1、第五章第五章 微生物對環(huán)境的污染與危害微生物對環(huán)境的污染與危害 第一節(jié)第一節(jié) 水體富營養(yǎng)化水體富營養(yǎng)化 一、概念：一、概念： l指在人類活動的影響下，氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量 進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及 其他浮游生物迅速繁殖，水體透明度和溶解氧量 下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡，破 壞水體生態(tài)平衡的現(xiàn)象。 l這種現(xiàn)象在河流湖泊中可形成水華，發(fā)生在海洋中可形這種現(xiàn)象在河流湖泊中可形成水華，發(fā)生在海洋中可形 成赤潮。成赤潮。 水華：水華： 本質(zhì)上就是淡水水體本質(zhì)上就是淡水水體 中藻類大量繁殖的一種自中藻類大量繁殖的一種自 然生態(tài)現(xiàn)象。然生態(tài)現(xiàn)象。 在湖泊中形成水華的在湖泊中形成

2、水華的 藻類：以藍(lán)細(xì)菌為主，如：藻類：以藍(lán)細(xì)菌為主，如： 微囊藻屬、魚腥藻屬、束微囊藻屬、魚腥藻屬、束 絲藻屬、顫藻等屬，有些絲藻屬、顫藻等屬，有些 能固氮能固氮。 赤潮：赤潮： 在特定的環(huán)境條件下在特定的環(huán)境條件下 ，海水中某些浮游藻類、，海水中某些浮游藻類、 原生動物或細(xì)菌爆發(fā)性增原生動物或細(xì)菌爆發(fā)性增 殖或高度聚集而引起水體殖或高度聚集而引起水體 變色的一種有害生態(tài)現(xiàn)象變色的一種有害生態(tài)現(xiàn)象 。 赤潮是一個歷史沿用赤潮是一個歷史沿用 名，并不一定都是紅色。名，并不一定都是紅色。 水體富營養(yǎng)化的危害水體富營養(yǎng)化的危害 l 毒死魚、貝、蝦等海洋動物，甚至使人類中毒： l1.在微生物分解過程中

3、大量消耗溶氧甚至產(chǎn)生硫化氫， 使水產(chǎn)動物缺氧或因硫化氫致毒而死。 l2.藻類大量繁殖使動物呼吸困難而窒死。 l3.有些赤潮生物(主要是甲藻類)在體內(nèi)或其代謝產(chǎn)物中 含有生物毒素，引起動物中毒死亡。 如：一種膝溝藻(Gonyanlax monilata)分泌毒素能使魚在5h內(nèi)死亡，甚至能殺死鯊魚， 一種裸甲藻(Gymnodinium vendficum)分泌極毒的毒素，在10分鐘內(nèi)可殺死蝦虎魚。 水體富營養(yǎng)化的危害水體富營養(yǎng)化的危害 l水 體 沼 澤 化 和 不 良 氣 味 l危 害 供 水 二、富營養(yǎng)化的主要原因二、富營養(yǎng)化的主要原因 l1. 與富營養(yǎng)化有關(guān)的主要營養(yǎng)物質(zhì) l水體富營養(yǎng)化的根本

4、原因是營養(yǎng)物質(zhì)的增加根本原因是營養(yǎng)物質(zhì)的增加。一般認(rèn)為： 主要磷，其次是氮主要磷，其次是氮。 l在氮磷比低于10：1時，或在某個季節(jié)或海洋，氮也有可 能成為限制因子。 l主要來源：生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)施肥、漁業(yè)養(yǎng)殖 等 l(1)地表徑流：農(nóng)田大量施用肥料大量施用肥料是重要的原因。 l(2)畜牧業(yè)、漁業(yè)：漁業(yè)的污染源主要是強(qiáng)化養(yǎng)殖時，由于投喂各種投喂各種 肥料、飼料肥料、飼料而產(chǎn)生。北歐國家因此對網(wǎng)箱養(yǎng)魚已加以控制，需經(jīng)批 準(zhǔn)。 富營養(yǎng)化的原因富營養(yǎng)化的原因 l輔助原因之一： l 緩慢的水流(如：水庫等） l擴(kuò)散作用相對較弱,物質(zhì)交換較慢,致使自凈能力 較差。 富營養(yǎng)化的原因富營養(yǎng)化的原因

5、l輔助原因之二：適宜的溫度和光照 l尤其2035范圍內(nèi),生物量除隨著升溫有較大增加外 ,且藻類多樣性指數(shù)下降,優(yōu)勢種突出。 l水溫升高且光照充足,使水體溶解氧有較大幅度下降,既 加劇了菌類分解水庫中存積生物殘?bào)w的活動,又加劇了厭 氧性真菌的繁殖,加快了有機(jī)物的氮、磷分解速度,使藻 類生長繁殖有更多的營養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)藻類大量生長。 富營養(yǎng)與貧營養(yǎng)湖泊中微生物的比較富營養(yǎng)與貧營養(yǎng)湖泊中微生物的比較 三、水體富營養(yǎng)化的防治（討論）三、水體富營養(yǎng)化的防治（討論） 如何結(jié)合水體富營養(yǎng)化的成因，來防治富營養(yǎng)化？如何結(jié)合水體富營養(yǎng)化的成因，來防治富營養(yǎng)化？ 三、水體富營養(yǎng)化的防治（討論）三、水體富營養(yǎng)化的防治

6、（討論） (1)清潔生產(chǎn)：減少廢水中磷的含量、改用磷酸鹽的代用品、農(nóng)業(yè)上合清潔生產(chǎn)：減少廢水中磷的含量、改用磷酸鹽的代用品、農(nóng)業(yè)上合 理控制施肥（政策出臺和監(jiān)督執(zhí)行）。理控制施肥（政策出臺和監(jiān)督執(zhí)行）。 (2)深層排水深層排水 (3)挖除底泥挖除底泥 (4)殺藻除草：美國環(huán)保局批準(zhǔn)使用的殺藻劑有殺藻除草：美國環(huán)保局批準(zhǔn)使用的殺藻劑有27種，其中最常用的是種，其中最常用的是 硫酸銅（局部治標(biāo)、而且還要考慮殘毒問題硫酸銅（局部治標(biāo)、而且還要考慮殘毒問題 ） (5)收藻利用：非洲乍得人有食用藍(lán)藻的習(xí)慣；用作農(nóng)肥、飼料、制沼收藻利用：非洲乍得人有食用藍(lán)藻的習(xí)慣；用作農(nóng)肥、飼料、制沼 氣和提取有用物質(zhì)。

7、氣和提取有用物質(zhì)。 水體富營養(yǎng)化的防治水體富營養(yǎng)化的防治 l(6)生物防治：強(qiáng)調(diào)整個生態(tài)系統(tǒng)的管理，從營養(yǎng)環(huán)節(jié)來生物防治：強(qiáng)調(diào)整個生態(tài)系統(tǒng)的管理，從營養(yǎng)環(huán)節(jié)來 控制宮營養(yǎng)化，使?fàn)I養(yǎng)物改變?yōu)槿祟愋枰慕K產(chǎn)品控制宮營養(yǎng)化，使?fàn)I養(yǎng)物改變?yōu)槿祟愋枰慕K產(chǎn)品(魚魚)而而 不是不是“水華水華”。 如：魚類的直接吞食；浮游動物的作用；噬菌體和如：魚類的直接吞食；浮游動物的作用；噬菌體和 高等植物的克藻效應(yīng)。高等植物的克藻效應(yīng)。 l白喉毒素白喉毒素 l破傷風(fēng)毒素破傷風(fēng)毒素 l霍亂腸毒素霍亂腸毒素 l肉毒毒素肉毒毒素 l葡萄球菌腸毒素葡萄球菌腸毒素 l放線菌毒素放線菌毒素 l真菌毒素真菌毒素 主要真菌毒素及其產(chǎn)

8、生菌主要真菌毒素及其產(chǎn)生菌 思考：如何防止毒素產(chǎn)生的危害？思考：如何防止毒素產(chǎn)生的危害？ l溫度：煮沸或降溫溫度：煮沸或降溫 lpH l無機(jī)鹽和水無機(jī)鹽和水 l及時滅菌及時滅菌 l遠(yuǎn)離污染源遠(yuǎn)離污染源 環(huán)境中汞的甲基化和生物富集（了解）環(huán)境中汞的甲基化和生物富集（了解） 1.汞的甲基化汞的甲基化 環(huán)境中任何形式的汞均可轉(zhuǎn)化為劇毒的甲基汞，稱為環(huán)境中任何形式的汞均可轉(zhuǎn)化為劇毒的甲基汞，稱為汞的甲基化汞的甲基化。某些含。某些含 有有甲基鈷氨素甲基鈷氨素的微生物可將甲基轉(zhuǎn)移給無機(jī)汞而形成甲基汞。的微生物可將甲基轉(zhuǎn)移給無機(jī)汞而形成甲基汞。 2.汞的生物富集汞的生物富集 汞在水和底泥中的濃度很低，不足以

9、直接對人體引起危害。但水生生物可汞在水和底泥中的濃度很低，不足以直接對人體引起危害。但水生生物可 以直接從水體吸收和富集甲基汞化合物，同時還可以通過食物鏈轉(zhuǎn)移和富集，以直接從水體吸收和富集甲基汞化合物，同時還可以通過食物鏈轉(zhuǎn)移和富集， 從而大大提高了汞對健康的危害。從而大大提高了汞對健康的危害。 甲基汞脂溶性較強(qiáng)，魚體富含脂肪，故汞能被魚吸收并蓄積起來，而汞的甲基汞脂溶性較強(qiáng)，魚體富含脂肪，故汞能被魚吸收并蓄積起來，而汞的 轉(zhuǎn)化和排出又很緩慢，使它能長期保存在魚體中，使魚體內(nèi)的甲基汞的濃度隨轉(zhuǎn)化和排出又很緩慢，使它能長期保存在魚體中，使魚體內(nèi)的甲基汞的濃度隨 年齡和體重的增加而增大。年齡和體重

10、的增加而增大。 l 甲基汞屬于高神經(jīng)毒物質(zhì)甲基汞屬于高神經(jīng)毒物質(zhì) 。能引起成人急性、亞急性中。能引起成人急性、亞急性中 毒的甲基汞劑量是毒的甲基汞劑量是20mg/kg， 對于胎兒是對于胎兒是5mg/kg。 l 甲基汞、乙基汞和丙基汞甲基汞、乙基汞和丙基汞 均為短鏈烷基汞，均屬脂溶性均為短鏈烷基汞，均屬脂溶性 ，易以簡單擴(kuò)散的方式通過生，易以簡單擴(kuò)散的方式通過生 物膜，也易隨血流通過血腦屏物膜，也易隨血流通過血腦屏 障進(jìn)入腦組織。障進(jìn)入腦組織。 因汞中毒而畸形 作業(yè)：作業(yè)： lP101:第2、3、6題 活性污泥中菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀細(xì)菌的復(fù)合體顯微照片活性污泥中菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀細(xì)菌的復(fù)合體顯微照片

11、光合細(xì)菌處理廢水一般工藝流程光合細(xì)菌處理廢水一般工藝流程 濃廢水濃廢水BOD （10000mg/L) 可溶化可溶化 處理處理 調(diào)正調(diào)正 pH值值 PSB處理處理 No.1 菌種槽菌種槽回流培養(yǎng)槽回流培養(yǎng)槽 No.2No.3No.4沉淀池沉淀池 氧化池氧化池排放排放 菌體利用菌體利用 稀廢水稀廢水BOD 500ml/L左右左右 入水口入水口 氧化池氧化池 活性污泥池活性污泥池 一級凈化池一級凈化池 最終凈化池最終凈化池 （三級凈化池）（三級凈化池） 二級凈化池二級凈化池 出水口出水口 污水凈化三級處理的模式圖污水凈化三級處理的模式圖 污水凈化中三級處理的主要步驟污水凈化中三級處理的主要步驟 一種

12、高效率、低能耗的污水處理設(shè)施一種高效率、低能耗的污水處理設(shè)施 國家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目浦東污水處理工程國家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目浦東污水處理工程 活性污泥法活性污泥法 北京高碑店污水處理廠北京高碑店污水處理廠 氧化塘法氧化塘法 濱洲污水處理廠濱洲污水處理廠 8 8萬方萬方/ /日日 微生物對有毒有機(jī)物的降解微生物對有毒有機(jī)物的降解 農(nóng)藥農(nóng)藥 石油石油 洗滌劑洗滌劑 多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯 氰和腈氰和腈 農(nóng)藥 微生物作用 被氧化 被脫鹵 被還原 被脫烴 Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl 大腸桿菌等大腸桿菌等 脫鹵作用脫鹵作用 2002.11.192002.11.19巴哈馬籍油輪巴哈馬籍油輪“威望號威望號”在西班牙發(fā)生斷在西班牙發(fā)生斷 裂沉沒導(dǎo)致燃料油泄漏。這艘船共裝有裂沉沒導(dǎo)致燃料油泄漏。這艘船共裝有7.77.7萬噸燃料油。萬噸燃料油。 動物保護(hù)者在為鳥清洗身上的油污動物保護(hù)者在為鳥清洗身上的油污 2 2、重金屬的轉(zhuǎn)化、重金屬的轉(zhuǎn)化