微生物对环境的污染与危害

第七章微生物对环境的污染与危害第一节

水体富营养化

水体富营养化——指氮、磷等营养物质大量进入水体，使藻类和浮游生物旺盛增殖，从而破坏水体生态平衡的现象。以湖泊、水库对人类生产和生活影响最大。水体富营养化特征：DO先↑而后↓；C、N、P含量↑；藻类由硅藻占优势变成由绿藻、蓝藻占优势；透明度↓。这种富营养化现象发生在湖泊等内陆水体可形成水华（又称水花）；发生在海洋可形成赤潮（又称红潮）。一、富营养化的形成和影响因素1.富营养化的形成一些高山、极地湖泊的富营养化大多属于天然的富营养化。人为的水体富营养化是在人类活动的影响下发生的水体生态演变。因此产生富营养化的水体主要是人群集中、工业和农业发达地区的湖泊。

2.富营养化的影响因素（1）营养物质氮、磷——限制因子。（2）季节与水温（3）光照目前一般采用的富营养化指标是：水体含氮量大于0.2~0.3mg/L，含磷量大于0.01~0.02mg/L，生化需氧量大于10mg/L，细菌总数（淡水，pH7~9）达105个/mL，叶绿素a（藻类生长量的标志）大于10mg/m3。二、引起富营养化的优势藻类主要是微型藻类。海洋中现已查明的有60多种——裸甲藻属、膝沟藻属、多甲藻属的种类。常见的有：腰鞭毛虫、裸甲藻、短裸甲藻、梭角藻、原甲藻、中肋骨条硅藻、角刺藻、卵形隐藻、无纹多沟藻、夜光藻等。湖泊中以蓝细菌为主。常见的有：微囊藻属、鱼腥藻属、束丝藻属和颤藻属。由于占优势的浮游藻类所含色素不同，使水体呈现蓝、绿、红、棕、乳白等不同颜色。三、水体富营养化的危害1.消耗溶解氧，致使水生生物大量死亡。2.藻类过度繁殖会阻塞鱼鳃和贝类的进出水孔，影响它们的呼吸作用。3.某些藻类体内及其代谢产物含有生物毒素，引起鱼、贝类中毒病变或死亡。如链状膝沟藻——石房蛤毒素。4.产生气味化合物，使水体散发不良气味。5.破坏环境景观外观呈色、变浊、产生不良气味、影响景观。6.水体沼泽化沉积作用。7.危害供水四、富营养化的防治1、外环境控制措施（截外源）（1）工业：加强排污总量控制；污水进行深度处理（硝化—反硝化脱氮，化学混凝沉淀除磷，氧化塘除氮、磷）。（2）农业：减少化肥使用量，加强农家肥使用的宣传力度，并做好肥料的贮存和施用工作（在农作物生长期间施肥，肥料能被作物很快吸收）；建立农村污水处理设施。（3）生活：实行合成洗衣粉含磷量的限制。（4）水体周围：建立良性生态平衡，包括建立水体周围的缓冲林带；保护水体周围及上游的森林植被，防止营养物质的过多流失。如湖边应保证有2km～5km的湖滨保护带，带内严禁新建污染企业和从事有污染的活动。带内土地应当退地还湖。2、内环境控制（除内源）（1）生物法法：细菌、真菌、噬藻体等杀藻剂每月投入1～2次；养殖藻类和水生植物并定期收获；养殖食草性鱼类、贝类。（2）药物除藻法：CuSO40.1～0.5mg/L（杀藻而不能除气味）、漂白粉0.5～1mg/L（既杀藻又除气味）、明矾（主要除蓝藻）。适用于小范围水体，用于藻类刚开始繁殖时，装袋拖挂于船后或直接喷洒。药剂用量最好经试验确定。（3）充氧曝气法：利用机械搅拌或强力通气破坏湖中的分层现象使湖水混合，可收到较显著效果。常用于较深的水体。（4）凝集沉淀法：加Fe盐、Al盐及粘土矿物与磷结合成不溶物沉淀。（5）底泥挖掘法：将沉淀于底泥中的磷除去，消除二次污染机会。（6）稀释冲刷法：加贫营养水稀释或用贫营养水进行换水冲刷，这是最快速的手段。（7）深层排水法：一般深层的营养盐比表层的多，排掉深层的水可带走很多营养盐类。第二节病原微生物一、空气中的病原微生物

1、空气中的病原微生物主要通过三种不同途径传播疾病：（1）附着于尘埃上（2）附着于飞沫小滴上（3）附着于飞沫核上（4）附着于污水喷灌产生的气溶胶上2、空气气微生生物污污染的的防治治措施施（1）加强强通风风换气气（2）空气气过滤滤（3）空气气消毒毒①紫外外线照照射②化学学药品品消毒毒法二、水水中的的病原原微生生物1、水中中的病病原微微生物物种类类水中常常见的的病原原体有有：伤伤寒杆杆菌、、痢疾疾杆菌菌、致致病性性大肠肠杆菌菌、鼠鼠疫杆菌菌、霍霍乱弧弧菌、、脊髓髓灰质质炎病病毒、、甲型型肝炎炎病毒毒等。。2、水中中微生生物污污染的的防治治措施施（1）污水水的处处理排放前前污水水应加加氯消消毒或或加明明矾、、石灰灰、铁铁盐等等絮凝凝剂后后再砂砂滤，可可除出出大部部分的的病毒毒及病病原菌菌。对对于由由污水水而成成的再再生水水，通通常用石石灰作作絮凝凝剂，，使水水维持持较高高的碱碱性（（pH＞11.5），并并接触触1h以上，，则病病毒的的杀灭灭率可可达到到99.9％。（2）认真真做好好水源源的卫卫生防防护围绕水水源确确定防防护地地带，，建立立相应应的卫卫生制制度，，使水水源、、水处处理措措施、、输水总总管等等不受受污染染，从从而保保证良良好的的生活活饮用用水。。（3）生活活饮用用水消消毒自来水水厂常常用的的方法法有加加氯消消毒、、臭氧氧消毒毒和紫紫外线线消毒毒。——目前最最常用用的是是加氯氯消毒毒。A、加氯氯消毒毒原理：：Cl2+H2O=HOCl+H+ClHOCl=H++OCl-HOCl和OCl-都有有氧氧化化能能力力生活活饮饮用用水水标标准准：：氯接接触触30min后,游离离性性余余氯氯不不应应低低于于0.3mg/L。集中中式式给给水水处处理理厂厂的的出出厂厂水水除除符符合合上上述述要要求求外外,管网网末末梢梢的水水的的游游离离性性余余氯氯不不应应低低于于0.05mg/L。B、微电解消消毒原理：1）微电解H2O产生活性氧氧（如02-、OH-）和H+。02-和OH-具有强氧化化能力，可可杀死细菌菌及藻类。。2）活性氧还可可与水中氯氯离子作用用生成HOC1，更增强了了杀菌能力。3）活性氧还还可氧化水水中的NH3和N02-为NO3-。适应水体：：H202可用于净化化程度高的的饮用水消消毒，尤其是桶装装饮用水因因为细菌数数量极少，，H202可起到抑菌菌和保质作作用。C、臭氧消毒毒干燥空气放放电时，部部分氧气即即转化为臭臭氧，浓度度可达25mg/L左右。与加氯消毒毒相比，水水的臭氧消消毒还有几几个优点：：1）不会造成成异臭异味味2）提高溶解解氧量3）氧化有机机物等4）目前尚未未发现有害害人体健康康的产物。。缺点：没有余量，，也就没有有后续的杀杀菌能力。。鉴于加氯消消毒可能产产生致癌有有机物，用用臭氧氧化化代替水厂厂中的滤前前加氯和污水水厂中的加加氯消毒是是可取的。。D、紫外线消消毒1）紫外线消消毒的机理理有二：①短波射线一一般有改变变细胞组成成的作用，，从而促使使细胞因突突变而死亡亡；②紫外线的照照射改变核核酸分子的的结构从而而杀死细菌菌。2）紫外线由紫紫外灯发出出，有效波长在在200～300nm之间3）优点：：紫外线照照射是物物理方法法，经过过消毒的的水化学学性质不不变，不不会产生生臭味和和有害健健康的产产物。4）缺点：：因悬浮物物和有机机物干扰扰杀菌效效果和费费用较高高，所以以只适用用于少量量清水的消毒毒，如优优质水及及纯水的的消毒第三节微微生物物代谢物物与环境境污染一、微生生物毒素素与食品品污染1.细细菌毒素素2.放线菌毒毒素3.真真菌毒素素4.藻藻类毒素素1.细菌毒素素可分为内内毒素与与外毒素素。内毒素是是微生物物细胞的的组分，，通常为为细胞壁壁的某一一成分，，只有当当菌体裂裂解或融融溶时才才能释放放。外毒毒素由微微生物合合成后，，分泌到到细胞外外面。外外毒素的的毒力强强于内毒毒素，但但不耐高高温。常见的外外毒素有有白喉毒毒素、破破伤风毒毒素、霍霍乱肠毒毒素、肉肉毒毒素素、葡萄萄球菌肠肠毒素等等。（1）肉毒毒素素是由肉毒毒梭菌产产生的外外毒素，，是一种种极强的的神经毒毒，主要要作用于于神经和和肌肉的的连接处处及植物物神经末末梢，阻阻碍神经经末梢乙乙酰胆碱碱的释放放，导致致肌肉收收缩不全全和肌肉肉麻痹。。肉毒毒毒素属剧剧毒物，，1mg可以杀死死100万只豚豚鼠。此此毒素对对热极不不稳定，，经80℃、30min或100℃、10~20min可完全破破坏。肠肠道中蛋蛋白分解解酶不能能分解此此毒素。。肉毒梭梭菌是革革蓝氏阳阳性菌，，产芽孢孢，能运运动，专专性厌氧氧，可侵侵染水果果、蔬菜菜、鱼、、肉、罐罐头、香香肠等食食品。预防肉毒毒中毒可可把食品品保存在在pH﹥4.5，或盐分﹥﹥10%或温度﹤﹤3℃的条件件下。罐罐头食品品需经121℃高压灭灭菌，以以杀死芽芽孢。（2）葡葡萄球菌菌肠毒素素是由金黄黄色葡萄萄球菌的的产毒菌菌株产生生的外毒毒素，可可引起食食物中毒毒。当肠肠道吸收收了该毒毒素后，，在2~6h之内即可可引起恶恶心呕吐吐等急性性肠胃病病症状。。毒性较较弱，较较少致命命。金黄色葡葡萄球菌菌为革兰兰氏阳性性、不产产芽孢的的球状菌菌。该毒毒素用一一般的烹烹饪方法法不能破破坏，需需经100oC，2h处理方可可破坏。。因此预预防中毒毒的方法法是，防防止一切切污染该该菌的机机会。2.放线菌毒毒素如链霉菌菌属放线线菌产生生的放线线菌素，，可使大大鼠产生生肿瘤。。3.真真菌毒素素是指以霉霉菌为主主的真菌菌代谢活活动所产产生的毒毒素。真菌毒素素致病有有下几个个特点：：①中毒常与与食物有有关;②发病有季季节性或或地区性性；③不产生抗抗体，也也不能免免疫；④患者无传传染性；；⑤一次性大大量摄入入往往发发生急性性中毒；；长期少少量摄入入则发生生慢性中中毒和致致癌。至今发现现的真菌菌毒素达达300种。其其中，毒毒性较强强的有黄黄曲霉毒毒素、棕棕曲霉毒毒素、黄黄绿青霉霉素、红红色青霉霉毒素B、青霉酸等等。黄曲霉毒毒素主要要由黄曲曲霉和寄寄生曲霉霉产生的的毒素，，是剧毒毒物，也也是致癌癌物，可可诱发肝肝癌。已已确定结结构的黄黄曲霉毒毒素共有有20多多种，以以黄曲霉霉毒素B1毒性最大大，致癌癌性最强强，稳定定性最高高。黄曲曲霉毒素素污染食食物的范范围很广广，包括括粮食、、油、蔬蔬菜、豆豆类、烟烟草、肉肉类、乳乳品、水水果等，，其中以以花生、、花生油油、玉米米、棉籽籽饼粉、、棕榈仁仁、可可可豆、大大米、小小米等较较常见，，污染最最重的是是花生、、花生油油和玉米米。预防黄曲曲霉毒素素污染的的主要措措施：降降低含水水量，降降低相对对湿度，，充CO2降低氧量量，使用用化学药药剂等。。4.藻藻类毒素素（1）甲甲藻甲甲藻是藻藻类中对对人类威威胁最大大的藻种种，它产产生的毒毒素对人人类有剧剧毒。产产生毒素素的甲藻藻主要是是膝沟藻藻属的种种类，海海洋赤潮潮中的甲甲藻多为为此属。。（2）蓝蓝细菌淡淡水水中蓝细细菌产生生的毒素素主要使使鱼类、、家畜、、水鸟等等致死。。（3）金藻海水中金金藻纲产产生的毒毒素可使使鱼类大大量死亡亡。二、气味代谢物物从放线菌产产生的土腥腥味物质中中分离到土土腥素（或或土臭味素素）。土腥腥素是一种种透明的中中性油，相相对分子质质量182，嗅阈值值极低＜0.2mg/L。。具有土腥味味的鱼肉中中也可检出出土腥素，，鱼肉的味味阈值为0.6µg/100kg鱼肉。其他引起环环境污染的的微生物气气味代谢物物有氨、胺胺、硫化氢氢、硫醇、、（甲基））吲哚、粪粪臭素、脂脂肪、酸、、醛、醇、、脂等。三、酸性矿水酸性矿水的的形成：化化学氧化和和生物（耐耐酸细菌））氧化。FeS———﹥FeSO4+H2SO4FeSO4硫杆菌﹥Fe2(SO4)3FeS+Fe2(SO4)3——﹥FeSO4+SS硫杆菌﹥H2SO4酸性废水的的危害：随随水渗漏或或顺河道扩扩散，污染染农田、水水渠、河流流，破坏自自然生态、、生物群落落、毒害鱼鱼类、影响响人类生活活。酸性废水的的治理措施施：投加大大量纤维素素，造成缺缺氧环境，，促进反硫硫化作用的的产生；投投加抗微生生物的药剂剂（α-酮酸类、羧羧酸类），，抑制硫杆杆菌的活性性。加石灰灰提高pH，使硫酸成为为硫酸钙沉沉淀；开采采后层层覆覆盖，避免免酸性矿水水形成。四、汞的生生物甲基化化排入环境的的汞大多为为无机汞（（元素汞和和汞离子）），经过微微生物的甲甲基化作用用后，形成成的甲基汞汞毒性增强强，使汞的的危害大大大加剧。是是水俣病的的主要原因因。能形成甲基基汞的厌氧氧细菌有产产甲烷菌、、匙形梭菌菌；好氧细细菌有荧光光假单胞菌菌、草分枝枝杆菌、大大肠埃希氏氏菌、产气气肠杆菌、、巨大芽孢孢杆菌等；；真菌中有有粗糙脉孢孢霉、黑曲曲霉、短柄柄帚霉以及及酿酒酵母母等。汞的生物物甲基化化往往与与甲基钴钴胺素有有关。甲甲基钴胺胺素即VB12——甲基传递递体。（1）汞汞的非酶酶促甲基基化在在中性性水溶液液中，以以甲基钴钴胺素作作为甲基基供体，，汞可被被转化为