微生物在湖畔、海洋中分析

第七章

微生物对环境的污染与危害第一节水体富养分化其次节病原微生物第三节微生物的代谢产物本节内容：一、概述二、水体富养分化的优势藻类三、水体富养分化的危害四、水体富养分化的形成及影响因素五、水体富养分化的监测与防治第一节水体富养分化一、概述1.水体富养分化定义是指大量的氮、磷等养分物质进入水体，使藻类等浮游生物异样增殖，从而破坏水体生态平衡,导致水质恶化的现象。水体富养分化现象发生在湖泊等内陆水体被称为水华（又叫水花）；发生在海洋被称为赤潮（又叫红潮）。昆明滇池水华2、我国水体富养分化的发展趋势及现状（1）湖泊（水库）A、富养分化呈急剧恶化趋势。70年代后期80年代后期90年代后期至今富营养27％富营养61％富营养85％中营养69％中营养35％中营养15％贫营养4％贫营养4％贫营养0％B、富养分化水体分布面积广泛我国已成为世界上湖泊富养分化最严峻的国家之一北部呼伦湖南方深圳洪湖西部新疆博斯腾湖昆明滇池东部无锡太湖安徽巢湖A、赤潮发生的频率越来越快（2）海洋2003年全海疆共发觉赤潮119次，其中，在赤潮监控区内发觉赤潮36次。

B、赤潮发生的面积越来越大几十平方公里几百平方公里几千平方公里上万平方公里2003年全海疆赤潮累积面积达14550平方公里C、赤潮持续时间越来越长几天几个星期

几个月1989年8月-10月黄骅发生严峻赤潮，持续时间之长、致灾面积之大是国内罕见的，使沿岸养虾业遭遇灭顶之灾。1999年5月15日，上海外滩赤潮1999年7月16日辽东湾夜光虫赤潮2005年6月9日浙江玉环海疆发生条带状的赤潮二、水体富养分化的优势藻类(一)湖泊优势藻类

湖泊中优势藻类主要是蓝细菌（又称蓝藻）中的微囊藻属、鱼腥藻属、束丝藻属和颤藻属等种类。其次是绿藻、硅藻、隐藻等。我国湖泊水华中主要微型藻类出现的频率依次为：蓝细菌>绿藻>硅藻>隐藻蓝细菌门微囊藻颤藻平裂藻鱼腥藻绿藻门

斜生

珊藻二型珊藻硅藻门直链藻小环藻（二）海洋优势藻类

海洋优势藻类以甲藻中的夜光藻、裸甲藻、膝沟藻、角甲藻、多甲藻、原甲藻为主。此外还有硅藻、金藻、黄藻、蓝藻等。甲藻门夜光藻藻体呈球形，透亮，肉眼可见，腹面有一条凹沟，口位于沟中心，近口处长出一根微小的鞭毛和一条粗大的鞭毛，海生。细胞内原生质淡红色，大量密集时呈红色，受波涛振荡刺激以后放出荧光，是我国赤潮的主要藻类。甲藻门原甲藻属细胞倒卵形，两甲壳组成，前端有V形鞭毛孔本种可产生腹泻性贝毒（DSP）。

利马原甲藻

海洋原甲藻中国的渤海、东海、香港和南沙群岛等水域有分布，是形成赤潮的主要种类之一。

环沟藻常见于温带和热带浅海水域。图B-C：链状群体（LM）。本种具有毒性膝沟藻科亚历山大藻属

链状亚历山大藻本种可产生麻痹性贝毒（PSP）。图A：腹面观（示意图）；图B：链状群体（LM）；

膝沟藻属多纹漆沟藻图A：腹面观（LM）；图B：背面观（LM）；日本水域该种赤潮引起鱼类大量死亡。

是南海北部沿海主要的赤潮生物。角甲藻属三角角甲藻

叉状角甲藻梭角甲藻图A：腹面观（示意图）；图B：腹面观硅藻门

圆筛藻属星脐圆筛藻在我国沿海分布甚广，为最常见的种类之一。各季节均有，数量也较大。中肋骨条藻

分布极广，以沿岸为最多，曾多次引发赤潮。我国的各海区

均有分布。

图A：壳环面观（示意图，链状群体）；B：壳环面观（LM，链状群体）；黄藻门异弯藻属赤潮异弯藻在温带近海底层水温>15～20℃的夏季大量繁殖。该种在大连湾胶州湾等曾多次形成赤潮。单细胞,略呈椭圆形，长约8～25μm，宽约6～5μm。无细胞壁，由周质膜包被。具两条不等长的鞭毛。藻体活动时，鞭毛常弯曲或与细胞长轴成垂直伸出。每个细胞约有8～20个棕黄色的大盘状色素体。原生动物

栉毛虫科

中缢虫属红色中缢虫本种分布在温带到北极的河口水域。我国大连湾海疆，广东沿海红海湾、大亚湾东部和珠江口的外伶河水域均发生过红色中缢虫赤潮，持续时间2天左右。图A：细胞个体（示意图）；图B：细胞形态（LM）。

蓝藻门颤藻科束毛藻属

红海束毛藻

藻体由短筒形细胞重叠成丝状群体。

该种在我国南海大量分布。

束毛藻可以产生类似与神经毒素的藻毒素，并对渔业等产生危害。

图B：群体（LM）；我国海洋赤潮微型生物

出现的频率依次为：夜光藻（36次）>其他甲藻（22次）>硅藻（14次）>蓝细菌（5次）

三、水体富养分化的危害1、产生毒素，威逼人畜生命平安2、水质严峻恶化，影响水厂供水3、水生生物大量死亡，经济损失惨重4、湖泊失去旅游观光价值1.产生毒素，威逼人畜生命平安

据报道，在富养分化的水体中主要有微囊藻、鱼腥藻、束丝藻、裸甲藻、原甲藻等20多种藻类产生毒素。1986年，福建东山居民食用被裸甲藻污染的花蛤，造成136人中毒，1人死亡。1995年，4月，菲律宾约2万渔民食用了污染麻痹性贝毒的海产品，其中4名儿童死亡。1996年，巴西某血透中心发生一起铜绿微囊藻毒素的水进行血透的医疗事故，使131名病人中毒，其中83人发生胆汁淤积性肝病，44人死于肺衰竭。

我国自20世纪60年头至今，据不完全统计，有600余人因误食含有毒贝类而中毒，至少有29人死亡。2、水质严峻恶化，影响水厂供水太湖曾因蓝藻大规模的爆发，致使无锡水厂在1991、1997和2007年5月三度停止供水，引发水荒。市民大批抢购纯净水。

太湖中蓝藻暴发导致水质恶化

无锡自来水大范围发臭

1972年,汕头港赤潮,大量毛蚶死亡,邻近的潮汕养殖场干脆经济损失36万元。1989年,河北黄骅县海疆因赤潮使贝虾减产2000吨,损失过亿元。1998年,深圳、珠海海疆发生赤潮，深圳网箱死鱼150吨，损失达2000万元；珠海万山群岛死鱼120吨，黄花鱼苗210万尾，损失达1500多万元。据统计，我国每年因赤潮带来的经济损失达几亿元之多。3、水生生物大量死亡，经济损失惨重美国佛罗里达州发生短裸甲藻赤潮，造成大量鱼死亡4、湖泊失去旅游观光价值

曾经,我风姿酌绰可现在……富养分湖—藻类大量繁殖富养分湖—太湖，2007.5藻类死亡水体发臭四、水体富养分化的形成和影响因素（一）.富养分化的形成——以湖泊为例富养分沼泽地湖泊消亡自然条件下：几百年或几千年不行逆贫养分人为条件下：贫养分几十年可逆富养分沼泽地湖泊消亡（二）、富养分化的影响因素1、养分物质——氮、磷限制因子在水中的含量确定了藻类的生物量。据计算：1gN10.8g藻1gP78g藻当水体中含氮量>0.3mg/L

含磷量>0.02mg/L藻类旺盛繁殖据探讨表明：当水体中磷浓度<5ug/L时，磷可能是制约微型藻类生长的限制性养分盐。当水中氮浓度<20ug/L时，氮成为制约微型藻类生长的限制性养分盐。假如氮、磷二者浓度均小于上述标准，则两者均可能是限制性养分盐。具体是哪种，则依据N：P比率确定。国际经济合作与发展组织（OCED）提出：N：P<5时，N是限制性因素；N：P>12时，P是限制性因素；5<N:P<12时，则N、P均起作用。当水中无机氮成为限制因子时，则能固氮的蓝细菌常成为优势种。

2、形成场所——静止或水流缓慢的水体易发生3、季节与水温——夏季无风时易发生

湖泊水温>25℃，海洋水温20-30℃，适合藻类大量繁殖。4、光照——光照足够时易发生5、pH——pH7-9时易发生思索题1、什么是水体富养分化？造成水体富养分化的主要缘由是什么？2、引起湖泊水华和海洋赤潮的优势藻类主要有哪些？五、水体富养分化的检测指标1.水体含氮量大于0.2~0.3mg/L2.含磷量大于0.01~0.02mg/L3.生化需氧量大于10mg/L4.细菌总数（淡水，pH7~9）达105个/mL5.叶绿素a（藻类生长量的标记）大于10mg/m3。六、水体富养分化的防治㈠外环境限制——限制氮磷等养分物质进入水体1.限制城市生活污水和工业废水中氮磷的排放（提高处理率，严控直排；对污废水进行深度处理除氮磷）⑴提高生活污水和工业废水的处理率，严控直排。目前污废水处理率较低，一些城市生活污水和工业有机废水未经处理便干脆排放到江河湖海。以上海为例，据报道，上海市区2003年日均污废水蒎放量大550万吨，一年高达20亿吨，比全年平均降水产生的水量还多，而经过污水处理后排入江河的污废水量仅占10%。⑵对污废水进行深度处理除氮磷。常规生物污水处理只能去除污水中25%的磷，但改进后可去除55%。例如，目前在太湖流域内已经建成的三十几座污水处理厂中只有几座有脱蛋除磷措施。特殊是一些化肥、食品加工、皮革、制药等企业废水氮磷浓度较高，影响较大。如云南滇池有昆明市内168家企业向内排污，仅化肥厂、氮磷厂、制药厂三类就占企业总排30%因此，应首先加强对一些含氮磷较高的化肥、食品加工、皮革、制药等企业废水的二级处理出水进行除氮磷的深度处理。深度处理方法有：生物法除氮磷；化学法除磷。瑞典有600家污水处理厂运用生物-化学法除磷，出水水质＜0.5mg/l(3.)提倡运用无磷洗涤剂洗涤剂含磷一般为5%～6%，占生活污水中磷的16%～35%，有的甚至高达50%～70%，是生活污水中磷的主要来源。在我国，地面水中磷污染的30%来自含磷洗衣粉、洗涤剂。因此，逐步限制合成洗衣粉的含磷量和含磷洗衣粉的生产运用。提倡运用无磷洗衣粉是限制生活污水中磷含量的有效措施。无锡市从1999年起先就实施了太湖治污禁磷工程，截至2001年初，太湖全流域已基本做到不再销售和运用含磷洗涤剂，使入湖磷污染负荷削减了约16%。此外，西湖、巢湖、滇池、三峡水库流域的重庆都已实施了不再销售和运用含磷洗衣粉。2.限制农村肥料流失（1）.加强粪便的贮存管理（重点是畜禽养殖业）（2）.科学合理施用化肥。目前化肥施用率为30%（3）.提高运用农家有机肥。3.加强水体四周的生态疼惜建设。（1）.建立并疼惜水体四周及上游的森林植被。（2）.建立水体四周的缓冲林带。在湖边应保证有2~5km的湖滨疼惜带，沿海应有滩涂。疼惜带或滩涂内土地应当退田还湿地、退田还草、退田还林。（3）.严禁在水源地开展旅游活动。如北京市严禁在密云水库地段兴建消遣设施，疼惜了供水安4.加强对水产养殖业的管理。（1）.限制养殖数量和密度在国务院批准的《太湖水污染防治“九五规划”及2010年规划》明确规定太湖湖泊围网养殖总规模限制在0.1万h㎡=0.1万公顷（2）.限制投饵量（削减饵料中氮磷对水体的影响）为了获得较高的鱼产量，常投入大量人畜粪尿、化肥等养分物质，网箱养鱼带投入颗粒饲料。我国近海地区大规模的对虾养殖场投入大量饵料，引起海水的富养分化，致使虾大量死亡，与投饵量太大造成水体富养分化有很大关系。<二>内环境限制(除内源)去除水体中的氮磷、去除水体中的藻类1.去除水体中的氮磷：工程转移法、种植高等植物一旦氮磷进入水体，要想把氮磷从水体中去除特殊困难。目前接受的方法有工程转移（去除）法和生物去除等方法。<1>工程转移法a.清除淤泥——措施彻底，但费用高、时间长，需留意生态影响。由于湖底淤泥中有大量的水溶性磷酸盐，在酸性环境中可转化为可溶性磷，使底泥中的N、P等养分盐源源不断地释放出来。因此，通过清除湖底淤泥可切断内源性N、P养分物质的供应。清除的淤泥可作为肥料或沼气原料。生态影响：1970年，南京玄武湖大规模控泥后，大型水生植物群落消逝，造成藻类大量繁殖，水质恶化。b.引水稀释或深层排水。

最初杭州西湖接受了引入钱塘江水稀释冲污的方法防止富养分化，一天的换水两相当于西湖贮水量的1/33左右。换水对于富养分化的治理效果不大，因淤泥中含大量氮磷，可以随随时释放出来。<2>种植高等水生植物并定期收获——重要措施高等水生植物生态系统对水质净化去除水中养分盐作用突出，通过视察，可以发觉：水草茂密则水质清澈，水产丰富，湖泊生态系统稳定；缺少水草则水质混浊，水产贫乏，湖泊生态系统脆弱。所以，疼惜和复原水生植物已被视为疼惜和治理湖泊环境的重要措施。生长在湖泊浅水区和湖滩地中的水生植物有：沉水植物（如眼子菜、金鱼藻）浮水植物（凤眼莲、水浮莲）挺水植物（芦苇、香浦）湿地植物（沙草、河柳）【别名】水案板、水凳子、金梳子草、地黄瓜、压水草

眼子菜

凤眼莲凤眼莲污染导致流溪河养分化水浮莲疯长威逼广州饮水源2003-12-0211:18:03广州日报南方网讯“在丰水期间，水浮莲多的时候可以达到1.3米厚，不仅使我们李溪拦河坝的闸门提起来都很难，而且严峻影响我们发电站的正常发电。”昨日（1日），面对广州市重要水源———流溪河沿岸漂移的水浮莲，广州市白云区李溪水力发电站的工作人员萧燕萍不无担忧，“更为严峻的是，水浮莲的繁殖速度惊人，而河水被大量的水浮莲覆盖后，也很快变成暗蓝色，水质也越变越糟……”事实上，本报记者今年11月24日伴同广东省人大视察团视察流溪河的环保状况时，参与视察的代表们就警告说，流溪河上水浮莲的问题假如仍不实行措施有效治理的话，流溪河的水质将受重大影响，其后果将特殊严峻。2.去除水中藻类生物除藻；化学药剂除藻；机械除藻生物除藻——通过增加持定生物种，变更生态食物链的结构和功能，效果明显。例如：增加以浮游藻类为食的鱼类（鲢鱼、罗非鱼、鳙鱼）和螺类（限制蓝藻效果明显）。武汉东胡20世纪80年头中期，无意中投加鲢鱼，发生藻类消逝。化学药剂除藻——适用于小面积水域①硫酸铜按总水体积0.1～0.5mg/l留意：1.在早春时加入。2.处理饮用水有副作用。例如，澳大利亚发生居民因饮用经硫酸铜处理过的水使肝功能受损。②漂白粉或氯0.5～1.0mg/l——杀藻又除气味。精确用量最好先经试验确定。③机械除藻略其次节病原微生物一、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、空气微生物污染的防治措施（1）加强通风换气（2）空气过滤（3）空气消毒①紫外线照射②化学药品消毒法水体中的微生物种类多种多样，主要来源于空气、土壤、污水、垃圾、以及死亡的动植物。水中微生物虽多，但大部分都不是病原微生物。进入水体中的病原微生物大多数来自人或动物的排泄物，常见的病原微生物有伤寒杆菌、霍乱弧菌、痢疾杆菌、钩端螺旋体和甲型肝炎病毒等。这些病原微生物主要通过医院污水和生活污水的排放进入水环境，当它们进入水体后，则以水体作为它们的生存环境和传播的媒介，传播的疾病主要是肠道传染病，如伤寒、痢疾、霍乱和肠炎等，以下介绍几种主要的病原微生物。

二、水中的病原微生物1伤寒杆菌

伤寒杆菌来源广泛，污染水源机会多，由水传播，是暴发疾病的重要病原菌之一。

伤寒杆菌主要有三种：伤寒沙门氏菌(Salmonellatyphosa)、副伤寒沙门氏菌(S.paratyphi)和乙型副伤寒沙门氏菌(S.schottmuelleri)。它们的大小为（0.6～0.7）×（2.0～4.0）µm。不生芽孢和荚膜，借周生鞭毛运动，革兰氏阴性反应，加热到60℃，30min可以杀死，对5%的石炭酸，可抗拒5min。

伤寒和副伤寒是一种急性的传染病，发病的主要症状是持续发烧、恶心、厌食、头痛和肌痛等；可使胃肠壁形成溃疡，并发肠出血、肠穿孔等，以及产生腹泻。潜藏期约10～14d，自然病程约一个月。

感染来源为被感染者或带菌者的尿及粪便，一般是由于与病人干脆接触传染或与病人排泄物所污染的物品、食物、水等接触而被传染。

1986年，湖北省仙桃市曾发生一起特大的伤寒病暴发流行，发病人数3064例，死亡26例，发病率2.79%，缘由是作为该市的饮用水水源的仙下河，接纳了该市6万人产生的未经处理的生活污水和医院污水。痢疾杆菌痢疾杆菌主要指志贺菌属（Shigella）中的痢疾杆菌和副痢疾杆菌两种。它们引起的细菌痢疾性腹泻，居我国腹泻病例的第一、二位。（1）痢疾杆菌（痢疾志贺氏菌Shigelladysenteriae）系不运动、无芽孢的革兰氏阴性杆菌，其大小为（0.4～0.6）µm×（1.0～3.0）µm。所引起的痢疾在夏季最为流行，发病症状是急性发作，有腹痛及里急后重症状，有时发烧，大便中有血及粘液，一般病情较重。（2）副痢疾杆菌（副痢疾志贺氏菌S.parodysenteriae）这种杆菌的大小为0.5µm×（1.0～1.5）µm。所引起疾病的症状为水泻样腹泻，可出现呕吐和脱水症状，总的症状较痢疾杆菌轻。痢疾杆菌一般无鞭毛，加热到60℃能耐10min，对1%的石炭酸，可抗拒半小时。它们的主要传播方式是食用污染的食物和饮用污染的水。痢疾流行性很强，常在洪水过后流行，且痢疾杆菌只感染人，不感染动物，在环境中生存力不强，所以痢疾传染方式主要是人与人之间的接触传染。痢疾杆菌的感染剂量微小，十个细菌即可产生症状，所以即使水中该菌浓度不高，仍有可能引起人群的感染。1990年，鞍山市某居民区发生弗氏痢疾杆菌引起腹泻，发病529人，患病率为小区居民人数的41.38%。事故发生的缘由是供水间断，污水反流到自来水管道中。霍乱弧菌霍乱弧菌在肠道传染病中占重要的地位，霍乱是烈性传染病，属于国际检疫疾病。霍乱的暴发与水污染有着亲密的联系，其亲密程度赛过其它的肠道传染病。霍乱弧菌（Vibriocomma）的细胞形态一般呈微弯曲杆状，有时会变得瘦长而纤弱，或变得短而粗。大小一般为（0.3～0.6）×（1.0～5.0）µm。细胞具有一根较粗的鞭毛，能运动，为革兰氏阴性菌。在60℃下能耐10min，在1%的石炭酸中能抗拒5min，能耐受较高的碱度。在霍乱的轻型病例中，只造成腹泻。在较严峻或较典型的病例中，除腹泻外，症状还有呕吐、米汤样大便、腹痛和昏迷等。此病病程短，严峻者常在症状出现后12h内死亡。霍乱弧菌曾在世界上有过七次大流行，它借水传播，与病人或带菌者接触可能传染，也可由食物或蝇类传播。霍乱传播快速，流行季节也很明显，集中发生于夏、秋季，主要发生在沿海地带。据报道，在霍乱流行时，污水中有病原菌检出，含量为10—10个/100ml,但人的感染剂量为10—10个。1991年，秘鲁发生霍乱，患者12万人，死亡750人，其缘由是食用了受到霍乱弧菌污染的海产品。我国新疆于1993年也曾发生过霍乱流行。甲型肝炎病毒甲型肝炎病毒，可在甲型肝炎患者的粪便中较长时间存在，污水中存活也很久，潜藏期达2-6周。患者得病后主要症状是黄疸，多为急性型，我国是甲型肝炎高发地区，感染和发病以儿童为主。1976年雨季，辽宁省农村某地雨量过大，导致粪便外溢，深水井被污染，患者超过1000人。1988年1-3月上海甲肝暴发流行，临床患者31万多人，死亡47人，其缘由是人们食用了受到甲型肝炎病毒污染的毛蚶所致。除上述传染病菌和病毒外，水体中还有致病的枝原体、衣原体、立克次氏体和一些借水传播的寄生虫病，例如，蛔虫、血吸虫等。

在生活污水，制革废水，医院污水中都含有相当数量的病原微生物。某些病原微生物污染水体后会引起传染病暴发流行，影响人类健康，严峻时会造成死亡。为防止病原微生物污染水体，必需对含有病原微生物的污（废）水进行消毒后排放，医院污水，尤其是肠道传染病医院的污水应达到无菌程度排放。为了预防肠道传染病，确保生活饮用水的水质达到卫生标准，必需对饮用水进行消毒。第三节、水中微生物的去除污水和饮用水的消毒方法很多，可分为化学消毒法和物理消毒法两类。化学消毒法是在水中投放各种消毒剂，主要包括氯、二氧化氯、臭氧和碘等氧化剂。物理方法主要包括煮沸、紫外线消毒、超声波消毒和微电解消毒等方法。加氯消毒是我国目前广泛应用且经济有效、运用便利的消毒方法，我国常用的消毒剂是液氯、漂白粉和次氯酸钠。

氯在常温常压下为黄绿色气体，具有猛烈刺激性臭味和高度腐蚀性。氯在0℃、0.366Mpa的压力下转变为液态氯，液态氯为琥珀色油状物，在钢瓶中贮存运输。漂白粉是一种较困难的含氯化合物，其化学成分大致为3Ca(OCl)Cl·Ca(OH)2·nH2O，常以Ca(OCl)Cl表示，漂白粉所含的有效氯约28%~35%（氯的价数大于-1者称为有效氯）。商品次氯酸钠为水溶液，次氯酸钠含量为8%~12%。1.加氯消毒

氯加入水中后，氯分子水解生成次氯酸（HOCl），次氯酸再进一步离解生成次氯酸根（OCl-）。

Cl2+H2OHOCl+HCl HOCl H++OCl-漂白粉和次氯酸钠加入水中后，也会水解生成次氯酸2Ca(OCl)Cl+2H2O→Ca(OH)2+2HOCl+CaCl2NaOCl+H2O→NaOH+HClO

次氯酸和次氯酸根都是强氧化剂，中性分子的次氯酸能破坏细菌细胞质膜，进入菌体后破坏菌体的核酸和酶系（过氧化氢酶，脱氢酶等），使细菌死亡，而次氯酸根带负电，无法进入带负电的细菌体内，所以达不到杀菌目的。影响氯化消毒效果的主要因素有：水的混浊度、水的pH值、水的温度和氯化物与水的接触时间等。次氯酸（HOCl）在水温20℃时，在水中的离解作用随水的pH值变更如表10.1所示。表10.120℃下pH值对离解HClO的影响pH值45677.5891011OCl-含量/%0.050.52.521.048.975.097.099.599.9HClO含量/%99.9599.597.579.051.125.03.00.50.1由表10.1可知，在20℃下，PH＜5时，几乎100%呈HOCl形式存在于水中；pH值为7.5时，OCl－和HOCl约各占50%；在pH值≥9时，97%的HOCl离解成OCl－。因此，在消毒时应留意限制水的pH值，以免生成较多的OCl－，影响杀菌效率。加氯消毒时，如水的浑浊度很高，悬浮物质较多，微生物多附着在悬浮颗粒上，使氯的作用不易到达微生物本身，也会降低杀菌效果。水温高时杀菌作用快，在0~5℃时全部杀灭确定量的大肠埃希氏菌所需的时间比20~25℃时所需的时间约多3倍，这是因为20℃时HOCl解离度较0℃时要高的缘由。用氯消毒时，由于氯不仅与微生物作用，还对水中的有机物和还原性无机物起氧化作用，因此，为保证消毒效果，加氯量应依据水源水有机物污染的程度而定，使在氧化和杀菌后还剩余一些有效氯，这些剩余的有效氯称为余氯。世界卫生组织（WHO）建议，要达到饮水有效消毒，浊度最好低于1度，用氯消毒时pH值最好低于8.0，接触时间大于30min，而游离余氯应为0.2~0.5mg/L，对于无防护的水源水，希望有较高的余氯。我国生活饮用水卫生标准规定，氯加入水中接触30min后，水中游离性余氯应不低于0.3mg/L，在配水管网末梢的游离余氯量不低于0.05mg/L。假如管网水游离余氯量急剧下降或消逝，可作为水在管网内遭遇污染的信号，应快速实行措施。对于综合医院污水的消毒，要求污水与氯接触时间不少于1h，总余氯量维持4～5mg/L。含结核杆菌的污水与氯接触时间不少于1.5h，总余氯量6～8mg/L。水的消毒效果的检验仍以水的卫生参数大肠菌群为指标。余氯量的确定应以大肠菌群指标为准，剩余氯含量要适当，偏高时杀菌效果虽好，但可能形成臭味。值得留意的是，自来水厂用液氯或漂白粉消毒的过程中，假如水中存在腐殖质等有机物时，可产生致突变、致癌的卤代有机物。为了饮水平安，解决的途径有三个方面：①留意选择较清洁的水体为水源水，通过混凝、沉淀、过滤等措施尽量去除水中有机物后再加氯消毒。②通过理、化、生物等方法吸附或破坏饮水中生成的卤代有机物。③在烧开水时应适当多煮沸一段时间，使挥发性卤代有机物蒸发掉，以削减水中氯的次生代谢物的含量。鉴于用液氯或漂白粉消毒水有可能产生致癌的卤代有机物的状况，在美国、加拿大和欧洲，有几千家水厂都用ClO2进行消毒，这是因为二氧化氯比氯消毒具有以下优越性：①ClO2遇有机物不致产生致癌的卤代有机物；②杀菌实力和在水中的稳定性优于Cl2；③可去除水中臭味；④水质的pH值和污染轻重对ClO2消毒效果的影响均较小。不足之处是二氧化氯不稳定，见光简洁分解，故消毒时要现制现用，主要用隔膜电解法和化学法制取，处理成本较高。2.臭氧消毒水的臭氧消毒也是一种传统方法，多用于欧洲。臭氧为强氧化剂，在水中放出具强氧化实力的新生氧（O），能氧化水中的有机物并杀死细菌及其芽孢。臭氧杀菌实力强，作用快，其杀菌速度比氯快600～3000倍，甚至几秒钟内就能杀死细菌。臭氧消毒饮用水的用量约为1-3mg/L，与水接触时间需10-15min，如经接触后仍能维持0.2～0.4mg/L的浓度，则可达到较好的杀灭病毒的效果。臭氧的剂量与水的污染程度有关，通常处于0.5～4.0mg/L之间。水的浊度越大，水的去色和消毒效果越差，臭氧的消耗量越高。臭氧能破坏腐殖质，使之变为二氧化碳和水。臭氧消毒的优点是：①消毒效果较ClO2和Cl2高；②可去除水中的色、嗅、味及铁锰和酚等；③不产生致癌的卤代有机物。不足之处是：①在配水管道中无持续杀菌作用；②处理成本高。3.紫外线消毒紫外线杀菌的有效波长在200～300nm之间。紫外线消毒的主要作用机理是，紫外线变更核酸分子的结构，从而杀死了细菌。紫外线消毒的优点是，经紫外线辐射消毒的水，其化学性质不变，不产生臭味和有害健康的产物。其缺点是，由于紫外线穿透力差，所以水中悬浮物和有机物会干扰杀菌效果，且该方法费用较高。所以一般用于优质水及纯水的消毒。影响紫外线消毒的因素，即消毒效果与紫外线灯管的功率和有效运用时间有关。紫外线穿透的水层深度确定于灯管的功率。紫外线灯管产生的几乎是纯254nm波长的短波紫外线辐射，随着运用时间的增加，紫外线灯管的辐射强度渐渐降低，失去运用价值。有数据表明，国产灯管的有效运用时间一般在3000h以上；国外的灯管的有效运用时间一般都在7500h以上，品质良好的灯管可达8000h。灯管的结垢也影响紫外线的穿透力，减弱消毒效果。4.微电解消毒微电解H2O产生活性氧（如02-、OH-）和H+。02-和OH-具有强氧化实力，可杀死细菌及藻类。活性氧还可与水中氯离子作用生成HOCl，增加了杀菌实力。微电解消毒法应用于优质饮用水的消毒、楼顶水箱水的消毒以及清除管道中的微生物污垢。H202是活泼的氧化剂，但H202不是对全部的微生物都起作用，有很多好氧菌和兼性厌氧菌都具有过氧化氢酶，能将H2O2分解为O2和H2O而使之失效。H202可用于净化程度高的饮用水消毒，尤其是桶装饮用水因为细菌数量极少，H202可起到抑菌和保质作用。5.超声波消毒法超声波是人们的听觉器官不能感受到的、频率超过20000Hz的弹性振动声波。在超声波作用下，能够引起包括微型后生动物在内的微生物死亡。其效果取决于超声波强度和处理对象的生理特性。超声波的作用机理是细胞在机械破坏下死亡，这是由于超声波引起细胞内蛋白质等有机物的分解，从而破坏了细胞的生命功能。水蛭、纤毛虫、剑水蚤和其他有机体对超声波特殊敏感。事实证明，超声波很简洁杀死那些能够给饮用水和工业用水带来极大危害的较大型有机体，如用肉眼可见到的昆虫（毛翅类、摇蚊、蜉蝣）的幼虫、寡毛虫、某些线虫以及软体动物的饰贝、水蛭等。这些有机体中的很多种类栖息在给水站的净化构筑物中，在有利条件下繁殖并占据很大的空间。试验结果表明，在薄水层中用超声波灭菌，1～2min内可使95%的大肠杆菌死亡。同时，超声波对痢疾杆菌、斑疹伤寒、病毒和其他微生物均具有良好的杀灭作用。现在超声波杀菌也应用到牛奶灭菌中。除上述方法外，在一些特殊场所还应用膜过滤消毒和加碘消毒等方法。2、水中微生物污染的防治措施（1）污水的处理排放前污水应加氯消毒或加明矾、石灰、铁盐等絮凝剂后再砂滤，可除出大部分的病毒及病原菌。对于由污水而成的再生水，通常用石灰作絮凝剂，使水维持较高的碱性（pH＞11.5），并接触1h以上，则病毒的杀灭率可达到99.9％。（2）细致做好水源的卫生防护围绕水源确定防护地带，建立相应的卫生制度，使水源、水处理措施、输水总管等不受污染，从而保证良好的生活饮用水。（3）生活饮用水消毒自来水厂常用的方法有加氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒。——目前最常用的是加氯消毒。A、加氯消毒原理：Cl2+H2O=HOCl+H+ClHOCl=H++OCl-HOCl和OCl-都有氧化实力生活饮用水标准：氯接触30min后,游离性余氯不应低于0.3mg/L。集中式给水处理厂的出厂水除符合上述要求外,管网末梢的水的游离性余氯不应低于0.05mg/L。B、微电解消毒原理：1）微电解H2O产生活性氧（如02-、OH-）和H+。02-和OH-具有强氧化实力，可杀死细菌及藻类。2）活性氧还可与水中氯离子作用生成HOC1，更增加了杀菌实力。3）活性氧还可氧化水中的NH3和N02-为NO3-。适应水体：H202可用于净化程度高的饮用水消毒，尤其是桶装饮用水因为细菌数量极少，H202可起到抑菌和保质作用。C、臭氧消毒干燥空气放电时，部分氧气即转化为臭氧，浓度可达25mg/L左右。与加氯消毒相比，水的臭氧消毒还有几个优点：1）不会造成异臭异味2）提高溶解氧量3）氧化有机物等4）目前尚未发觉有害人体健康的产物。缺点：没有余量，也就没有后续的杀菌实力。鉴于加氯消毒可能产生致癌有机物，用臭氧氧化代替水厂中的滤前加氯和污水厂中的加氯消毒是可取的。D、紫外线消毒1）紫外线消毒的机理有二：①短波射线一般有变更细胞组成的作用，从而促使细胞因突变而死亡；②紫外线的照射变更核酸分子的结构从而杀死细菌。2）紫外线由紫外灯发出，有效波长在200～300nm之间3）优点：紫外线照射是物理方法，经过消毒的水化学性质不变，不会产生臭味和有害健康的产物。4）缺点：因悬浮物和有机物干扰杀菌效果和费用较高，所以只适用于少量清水的消毒，如优质水及纯水的消毒第三节微生物代谢物与环境污染

一、微生物毒素与食品污染1.细菌毒素

2.

放线菌毒素

3.真菌毒素

4.藻类毒素

1.细菌毒素可分为内毒素与外毒素。内毒素是微生物细胞的组分，通常为细胞壁的某一成分，只有当菌体裂解或融溶时才能释放。外毒素由微生物合成后，分泌到细胞外面。外毒素的毒力强于内毒素，但不耐高温。常见的外毒素有白喉毒素、破伤风毒素、霍乱肠毒素、肉毒毒素、葡萄球菌肠毒素等。

（1）肉毒毒素是由肉毒梭菌产生的外毒素，是一种极强的神经毒，主要作用于神经和肌肉的连接处及植物神经末梢，阻碍神经末梢乙酰胆碱的释放，导致肌肉收缩不全和肌肉麻痹。肉毒毒素属剧毒物，1mg可以杀死100万只豚鼠。此毒素对热极不稳定，经80℃、30min或100℃、10~20min可完全破坏。肠道中蛋白分解酶不能分解此毒素。肉毒梭菌是革蓝氏阳性菌，产芽孢，能运动，专性厌氧，可侵染水果、蔬菜、鱼、肉、罐头、香肠等食品。预防肉毒中毒可把食品保存在pH﹥4.5，或盐分﹥10%或温度﹤3

℃的条件下。罐头食品需经121℃高压灭菌，以杀死芽孢。

（2）葡萄球菌肠毒素是由金黄色葡萄球菌的产毒菌株产生的外毒素，可引起食物中毒。当肠道吸取了该毒素后，在2~6h之内即可引起恶心呕吐等急性肠胃病症状。毒性较弱，较少致命。金黄色葡萄球菌为革兰氏阳性、不产芽孢的球状菌。该毒素用一般的烹饪方法不能破坏，需经100oC，2h处理方可破坏。因此预防中毒的方法是，防止一切污染该菌的机会。2.放线菌毒素如链霉菌属放线菌产生的放线菌素，可使大鼠产生肿瘤。

3.真菌毒素是指以霉菌为主的真菌代谢活动所产生的毒素。真菌毒素致病有下几个特点：①中毒常与食物有关;②发病有季节性或地区性；③不产生抗体，也不能免疫；④患者无传染性；⑤一次性大量摄入往往发生急性中毒；长期少量摄入则发生慢性中毒和致癌。至今发觉的真菌毒素达300种。其中，