微生物对环境的污染与危害

关于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。第2页,共31页，2024年2月25日，星期天水体富营养化特征：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）。第3页,共31页，2024年2月25日，星期天一、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）光照第4页,共31页，2024年2月25日，星期天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。第5页,共31页，2024年2月25日，星期天二、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。第6页,共31页，2024年2月25日，星期天三、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.危害供水第7页,共31页，2024年2月25日，星期天四、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。第8页,共31页，2024年2月25日，星期天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9页,共31页，2024年2月25日，星期天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第10页,共31页，2024年2月25日，星期天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化学药品消毒法第11页,共31页，2024年2月25日，星期天二、水中的病原微生物1、水中的病原微生物种类水中常见的病原体有：伤寒杆菌、痢疾杆菌、致病性大肠杆菌、鼠疫杆菌、霍乱弧菌、脊髓灰质炎病毒、甲型肝炎病毒等。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）认真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。第12页,共31页，2024年2月25日，星期天（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+Cl

HOCl=H++OCl-

HOCl和OCl-都有氧化能力

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。

第13页,共31页，2024年2月25日，星期天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-具有强氧化能力，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，更增强了杀菌能力。

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。第14页,共31页，2024年2月25日，星期天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）目前尚未发现有害人体健康的产物。缺点：没有余量，也就没有后续的杀菌能力。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。

第15页,共31页，2024年2月25日，星期天D、紫外线消毒1）紫外线消毒的机理有二：①短波射线一般有改变细胞组成的作用，从而促使细胞因突变而死亡；②紫外线的照射改变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16页,共31页，2024年2月25日，星期天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

第17页,共31页，2024年2月25日，星期天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。

第18页,共31页，2024年2月25日，星期天（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。

第19页,共31页，2024年2月25日，星期天（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。当肠道吸收了该毒素后，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100

oC，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。

第20页,共31页，2024年2月25日，星期天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。

第21页,共31页，2024年2月25日，星期天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。第22页,共31页，2024年2月25日，星期天至今发现的真菌毒素达300种。其中，毒性较强的有黄曲霉毒素、棕曲霉毒素、黄绿青霉素、红色青霉毒素B、青霉酸等。第23页,共31页，2024年2月25日，星期天黄曲霉毒素主要由黄曲霉和寄生曲霉产生的毒素，是剧毒物，也是致癌物，可诱发肝癌。已确定结构的黄曲霉毒素共有20多种，以黄曲霉毒素B1毒性最大，致癌性最强，稳定性最高。黄曲霉毒素污染食物的范围很广，包括粮食、油、蔬菜、豆类、烟草、肉类、乳品、水果等，其中以花生、花生油、玉米、棉籽饼粉、棕榈仁、可可豆、大米、小米等较常见，污染最重的是花生、花生油和玉米。预防黄曲霉毒素污染的主要措施：降低含水量，降低相对湿度，充CO2降低氧量，使用化学药剂等。

第24页,共31页，2024年2月25日，星期天4.藻类毒素（1）甲藻甲藻是藻类中对人类威胁最大的藻种，它产生的毒素对人类有剧毒。产生毒素的甲藻主要是膝沟藻属的种类，海洋赤潮中的甲藻多为此属。（2）蓝细菌淡水中蓝细菌产生的毒素主要使鱼类、家畜、水鸟等致死。（3）金藻

海水中金藻纲产生的毒素可使鱼类大量死亡。第25页,共31页，2024年2月25日，星期天二、气味代谢物从放线菌产生的土腥味物质中分离到土腥素（或土臭味素）。土腥素是一种透明的中性油，相对分子质量182，嗅阈值极低＜0.2mg/L。具有土腥味的鱼肉中也可检出土腥素，鱼肉的味阈值为0.6µg/100kg鱼肉。其他引起环境污染的微生物气味代谢物有氨、胺、硫化氢、硫醇、（甲基）吲哚、粪臭素、脂肪、酸、醛、醇、脂等。第26页,共31页，2024年2月25日，星期天三、酸性矿水

酸性矿水的形成：化学氧化和生物（耐酸细菌）氧化。FeS——﹥FeSO4+H2SO4FeSO4

硫杆菌﹥Fe2(SO4)3FeS+Fe2(SO4)3——﹥FeSO4+SS

硫杆菌﹥H2SO4酸性废水的危害：随水渗漏或顺河道扩散，污染农田、水渠、河流，破坏自然生态、生物群落、毒害鱼类、影响人类生活。第27页,共31页，2024年2月25日，星期天酸性废水的治理措施：投加大量纤维素，造成缺氧环境，促进反硫化作用的产生；