(生物科技行业)环境工程微生物学第三版

1、 原生动物中各纲在水体自净和污水生物处理中如何其指示作用？答： (1)鞭毛纲：在污水生物处理中系统中，活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作污水处理的指示生物。(2)肉足纲：变形虫喜a-中污带或伊中污带的自然水体中生活。在污水生物处理中系统中，活性污泥培养中期有出现。 (3) 纤毛纲： 纤毛纲中的游泳型纤毛虫多数是在a-中污带或 &中污带，少数在寡污带中生活。在污水生物处理中系统中，活性污泥培养中期或在处理效果差时纤毛虫会出现。如何判断某水样是否被粪便污染？ 答：如果水样中检测出有大肠杆菌群，则认为该水样被粪便污染。微生物呼吸作用的本质是什么？可分为哪几种类型？各类型有什么特点？

2、答：微生物呼吸作用的本质是氧化与还原的统一过程，这过程中有能量的产生和转移。微生物呼吸作用的可分为发酵、好氧呼吸和无氧呼吸。第五章 微生物的生长繁殖与生存因子1什么叫灭菌？灭菌方法有哪几种？试述其优缺点。答：灭菌是通过超高温或其他的物理、化学因素将所有的微生物的营养细胞和所有的芽孢或孢子全部杀死。灭菌的方法有干热灭菌法和湿热灭菌法。湿热灭菌法比干热灭菌法优越，因为湿热的穿透力和热传导都比干热的强， 湿热时微生物吸收高温水分， 菌体蛋白易凝固变性， 所以灭菌效果好。2什么叫消毒？加热消毒的方法有哪几种？答：消毒是用物理、化学因素杀死致病菌，或是杀死所有微生物的营养细胞或一部分芽孢。方法有巴斯德消

3、毒法和煮沸消毒法两种。3 细菌、 放线菌、 酵母菌、 霉菌、 藻类和原生动物等的正常生长繁殖分别要求什么样的 pH？ 答： 大多数细菌、 藻类和原生动物的最适宜 pH 为 6.57.5， 它们的 pH 适应范围在410之间。放线菌为7.58.0。酵母菌和霉菌在36。第六章 微生物的遗传和变异什么是微生物的遗传性和变异性？遗传和变异的物质基础是什么？如何得以证明？答：微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件，以及对这些营养和外界条件产生的一定反应，或出现的一定性状传给后代，并相对稳定的一代一代传下去。这时微生物的遗传。微生物从它适应的环境迁移到不适应的环境后，微生物改变自己对营养和环境条件的

4、要求，在新的生活条件下产生适应新环境的酶，从而适应新环境并良好生长，这是遗传的变异。DNA 是遗传和变异的物质基础。可以从格里菲斯经典的转化实验和大肠杆菌 T2 噬菌体感染大肠杆菌的实验得到证明。微生物的遗传基因是什么？微生物的遗传信息是如何传递的？ 答：微生物的遗传基因是微生物体内储存传递信息的、有自我复制功能的单位。从分子遗传 学的角度看，微生物的遗传信息是通过DNA 将决定各种遗传性状的信息传递给子代的。什么叫分子遗传学的中心法则？什么叫反向转录？答： DNA 的复制和遗传信息传递的基本规则，称为分子遗传学的中心法则。只含 RNA 的病毒其遗传信息储存在RNA 上，通过反转录酶的作用由

5、RNA 转录为 DNA ，这叫反向转录。DNA 是如何复制的？何谓DNA 的变性和复性？答： DNA 的自我复制大致如下：首先是DNA 分子中的两条多核苷酸链之间的氢键断裂，彼此分开成两条单链；然后各自以原有的多核苷酸链上的碱基排列顺序，各自合成出一条新的互补的多核苷酸链。新合成额一条多核苷酸链和原有的多核苷酸链又以氢键连接成新的双螺 旋结构。当天然双链DNA 受热或其他因素的作用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成单链DNA ，即称为 DNA 的变性。变性的 DNA 溶液经适当处理后重新形成天然DNA 的过程叫复性。微生物有几种 RNA ？ 答：RNA 有 4 种：tRNA, rRNA ,

6、mRNA,反义 RNA。微生物生长过程中蛋白质是如何合成的？细胞是如何分裂的？答： (1) DNA 复制 (2) 转录 mRNA ： (3) 翻译 (4) 蛋白质合成：微生物变异的实质是什么？微生物突变类型有几种？变异表现在哪些方面？答：微生物变异的实质是基因突变。突变的类型有自发突变和诱发突变。表现在个体形态的变异、菌落形态的变异、营养要求的变异、对温度， pH 要求的变异，毒力的变异，抵抗能力 的变异，生理生化特性的变异以及代谢途径产物的变异等。什么叫定向培育和驯化？答：定向培育是人为用某一特定环境长期处理某一微生物群体，同时不断将它们进行移种传代，以达到累积和选择合适的自发突变体的一种古

7、老的育种方法。定向培育在环境工程中称为驯化。何谓杂交、转化和转导？各自有什么实践意义？ 答：杂交是通过双亲细胞的融合，使整套染色体的基因重组，或者是通过双亲细胞的沟通，使部分染色体基因重组。受体细胞直接吸收来自供体细胞的 DNA 片段， 并把它整合到自己的基因组里， 从而获得 了供体细胞部分遗传性状的现象，称为转化。遗传和变异物质基础的经典实验是转化的突出例子。通过温和噬菌体的媒介作用，把供体细胞内特定的基因携带至受体细胞中，使后者获得前者部分遗传性状的现象，称为转导。什么是质粒？在遗传工程中有什么作用？举例说明。答：在原核微生物中，除有染色体外，还有令一种较小的，携带少量遗传基因的环状DNA

8、分子叫质粒，也叫染色体外DNA 。质粒可以用来培育优良菌种，在基因工程中常被用作基因转移的运载工具 载体。例： (1) 多功能超级细菌的构建。 (2) 解烷抗汞粒菌的构建。 (3) 脱色工程菌的构建。 (4) Q5T 工程菌。何谓基因工程？它的操作有几个步骤？答： 基因工程是指基因水平上的遗传工程。 是用人工的方法把所需要的某一供体生物的 DNA提取出来，在离体的条件下用限制性内切酶将离体DNA 切割成带有目的基因的 DNA 片段，每一段平均长度有几千个核苷酸， 用 DNA 连接酶把它和质粒的 DNA 分子在体外连接成重组 的 DNA 分子，然后将重组体导入某一受体细胞中，以便外来的遗传物质在

9、其中进行复制扩增和表达；而后进行重组体克隆筛选和鉴定；最后对外源基因表达产物进行分离提纯，从而获得新品种。它包括5 个步骤： (1) 先从供体细胞中选择获取带有目的基因的 DNA 片段； (2)将目的 DNA 的片段和质粒在体外重组； (3) 将重组体转入受体细胞； (4) 重组体克隆筛选和鉴定； (5) 外源基因表达产物的分离提纯。什么叫 PCR 技术？有几个操作步骤？答：PCR 技术称DNA 多聚酶链式反应。是DNA 体外扩增的技术。步骤： (1) 加热变性：将待扩增的 DNA 置于 9495 摄氏度的哥嫂问水浴中加热5 分钟，使双键 DNA 解链为单链DNA ，分开的两条单链DNA 作为

10、扩增的模板。退火：将加热变性的单链DNA 溶液的温度缓慢下降至55摄氏度后，在这过程中将引物DNA 的碱基与单链模板DNA 一端碱基互补配对。延伸： 在退火过程中， 当温度下降至72 摄氏度时， 在耐热性 TaqDNA 多聚酶、 适应的 pH和一定的离子强度下，寡核苷酸引物碱基和模板DNA 结合延伸成双链DNA 。经过 3035次循环，扩增倍数达106,可将长达2kb的DNA由原来的1pg扩增到0.51小四若经过60次循环， DNA 扩增倍数可达1091010 。基因工程和 PCR 技术在环境工程中有何实践意义？举例说明。答：在环境保护方面利用基因工程获得了分解多种有毒物质的新型菌种。若采用这

11、种多功能的超级细菌可望提高废水生物处理的效果。并在废水生物处理模拟实验中也取得一些成果。PCR技术广泛运用于法医鉴定、医学检疫、环境监测等方面。第七章 微生物生态什么叫生态系统？生态系统有什么功能？什么叫生态圈？什么叫生态平衡？答：生态系统是在一定时间和空间范围内由生物（包括动物、植物和微生物的个体、种群、群落）与它们的生境（包括光、水、土壤、空气及其他生物因子）通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。它的功能有生物生产、能量流动、物质循环和信息传递。生存在地球陆地以上和海面以下约 10km 之间的范围，包括岩石圈、土壤圈、水圈和大气圈内所有生物群落和人以及它们生存环境的总体，叫生态圈。即使

12、有外来感染，生态系统能通过自行调节的能力恢复到原来的稳定状态，这就是生态系统的平衡，即生态平衡。为什么说土壤是微生物最好的天然培养基？土壤中有哪些微生物？答：因为土壤具有微生物所必需的营养和微生物生长繁殖及生命活动所需要额各种条件，所以说土壤是微生物最好的天然培养基。土壤中的微生物有细菌，放线菌，真菌，藻类，原生动物和微型动物。什么叫土壤自净？土壤被污染后其微生物群落有什么变化？答：土壤对施入其中的一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程，称为土壤自净。土壤被污染后，土壤的微生物区系和数量发生改变，并诱导产生分解各种

13、污染物的微生物新品种。土壤是如何被污染的？土壤污染有什么危害？答：土壤污染的主要来在含有有机毒物和重金属的污水和废水的农田灌溉；来自含有有机毒物和重金属的污、废水的土地处理；来自固体废物的堆放和填埋等的渗漏液；来自地下储油罐泄漏和以及农药喷洒。什么叫土壤生物修复？为什么要进行土壤修复？答：土壤生物修复是利用土壤中土壤中的天然微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢复其天然功能。土壤生物修复技术关键有哪些方面？答：土壤生物修复的技术的关键有四个方面： (1) 微生物物种； (2) 微生物营养：一般土壤微生物额碳氮比 25：

14、 1, 污水好氧生物处理的 BOD5： N ： P=100： 5： 1； (3) 溶解氧； (4) 微生 物的环境因子。什么叫水体自净？可根据哪些指标判断水体自净程度？答：河流接纳了一定量的有机污染物后，在物理、化学和水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，叫做水体自净。判断水体自净程度的指标有P/H 指数和氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线。水体污染的指标有哪几种？污化系统分为那几 “带”？各 “带”有什么特征？答：水体污染的指标有： BIP 指数、细菌菌落总数、总大肠菌群。多污带：多污带位于排污口之后的区段，水呈暗灰色，很浑浊，含有大量有机物， BOD 高， 溶解氧极低，

15、为厌氧状态。0-中污带：生中污带在多污带的下游，水为灰色，溶解氧少，为半厌氧状态，有机物量减少，BOD下降，水面上有泡沫和浮泥，有 NH3、氨基酸及H2S,生物种类比多污带稍多。细菌数 量较多。&中污带：&中污带在e中污带之后，有机物量较少，BOD和悬浮物含量低，溶解氧浓 度升高，NH3和H2s含量减少，细菌数量减少，藻类大量繁殖，水生动物出现。寡污带：寡污带在-中污带之后，标志者河流自净过程已完成，有机物全部无机化，BOD 和悬浮物含量极低，细菌极少，水的浑浊度低，溶解氧恢复到正常含量。什么叫水体富营养化？答：水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、

16、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。AGP 是何意？如何测定AGP？答： AGP 是藻类生产的潜在能力。把特定的藻类接种在天然水体或废水中，在一定的光照度和温度条件下培养，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。第八章 微生物在环境物质循环中的作用何谓氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用？它们各由哪些微生物起作用？答：氨化作用：有机氮化合物在氨化微生物的脱氨基作用下产生氨。微生物：梭状芽孢杆菌。硝化作用：氨基酸脱下的氨，在有氧条件下，经亚硝酸细菌和亚硝酸细菌的作用转化为硝酸。微生物：亚硝酸单胞菌属、亚

17、硝酸球菌属、亚硝酸螺菌属、亚硝酸叶菌属、亚硝酸弧菌属、硝化杆菌属、硝化杆球属。反硝化作用：兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原成氮气。微生物：施式假单胞菌，脱氮假单胞菌，荧光假单胞菌，紫色杆菌，脱氮色杆菌。固氮作用：在固氮微生物的固氮没催化作用下，把分子氮转化为氨，进而合成有机氮化合物。微生物：根瘤菌、园褐固氮菌、黄色固氮菌、拜叶林克氏菌属、万氏固氮菌。什么叫硫化作用？参与硫化作用有哪些微生物？答：硫化作用：在有氧条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为元素硫，再进而氧化成硫酸。参与的微生物：硫化细菌、硫磺细菌。什么叫硫酸盐还原作用？它有什么危害？答：硫酸盐还原作用：土壤淹水、河流、湖泊等水体处

18、于缺氧状态时，硫酸盐，亚硫酸盐、硫代硫酸盐和次亚硫酸盐在微生物还原作用下形成硫化氢。 在混凝土排水管和铸铁排水管中，硫酸盐还原作用产生的硫化氢上升到污水表层，与污水表层溶解氧相遇，被氧化成硫酸使混凝土排水管和铸铁排水管受到腐蚀。第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理. 什么叫活性污泥？它的组成和性质是什么？答：由多种多样的微生物与污废水中的有机的和无机的固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或绒粒。好氧活性污泥组成：好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量厌氧微生物）与其上吸附的有机无机固体杂质组成。好氧活性污泥性质：含水率99%，密度1.0021.006，具有沉降性能。有生物活性，有吸

19、附、氧化有机物的能力。有自我繁殖的能力。成弱酸性。厌氧活性污泥组成： 兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质交织在一起形成颗粒污泥。厌氧活性污泥性质：颜色呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定沉降能力。污泥直径在0.5mm 以上。. 好氧活性污泥中有哪些微生物？答：好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量厌氧微生物） ，多数是革兰氏阴性菌，还有其他的革兰氏阳性菌。. 叙述好氧活性污泥净化废水的机理。答：类似于水处理中混凝剂的作用，同时又能吸收和分解水中溶解性污染物。第一步，在有 氧条件下活性污泥绒粒中的絮凝性微生物吸附水中的有机物；第二步，活性污泥绒粒中的水 解性细菌水解大

20、分子有机物为小分子有机物，同时，微生物合成自身细胞。废水中的溶解性 有机物直接被细菌吸收，在细菌体内氧化分解，其中间代谢产物被另一群细菌吸收，进而无 机化；第三步，其他的微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。.叙述氧化塘和氧化沟处理废水的机制。答：一般用于三级深度处理。机理：有机物流入氧化塘，其中细菌吸收水中溶解氧，将有机物氧化分解为H2O, CO2, NH3, NO3-, PO43-, SO42-。细菌利用自身分解含氮有机物产生的 NH3和环境中的营养物合成细胞物质。 藻 类利用H2O和CO2进行光合作用合成碳水化合物，再吸收NH3和SO42-合成蛋白质、吸收PO43- 合成核酸。并繁殖新藻体

21、。.菌胶团原生动物和微型后生动物有哪些作用？答：指示作用净化作用促进絮凝和沉淀作用.在废水生物处理过程中如何利用原生动物的演替和个体变化判断处理效果？活性污泥培养初期活性污泥培养中期活性污泥培养成熟期鞭毛虫、父形虫游泳型纤毛虫、鞭毛虫钟虫等固着型纤毛虫、楣纤虫、 轮虫.如何培养活性污泥和进行微生物膜的挂膜？答：(1)间歇式曝气培养和连续曝气培养。(2)有自然挂膜法，活性污泥挂膜法，优势菌种挂膜法。.叙述生物膜法净化废水的作用机理。答：上层生物膜中的生物膜生物和生物膜面生物吸附废水中的大分子有机物，将其水解为小 分子有机物。同时吸收溶解性有机物和经水解的水分子有机物进入体内，并氧化分解它，微 生

22、物利用吸收的营养构建自身细胞。 上一层的代谢产物流向下层，被下一层生物膜生物吸收, 进一步被氧化分解成CO2和H2O。老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物吞食。废水得到 净化。.什么叫活性污泥丝状膨胀？引起活性污泥丝状膨胀的微生物有哪些？答：由于丝状菌极度生长引起的活性污泥膨胀称活性污泥丝状膨胀。经常出现的有诺卡氏菌属，浮游球衣菌，微丝菌属，发硫菌属，贝日阿托氏菌属等。.促使活性污泥丝状膨胀的环境因素有哪些？答：主要有：温度：最适宜在30 摄氏度左右、溶解氧、可溶性有机物及其种类、有机物浓度(或有机负荷) 、 pH 变化。.为什么丝状细菌在废水生物处理中能优势成长？答：在单位体积中，成丝状扩展

23、生长的丝状细菌的表面积与容积之比较絮凝性菌胶团细菌的大，对有限制性的营养和环境条件的争夺占优势，絮凝性菌胶团细菌处于劣势，丝状菌就能大量繁殖成优势菌，从而引起活性污泥丝状膨胀。.如何控制活性污泥丝状膨胀？答： 根本是要控制引起丝状菌过度生长的环境因子。 (1) 控制溶解氧(2) 控制有机负荷(3) 改革工艺。.含碳含硫的高浓度有机废水有几种处理方法？答：厌氧消化法，有机光合细菌处理。第十章 污、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理污、废水为什么要脱氮除磷？答：氮和磷是生物的重要营养源。但水体中氮磷过多，危害极大。最大的危害是引起水体富营养化。蓝藻、绿藻等大量繁殖后引起水体缺氧，产生毒

24、素，进而毒死鱼虾等水生生物和危害人体健康。使水源水质恶化。不但影响人类生活，还严重影响工农业生产。微生物脱氮工艺有哪些？答：有 A/O、A2/O、A2/O2、SBR 等。叙述污、废水脱氮原理。答：脱氮首先利用设施内好氧段，由亚硝化细菌的消化作用，将 NH3转化为NO3 No再利用缺氧段经反硝化细菌将NO3 N 反硝化还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界物质循环。水中含氮物质大量减少，降低出水潜在危险性。参与脱氮的微生物有哪些？它们有什么生理特征？答：硝化作用段微生物：氧化氨的细菌：专性好氧菌，在低氧压下能生长。氧化 NH3 为 HNO 2，从中获得能量共合成细胞和固定CO2 。 温度范围

25、 530 摄氏度， 最适温度 2530 摄氏度， pH 范围 5.88.5， 最适 pH为 7.58.0。氧化亚硝酸细菌：大多数在pH 为 7.58.0，温度为2530摄氏度。反硝化作用段细菌：反硝化细菌：所有能以NO3 为最终电子受体，将HNO 3还原为氮气的细菌。什么叫捷径反硝化？在生产中它有何意义？答：即消化作用产生HNO2后就转入反硝化阶段。可缩短曝气时间，节省运行费用。脱氮运行管理中要掌握哪几个关键才能获得高的脱氮效果？答：硝化段运行操作：泥龄要供给足够氧控制适度的曝气时间(水力停留时间)在硝化过程中， 消耗了碱性物质NH3， 生成HNO3， 水中 pH 下降， 对硝化细菌生长不利。

26、温度反硝化段运行操作：碳源(电子供体/供氢体)pH (由碱度控制)最终电子受体NO2-和NO3-温度溶解氧何谓积磷菌？有哪些积磷菌？叙述它的放磷和吸磷的生化机制。答：某些微生物在好氧时能大量吸收磷酸盐合成自身核酸和ATP,而且能逆浓度梯度过量吸磷合成储能的多聚磷酸盐颗粒于体内，供其内源呼吸用。称这些细菌为聚磷菌。有深红红螺菌，着色菌属，浮游球衣菌，贝日阿托氏菌属等。厌氧释放磷的过程：产酸菌在厌氧或缺氧条件下分解蛋白质。脂肪、碳水化合物等大分子有机物为三类可快速降解的基质。聚磷菌则在厌氧条件下，分解体内的多聚磷酸盐产生ATP， 利用 ATP 以主动运输方式吸收产酸菌提供的三类基质进入细胞内合成PHB。 与此同时，释放出PO43-于环境中。好氧吸磷过程： 聚磷菌在好氧条件下， 分解机体内的 PHB 和外源基质， 产生质子驱动力，将体外的PO43-输送到体内合成ATP和核酸，将过剩的PO43-聚合成细胞储存物：多聚磷酸盐。有哪些除磷工艺？在运行操作中与脱氮有何不同？答：Bardenpho生物除