种所形成的菌落。形成的菌落质地致密、表面呈较紧密的绒状或坚实、干燥、多皱，菌落较小而不蔓延。 另一类菌落由不产生大量菌丝体的种类形成，粘着力差，结构呈粉质状，用针挑起则粉碎。 若将放线菌接种于液体培养基内静置培养，能在瓶壁液面处形成斑状或膜状菌落，或沉降于瓶底而不使培养基混浊；如以振荡培养，常形成由短的菌丝体所构成的球状颗粒。 10 简述丝状细菌的主要类型，它们的代谢特点及在给水排水工程中的作用。 丝状细菌主要有铁细菌、硫细菌和球衣细菌三种。 铁细菌一般都是自养型丝状细菌，它们一般能生活在含氧少但溶有较多铁质和二

13、氧化碳的水中。它们能将其细胞内所吸收的亚铁氧化为高铁，从而获得能量。为了满足对能量的需要，必须氧化大量的亚铁，使之生成氢氧化铁。这种不溶性的铁化合物排出菌体后就沉淀下来。当水管中有大量的氢氧化铁沉淀时，就会降低水管的输水能力。此外，铁细菌吸收水中的亚铁盐后，促使组成水管的铁质更多地溶入水中，加速钢管和铸铁管的腐蚀。 硫磺细菌一般也都是自养的丝状细菌。它们能氧化硫化氢、硫磺和其他硫化物为硫酸，从而得到能量。硫磺细菌在水管中大量繁殖时，因有强酸产生，对于管道有腐蚀作用。 球衣细菌是好氧菌。它在营养方面对碳素的要求较高，反应灵敏，所以大量的碳水化合物能加速球衣细菌的繁殖。此外球衣细菌对某些杀虫剂，如

14、液氯、漂白粉等的抵抗力不及菌胶团。球衣细菌分解有机物的能力很强。在污水处理设备正常运转中有一定数量的球衣细菌，对有机物的去除是有利的。 11 什么是单细胞蛋白？ 单细胞蛋白也称微生物蛋白，是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸以及非蛋白含氮化合物、维生素和无机化合物等组成的细胞质团。 12 简述光合细菌的特点、分类，其应用领域。 光合细菌是具有原始光能合成体系的原核生物的总称。它们以光作为能源，能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体进行光合作用。 其在生物与环境领域的研究与应用主要有以下两点：利用光合细菌生产单细胞蛋白和制剂。 利用光合细菌处理高浓度有机废水。 1

15、3什么是蓝细菌？其细胞特点如何？其与水质的关系如何？ 蓝细菌旧名蓝藻或蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素（但不形成叶绿体）、能进行产氧光合作用的大型原核生物。 蓝细菌的细胞是较典型的原核细胞。蓝细菌的构造与G-细菌相似，细胞壁双层，含肽聚糖。细胞除含叶绿素a外，还含有类胡萝卜素及藻胆蛋白等光合色素。大多数蓝细菌的光合色素位于类囊体的片层中。菌体多呈蓝绿色，但在不同光照条件下，菌体所含色素比例改变，可呈现黄、褐、红等颜色。细胞中还有能固定CO2的羧酶体，在水生的细胞种类中常常有气泡。 蓝细菌与水体环境质量关系密切，在水体中生长茂盛时，能使水色变蓝或其他颜色，并且有的蓝细

16、菌能发出草腥气味或霉味。某些种属的蓝细菌大量繁殖会引起"水华"或"赤潮"，导致水质恶化，引起一系列环境问题14什么是不产氧光合细菌（APB）?其主要分类特征是什么？不产氧光合细菌（APB）是具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧光合生长且光合作用不释放氧气的细菌的总称第四章 真核（微）生物3简述真菌的细胞构造。 细胞壁 真菌细胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白质和脂类。在低等真菌中，以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，而高等陆生真菌则以几丁质为主。 细胞质膜 真核细胞与原核细胞在其质膜的构造和功能上十分相似，两者的主要差异可能仅是由于构成膜的磷脂和蛋白

17、质种类不同而形成的。 细胞核 在真菌的菌丝顶端细胞中，常常找不到细胞核。真核生物的细胞核由核被膜、染色质、核仁和核基质等构成。 内质网 内质网指细胞质中一个与细胞基质相隔离、但彼此相通的囊腔和细管系统，由脂质双分子层围成。 高尔基体 高尔基体也是一种内膜结构。它是由许多小盘状的扁平双层膜和小泡所组成，其上无核糖体颗粒附着。 线粒体 线粒体是含有DNA的细胞器，是一切真核细胞的"动力车间"。 液泡 在真核细胞中还有或大或小、含有液体的泡，这就是液泡。 内含物 真菌细胞中有各种内含物，不同种类的真菌，其内含物的种类也不相同。常见的有异染粒、淀粉粒、肝糖粒、脂肪粒等。它们多是贮藏

18、的养料，当营养丰富时其内含物颗粒较多，当营养缺乏时，可因菌体的利用而消失5什么是酵母菌？简述其繁殖方式与生活史。 酵母菌一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。通常认为，酵母菌具有以下特点：1)个体一般以单细胞状态存在2)多数营出芽繁殖3)能发酵糖类产能 4) 细胞壁常含有甘露聚糖5)常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中。 酵母菌的繁殖方式分为无性繁殖和有性繁殖两种。无性繁殖又可分为芽殖、裂殖、产生无性孢子三种。酵母菌以形成子囊和子囊孢子或担子和担孢子的方式进行有性繁殖。 生活史又称生命周期，指上一代生物个体经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部过程。不同酵母菌的生活史可分为3类： 营养

19、体既能以单倍体也能以二倍体形式存在； 营养体只能以单倍体存在； 营养体只能以二倍体存在。 6什么是霉菌？霉菌的营养菌丝和气生菌丝有什么特点，其功能分别是什么？ 霉菌是丝状真菌的一个俗称，意为"会引起物品霉变的真菌"，通常指菌丝较发达而又不产生大型子实体结构的真菌。 霉菌的营养菌丝伸入营养物质内摄取营养，气生菌丝伸入空气中形成孢子和释放孢子。8比较细菌、放线菌、霉菌和酵母菌菌落的特征。 菌落特征细菌酵母菌放线菌霉菌主要特征含水状态很湿或较湿较湿干燥或较干燥干燥外观形态小而突起或大而平坦大而突起小而紧密大而疏松或大而致密相互关系单个分散或有一定排列方式单个分散或假丝状丝状交织丝

20、状交织形态特征小而均匀，个别有芽孢大而分化细而均匀粗而分化菌落透明度透明或稍透明稍透明不透明不透明参考特征菌落与培养基结合程度不结合不结合牢固结合较牢固结合菌落颜色多样单调，一般呈乳脂或矿烛色，少数红或黑色十分多样十分多样菌落正反面颜色的差别相同相同一般不同一般不同细胞生长速度一般很快较快慢一般较快气味一般有臭味多带酒香味常有泥腥味往往有霉味菌落边缘一般看不到细胞可见球状、卵圆状或假丝状细胞有时可见细丝状细胞可见粗丝状细胞10什么是藻类？为什么说藻类都是自养型（无机营养型）的？ 藻类是具有光合作用色素，并能独立生活的自养低等植物。藻类细胞中大多有叶绿体，叶绿体中都含有叶绿素a，有些藻类还含有叶

21、绿素b、c，各种胡萝卜素如、或胡萝卜素、叶黄素等；此外，红藻体内含有藻蓝素及藻红素（两者总称藻胆素），与蓝细菌相似。在有光照时，藻类利用这些光合色素进行光合作用，利用光能，吸收二氧化碳合成细胞物质，同时放出氧气。因此，藻类一般是无机营养的。 11藻类对水环境与给水工程有哪些影响？ 水体中藻类大量繁殖会造成水体富营养化，严重影响水环境质量。藻类具有光合作用产生氧气的功能，在氧化塘等生物处理工艺中利用菌藻共生系统，其中藻类产生氧气可被好氧微生物有效利用，去氧化分解水中的有机污染物。一样一方面可收获大量有营养价值的藻类，另一方面也净化了污水。天然水体自净过程中，藻类也起着一定的作用。 藻类对给水工程

22、有一定的危害性。当它们在水库、湖泊中大量繁殖时，会使水带有臭味，有些种类还会产生颜色。水源水中含大量藻类时会影响水厂的正常水处理过程，如造成滤池阻塞。水中即使含有数量很少的黄群藻，也能产生强烈的气味而使水不适于饮用。 12水处理中常见的原生动物有哪几类？它们在污水处理中的主要作用分别是什么？ 污水处理中常见的原生动物有三类：肉足类、鞭毛类和纤毛类。 原生动物在水体净化与废水处理中的应用 1) 净化水质作用 动物性营养型的原生动物吞食细菌、有机物颗粒，因此促进了水质净化作用。 2) 促进生物絮凝作用 草履虫等纤毛虫具有生物絮凝作用，促进水体澄清作用。 3) 作为水质处理的指示生物 由于鞭毛虫、肉

23、足虫、游泳型纤毛虫与固着型纤毛虫对生存的水质有一定要求。其数量的增多、减少，可反映水体的水质好坏。同时原生动物个体较大，易于观察与分辨。因此常作为水体无机化和废水处理运转管理的指示生物。 4) 废水处理及水质净化过程原生动物的变动 运行初期出现肉足类、植物性、动物性鞭毛虫；水质处理高峰期出现较多游泳型纤毛虫；水质净化较好时出现钟虫等。 13水处理中常见的微型后生动物有哪几类？它们在污水处理中的主要作用分别是什么？ 在水处理工作中常见的微型后生动物主要是多细胞的无脊椎动物，包括轮虫、甲壳类动物和昆虫及其幼虫等。 轮虫以细菌、小的原生动物和有机颗粒等为食物，所以在污水的生物处理中有一定的净化作用。

24、在污水生物处理过程中，轮虫也可作为指示生物。当活性污泥中出现轮虫时，往往表明处理效果良好，但如数量太多，则有可能破坏污泥的结构，使污泥松散而上浮。轮虫在水源水中大量繁殖时，有可能阻塞水厂的砂滤池。 在给水排水工程中常见的甲壳类动物有水蚤和剑水蚤。它们以细菌和藻类为食料。若大量繁殖，可能影响水厂滤池的正常运行。杨花堂出水中往往含有较多藻类，可以利用甲壳类动物去净化这种出水。 昆虫及其幼虫可用作研究河川污染的指示生物第五章病毒1.什么是病毒？简述病毒的特征病毒是一类超显微、非细胞的、没有代谢能力的绝对细胞内寄生性生物。特征：（1）病毒式一类非细胞生物。（2）病毒具有化学大分子的属性。（3）病毒不具

25、备独立代谢能力。4.以大肠杆菌T偶数噬菌体为例简述病毒的典型繁殖过程？1、吸附：T偶数噬菌体尾部末端尾丝散开,固着于特异性的受点,随之尾刺和基板固定在受点上.2、侵入和脱壳：即注入核酸.大肠杆菌(E.coli)T偶数噬菌体尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖,使细胞壁产生一小孔,然后尾鞘收缩,将头部的核酸通过中空的尾髓压入细胞内,而蛋白质外壳则留在细胞外.3、复制与合成：指噬菌体DNA复制和蛋白质外壳的合成.分为早期蛋白质（主要是病毒复制所需要的酶及抑制细胞代谢的调节蛋白质）；晚期蛋白质（噬菌体外壳的结构蛋白质,如头部蛋白质、尾部蛋白质等）.4、装配和释放：当噬菌体的核酸、蛋白质分别合成后即装配成成熟的

26、、有侵染力的噬菌体粒子.成熟的噬菌体粒子借宿主细胞裂解而释放.细菌裂解导致一种肉眼可见的液体培养物由混浊变清或固体培养物出现噬菌斑.第六章 微生物的生理特性 1 细菌细胞中主要含有哪些成分？细菌需要哪些营养？各种营养物质的功能是什么？ 细菌细胞中最重要的组分是水，约占细胞总质量的80，一般为7090，其他1030为干物质。干物质中有机物占9097左右，其主要化学元素是C、H、O、N、P、S；另外约310为无机盐分（或称灰分）。 应注意，不同微生物细胞化学组分不同；一种微生物在不同的生长阶段，其化学组分也不同。 微生物的营养要求在元素水平上都需要20种左右，且以碳、氢、氧、氮、硫、磷为主；在营养

27、水平上则都在六大类的范围内，即碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。 提供细胞组分或代谢产物种碳素来源的各种营养物质称为碳源。它的作用是提供细胞骨架和代谢物质中碳素的来源以及生命活动所需要的能量。异养微生物在元素水平上最适碳源适"C·H·O"型。 提供细胞组分中氮素来源的各种物质称为氮源。它的作用是提供细胞新陈代谢中所需的氮素合成材料。极端情况下（如饥饿状态），氮源也可为细胞提供生命活动所需的能量。 能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质和辐射能，称为能源。各种异养生物的能源就是碳源。化能自养微生物的能源十分独特，它们都是一些还原态的无机物。 生

28、长因子是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能利用简单的碳、氮源自行合成的有机物。按微生物对生长因子的需要与否，可把它们分成生长因子自养型微生物、生长因子异养型微生物和生长因子过量合成型微生物三种。 无机盐或矿质元素主要为微生物提供碳源、氮源以外的各种重要元素。无机盐类在细胞中的主要作用是1)构成细胞的组成成分2)酶的组成成分3)酶的激活剂4)维持适宜的渗透5)自养型细菌的能源6)无氧呼吸时的氢受体。 水在微生物细胞内有两种存在状态：自由水和结合水。它们的生理作用主要有以下几点1) 溶剂作用。所有物质都必须先溶解于水，然后才能参与各种生化反应2)参与生化反应（如脱水、加水反应）3)运输物质的载体

29、4)维持和调节机体的温度。 2 什么是碳源、氮源、碳氮比？微生物常用的碳源和氮源物质各有哪些？ 碳源提供细胞组分或代谢产物中碳素来源的各种营养物质称为碳源。提供细胞组分中氮素来源的各种物质称为氮源。营养元素碳氮的比例关系称为碳氮比。 微生物常用的碳源物质分为有机碳源和无机碳源两种。有机碳源包括各种糖类、蛋白质、脂肪、有机酸等。无机碳源主要是CO2（CO32或HCO-3）。 氮源也可分为两类：有机氮源（如蛋白质、蛋白胨、氨基酸等）和无机氮源（如NH4Cl、NH4NO3等）。 3 什么叫生长因子？它包括哪些物质？微量元素和生长因子有何区别？ 生长因子是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能利用简单的

30、碳、氮源自行合成的有机物。并非所有的微生物都需要外界为它提供生长因子。广义的生长因子包括维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4C6的分枝或直链脂肪酸，有时还包括氨基酸；狭义的生长因子一般指维生素。而微量元素属于无机盐，是指微生物的生长繁殖所需浓度在 106108 mol/L 范围内的元素。 4 什么叫单纯扩散、促进扩散、主动运输、基因转位？比较微生物对营养物质吸收四种方式的异同。 单纯扩散又称被动运输，是最简单的方式，也是微生物吸收水分及一些小分子有机物的运输方式。它的特点是物质的转运顺着浓度差进行，运输过程不需消耗能量，物质的分子结构不发生变化。 促进扩散的特点基本与单纯扩散相似，但

31、是它须借助细胞膜上的一种蛋白质载体进行，因此对转运的物质有选择性，即立体专一性。除了细胞内外的浓度差外，影响物质转运的物质的另一重要因素是与载体亲合力的大小。 主动运输是微生物吸收营养物质的最主要方式。它的最大特点是吸收运输过程中需要消耗能量（ATP，原子动势或"离子泵"等），因此可以逆浓度差进行。 基因转位与主动运输非常相似，但有一个不同，即基因转位过程中被吸收的营养物质与载体蛋白之间发生化学反应，因此物质结构有所改变。 5 划分微生物营养类型的依据是什么？简述微生物的四大营养类型。 营养类型指根据微生物需要的主要营养元素即能源和碳源的不同而划分的微生物类型。根据碳源的不

32、同，微生物可分成自养微生物和异养微生物。根据生活所需能量来源的不同，微生物又分为光能营养和化能营养两类。将两者结合则一共有光能自养、化能自养、化能异养和光能异养四种营养类型。现将四大营养类型简单介绍如下： 营养类型能源氢供体基本碳源实例光能自养型（光能无机营养型）光无机物CO2蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、藻类光能异养型（光能有机营养型）光有机物CO2及简单有机物红螺菌科的细菌（即紫色无硫细菌）化能自养型无机物无机物CO2硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、硫黄细菌等化能异养型有机物有机物有机物绝大多数细菌和全部真核微生物a光能自养：属于这一类的微生物都含有光合色素，能以光作为能源，CO2作为碳

33、源。这类微生物有蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌以及藻类等。 b化能自养：这一类微生物的生长需要无机物，在氧化无机物的过程中获取能源，同时无机物又作为电子供体，使CO2还原为有机物。这类菌有氨氧化菌、硝化细菌、铁细菌、某些硫磺细菌等。 c化能异养：大部分细菌都以这种营养类型生活和生长，利用有机物作为生长所需的碳源和能源。化能异养微生物又可分为腐生和寄生两类，前者利用无生命有机物，后者则依靠活的生物体而生活。在腐生和寄生之间，存在着不同程度的即可腐生又可寄生的中间类型，称为兼性腐生或兼性寄生。腐生微生物在自然界的物质转化中起着决定性作用，很多寄生微生物则是人和动植物的病原微生物。 d光能异养：这类微生

34、物利用光能作为能源，以有机物作为电子供体，其碳源来自有机物，也可利用CO2。属于这一营养类型的微生物很少，主要包括紫色非硫细菌与绿色非硫细菌等微生物。6何谓培养基？培养基的分类方法有哪些？ 培养基指由人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的混合营养物。根据物理状态的不同，培养基可分为液体、固体和半固体三大类；根据化学组分的不同，培养基可以分为天然培养基、合成培养基和半合成培养基；根据用途的不同，培养基可分为选择性培养基、鉴别培养基和加富培养基。9细菌是怎样吸收和消化营养物质的？ 细菌通过细胞膜的渗透和选择性吸收作用从外界吸收营养物质；在体内通过酶来消化 11简述生物氧化过程中，基质脱氢的

35、主要途径。 基质脱氢主要有四种途径。 1) EMP途径 又称糖酵解途径是绝大多数生物所共有的一条代谢途径。它以1分子葡萄糖为基质，约经过10步反应而产生2分子丙酮酸、2分子NADH和H+和2分子ATP的过程。 2) HMP途径 又称戊糖磷酸途径，己糖磷酸途径等。其特点是葡萄糖不经过EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，并能产生大量NADPH+H+形式的还原力及多种中间代谢产物。 3) ED途径 这是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径。特点是葡萄糖只经过4步反应即可快速获得经由EMP途径需10步反应才能形成的丙酮酸。 4) TCA循环 指由丙酮酸经过一系列循环式反应而彻底氧化、

36、脱羧，形成CO2、H2O和NADH2的过程。 12 细菌呼吸作用有哪几种类型？各有什么特点？ 微生物的呼吸作用可分为好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵三种。 好氧呼吸是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，基质的氧化以分子氧作为最终电子受体。其特点是基质脱氢后，脱下的氢（常以还原力H形式存在）经完整的呼吸链（或称电子传递链）传递，最终被外源氧分子接受，产生水并释放ATP形式的能量。这是一种递氢和受氢都必须在有氧条件下完成的氧化作用，是一种高效产能方式。 厌氧呼吸又称无氧呼吸，指以某些无机氧化物（如SO42-、NO3、CO2等）作为受氢体（电子受体）的生物氧化。这是一类在无氧条件下进行的、产能效率低的呼

37、吸。其特点是基质按常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态无机物或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。 发酵有两个含义。广义发酵泛指任何利用好氧或厌氧微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料等产品的生产方式。狭义发酵指在无氧条件下，基质脱氢后所产生的还原力H未经呼吸链传递而直接交给某内源中间代谢产物，以实现基质水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。基质水平磷酸化的特点是基质在氧化过程中脱下的电子不经电子传递链的传递，而是通过酶促反应直接交给基质本身氧化的产物，同时将反应过程中释放的能量交给ADP，合成ATP。此种作用的最终产物是中间体的还原物，不再进行分解，因此，发酵不是彻底的氧化作用，产能效

38、率低。 13根据微生物生活是否需要氧气，微生物可分为哪几类？这样的分类在污水处理中有何重要意义？ 根据微生物与氧气的关系，微生物可分为好氧微生物、厌氧微生物和兼性微生物。好氧微生物生活时需要氧气，没有氧气就无法生存。厌氧微生物只有在没有氧气的环境中才能生长，甚至有了氧气对它还有毒害作用。兼性微生物既可在有氧环境中生活，也可在无氧环境中生长，既能营好氧呼吸也能营厌氧呼吸。 好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵在污水生物处理中都有应用，如活性污泥法就是应用好氧呼吸的原理处理有机污水，而厌氧消化则是应用发酵和厌氧呼吸的原理来处理高浓度有机污水和剩余污泥。15微生物活动所需的能量是怎样获得的？ 微生物的能量来源有

39、呼吸作用和光合作用两个途径。化能营养型微生物主要从营养基质的氧化分解中获得化学能，其中化能异养型微生物通过呼吸作用氧化各种有机物获得能量，化能自养型微生物通过呼吸作用氧化各种无机物获得能量；光能营养型微生物则通过光合磷酸化将光能转变维化学能。第七章 微生物的生长和遗传变异2.怎样利用微生物的生长曲线来控制污水生物处理的构筑物的运行？ 针对微生物的间歇培养，在污水生物处理过程中，为避免缓慢期的出现，可考虑采用处于对数生长期或代谢旺盛的污泥进行接种，另外增加接种量及采用同类型反应器的污泥接种可达到缩短缓慢期的效果。 如果维持微生物在生长率上升阶段（对数期）生长，则此时微生物繁殖很快，活力很强，处理

40、污水的能力必然较高；但处理效果并不一定最好，因为微生物活力强大就不易凝聚和沉淀，并且要使微生物生长在对数期，则需有充分的食料，即污水中的有机物必须有较高的浓度，在这种情形下，相对地说，处理过的污水所含有机物浓度就要较高，所以利用此阶段进行污水的生物处理实际上难以得到较好的出水。 稳定期的微生物生长速率下降，细胞内开始积累贮藏物和异染颗粒、肝糖等，芽孢微生物也在此阶段形成芽孢，处于稳定期的污泥代谢活性和絮凝沉降性能均较好，传统活性污泥法普遍运行在这一范围。 衰老期阶段只出现在某些特殊的水处理场合，如延时曝气及污泥消化。 3.生物膜的主要成分是什么？生物膜是一种不可逆的黏附于固体表面的，被微生物胞

41、外多聚物包裹的有组织的微生物群体。生物膜中水份含量可高达97。除了水和微生物外，生物膜还可含有微生物分泌的大分子多聚物（主要是多聚糖）、吸附的营养物质和代谢产物及微生物裂解产物等。5.试区别遗传与变异性。 所谓微生物的遗传性是指在一定的环境条件下，微生物的形态、结构、代谢、繁殖和对异物的敏感等形状相对稳定，并能代代相传，子代与亲代之间表现出相似性的现象。任何一种生物的亲代和子代以及个体之间，在形态结构和生理机能方面都有所差异，这一现象叫做变异。遗传和变异是生物最基本的属性，遗传保证了种的存在和延续；而变异则推动了种的进化和发展。两者相辅相成，相互依存，遗传中有变异，变异中有遗传，遗传是相对的，

42、变异是绝对的，有些变异了的形态或性状，又会以相对稳定的形式遗传下去，但是并非一切变异都具有遗传性。 6.怎样利用微生物的变异，进行工业废水的生物处理？ 定向培育即通过有计划、有目的地控制微生物地生长条件，使微生物遗传性向人类需要的方向发展。在污水生物处理中，这种定向培育过程称为驯化。在工业废水生物处理中，常利用微生物对营养要求、温度、pH值以及耐毒能力的变异，改善处理方法。另外利用生活污水活性污泥接种，加速培养工业废水活性污泥的方法，也利用了微生物的变异特性。9.基因重组有几种形式，各有什么特点？ 基因重组有转化、接合、转导三种形式。 转化是供体细胞研碎物中的DNA片段直接吸收进入活的受体细胞

43、的基因重组方式。受体细胞获得了供体细胞的部分遗传性状。 细胞的接合是遗传物质通过细胞与细胞的直接接触而进行的转移和重组。 遗传物质通过噬菌体的携带而转移的基因重组称为转导。 基因重组的3种形式中，微生物的接合必需两个细胞直接接触，而转化和转导无需细胞直接接触，转化没有噬菌体作媒介，转导必须通过噬菌体转移遗传物质。 10.试述质粒与"超级微生物"。 选择一株既可降解16烷以上的烷烃，又可生活在污水环境中的铜绿假单胞菌PAO作为各种各种质粒的受体细胞（含质粒A），分别将能降解芳烃（质粒B）、萜烃（质粒C）和多环芳烃（质粒D）的质粒，用遗传工程方法人工转入受体细胞，此时该铜绿假单

44、胞菌便成为带有多种质粒的"超级微生物"。 11.什么叫基因突变，可分为几类？ 由于某些原因，引起生物体内的DNA链上的碱基的缺失、置换或插入，改变了基因内部原有的碱基排列顺序（基因型的改变），引起表现型突然发生了可遗传的变化。当后代突然表现出和亲代显然不同的可遗传的表现型时，这样的变异称为基因突变。 根据突变发生过程是否受人为诱变剂影响可分为自发突变和诱发突变两种。 凡是在没有特设的诱变条件下，由外界环境的自然作用如辐射或微生物体内的生理和生化变化而发生的基因突变称为自发突变。 人为地利用物理化学因素，引起细胞DNA分子中碱基对发生变化叫诱变。12.什么叫遗传工程？在污水生

45、物处理中如何利用？ 遗传工程是按照人们预先设计地生物蓝图，通过对遗传物质地直接操纵，进行改组、重建，实现对遗传性状定向改造地技术。它包括细胞水平和基因水平两个水平的研究。 在污水生物处理中，可利用遗传工程，将微生物中所含的具有降解各种难降解物质的质粒剪切后，连接到受体细胞中，使之用以处理污水中难降解的物质。第八章 微生物的生态7.试区别微生物的拮抗关系和互生关系及其在污水生物处理中的应用。拮抗关系：一种微生物可以产生不利于另一种微生物生存的代谢产物，这些代谢产物能改变微生物的生长环境条件，如改变pH值等，造成某些微生物不适合生长的环境。此外，一种微生物还可以另一种微生物为食料。微生物之间的这种

46、关系称为拮抗或对抗关系。 在污水生物处理系统中，动物性营养的原生动物主要以细菌和真菌为食料，它们能吃掉一部分细菌等微生物和一些有机颗粒，并促使生物的凝聚作用，从而使出水更加澄清。这是由于拮抗作用而产生的有利的一面。但对污水净化起主要作用的是细菌，如果细菌被吃掉过多或活性污泥的结构被破坏过大，就会产生不利影响。 两种不同的生物，当其生活在一起时，可以由一方为另一方提供或创造有利的生活条件，这种关系称为互生关系。 在污水生物处理过程中，普遍存在着互生关系。例如，石油炼油厂的废水中含有硫、硫化氢、氨、酚等。硫化氢对一般微生物是有毒的。但当采用生物法去处理酚时，分解酚的细菌却不会中毒。这一方面是因为分

47、解酚的细菌经过驯化，能耐受一定限度的硫化氢，另一方面因为处理系统中的硫磺细菌能将硫化氢氧化分解成对一般细菌非但无毒，而且是营养元素的硫。第十章 微生物对污染物的分解与转化 1.根据分解程度，有机物的生物分解有哪几种类型？各种类型的特点分别是什么？ 根据生物分解的程度和最终产物的不同，有机物的生物分解可分为生物去除（表观分解）、初级分解、环境可接收的分解和完全分解（矿化）等不同的类型。各类生物分解的特点如下： 生物分解类型特点分解对象有机物的分析方法生物去除由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使化学物质浓度降低的一种现象。这里所说的"生物去除"不是真正意义上的分解，而是一种表

48、观现象，也可称为"表观生物分解"。各种色谱分析有机碳分析初级分解在分解过程中，化学物质的分子结构发生变化，从而失去原化学物质特征的分解各种色谱分析官能团分析毒性测试环境可接收的分解经过生物分解，化学物质的物理化学性质和毒性达到环境安全要求的程度各种色谱分析官能团分析毒性测试完全分解有机化合物被分解成稳定无机物（CO2、H2O等）的分解总有机碳分析产生的CO2分析 2.试比较有机物的好氧分解和厌氧分解各有什么特点？两者有何不同？ 有机物的好氧生物分解是在有氧的条件下，借好氧微生物的作用来进行的。有机物的厌氧生物分解是在无氧条件下，借厌氧微生物，主要是厌氧菌（包括兼性菌）的作用

49、来进行的。与厌氧生物分解相比，有机物的好氧分解往往具有分解速率快、分解程度彻底、能量利用率高、转化为细胞的比例大（即细胞转化率高）等特点。6. 概述微生物在碳循环中的作用。 有机物中的碳由于微生物的呼吸作用先被氧化分解成二氧化碳，然后通过光合作用成武植物性蛋白质，碳水化合物和脂肪。动物吃了植物产生动物性蛋白质、碳水化合物和脂肪。动物的排泄物又分解产生二氧化碳。动植物通过呼吸也都产生二氧化碳，而它们死亡后的残体又都是有机性物质。这些物质又开始分解，如此进入了第二次循环。 7. 概述微生物在氮循环中的作用。 有机物中的氮在微生物作用下先被转化成氨，氨被氧化成为亚硝酸盐及硝酸盐。氨和硝酸盐可被植物吸

50、收变成植物性蛋白质。动物吃了植物产生动物性蛋白质，而动物的排泄物又能被分解氧化成氨、亚硝酸盐和硝酸盐。动植物死亡后的残体又都是有机性物质。由于反硝化作用硝酸盐又可转化成亚硝酸盐和自由氮，而自由氮在氮固定作用下又可产生植物性蛋白质。 8.试简单说明下列各种微生物作用： （1）氨化作用：由有机氮化物转化为氨态氮的过程。 （2）硝化作用：由氨氧化成硝酸的过程。 （3）硫化作用：将硫化氢氧化成单质硫的过程。 （4）反硫化作用：在缺氧及有机物存在条件下，将硫酸盐转化成硫化氢的过程。 9.什么叫生物浓缩、生物积累和生物放大？ 生物浓缩：当吸收速率大于体内分解速率与排泄速率之和时，化学物质就会在体内积累，这

51、种现象称"生物浓缩"作用。 生物积累：指同一生物个体在不同的生长发育阶段，生物浓缩系数不断增加的现象。 生物放大：指生态系统中，某种化学物质的生物浓缩系数在同一食物链上，由低位营养级生物到高位营养级生物逐级增大的现象。第十一章 污水生物处理系统中的主要微生物3.活性污泥系统和生物膜系统中的微生物群落有何不同？ 活性污泥提供了纯水生生物的生长环境，而生物滤池中的生物生境既有水生的也有陆生生物的生长环境；既有水生的微生物，又有陆生的驯养动物。生物滤池的食物链比活性污泥的多几种营养水平。 4.活性污泥法处理系统运行中经常遇到的由微生物引起的主要问题有哪些？这些问题各有什么样的特征

52、？ 活性污泥在运行中最常见的故障是在二次沉淀池中泥水的分离问题。造成污泥沉降问题的原因是污泥膨胀、不絮凝、微小絮体、起泡沫和反硝化。 （1）丝状菌引起的污泥膨胀 丝状菌在絮体中大量生长以致影响沉降。 （2）非丝状菌引起的污泥膨胀 与散凝作用有关，当游离细菌产生菌胶团基质时，就会导致污泥膨胀，通常称这种膨胀为菌胶团膨胀或黏性膨胀。 （3）不凝聚 是一种微结构絮体造成的现象。这是因为絮体变得不稳定而碎裂，或者过度曝气形成的紊流将絮体剪成碎块而造成的运行问题。也可能是细菌不能凝聚成絮体，微生物成为游离个体或非常小的丛生块。 （4）微小絮体 含微小絮体的污泥不会在出水中形成高浓度，因为其颗粒比不凝聚污

53、泥要大得多。 （5）起泡沫 自从使用了不降解的"硬"洗涤剂以来，常常在曝气池中出现很厚的白色泡沫。微生 物造成的泡沫是另外一种很密实的、棕色的泡沫，有时在曝气池中出现。 5.试简单讨论活性污泥膨胀的主要控制方法。 （1）控制污泥负荷 为防止膨胀，应经常将污泥负荷率控制在正常负荷范围内。 （2）控制营养比例 一般曝气池正常的碳（以BOD5表示），氮和磷的比例为BOD:N:P=100:5:1。 （3）控制DO浓度 为防止丝状微生物的猛增，一般应将池中DO控制在2.0mg/L以上。 （4）加氯、臭氧或过氧化氢 这些化学剂是用于有选择地控制丝状微生物地过量生长。 （5）投加混凝剂

54、可投加石灰、三氯化铁或高分子絮凝剂以改善污泥的絮凝，同时也会增加絮体的强度。 6.参与厌氧生物处理的微生物有哪几种？它们各有什么样的特点？ 厌氧生物处理中有各种微生物参与，一般分为两大类：不产甲烷微生物和产甲烷微生物。 （1）不产甲烷微生物 包括厌氧菌和兼性厌氧菌，其种类及数量随发酵原料和发酵工艺而定。常见的不产甲烷细菌可分为发酵细菌、产氢产乙酸细菌和同型产乙酸细菌群三类。 （2）产甲烷细菌 是一大群在严格厌氧条件下产生甲烷的菌，对温度和pH很敏感，一般的产甲烷细菌都是中温性的、最适宜的温度在2540之间，高温性产甲烷细菌的适宜温度则在5060之间。产甲烷细菌生长最适宜的pH范围约在6.87.

55、2之间。如pH值低于6或高于8，细菌的生长繁殖将受到极大影响。 7.生物脱氮的基本原理是什么？简述影响硝化和反硝化的主要因素。 生物脱氮的基本原理是有机氮经微生物降解为无机的NH3，在好氧条件下NH3会被亚硝酸菌和硝酸菌氧化称亚硝酸盐和硝酸盐，之后反硝化细菌将NO2-和NO3-转化为N2。 影响污水处理系统中硝化过程的主要因素有以下几点：（1）污泥龄 硝化菌数量及硝化速率是生物脱氮处理的关键制约因素，因此应注意增加污泥龄。 （2）溶解氧 DO对硝化菌的生长及活性都有显著的影响。 （3）温度 温度对硝化活性有重要的影响。 （4）pH 氨氧化菌的最适pH范围为7.07.8，而亚硝酸氧化菌的最适pH

56、范围为7.78.1。pH值过高或过低都会抑制硝化活性。 （5）营养物质 污水水质，特别是C/N比影响活性污泥中硝化细菌所占的比例。 （6）毒物 硝化菌对毒物的敏感度大于一般细菌，大多数重金属和有机物对硝化菌具有抑制作用。 影响反硝化作用的因素主要有以下几点： （1）营养物质 反硝化作用需要有足够的有机碳源。 （2）溶解氧 反硝化菌一般为兼性厌氧菌，应保持低溶解氧水平。 （3）温度 反硝化反应的最佳温度为40，温度低于0，反硝化菌的活动终止，温度超过50时，由于酶的变性，反硝化活性急剧降低。 （4）pH 反硝化反应的最适合pH值范围为7.07.5，pH值高于8或低于6都会明显降低反硝化活性。 8.生物除磷的基本原理是什么？参与生物除磷的关键微生物有何特点？ 生物除磷的基本原理是在好氧环境下，聚磷菌可利用聚-羟基丁酸盐氧化分