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1课程名称：《水处理生物学》第9讲次，总16讲摘要授课题目（章、节）第4章其它微生物第三节藻类第四节原生动物第五节后生动物本讲目的要求及重点难点：【目的要求】藻类的生理特性；原生动物的分类与特征；后生动物。【重点】各真核生物的形态结构、生理特性、营养繁殖等，真核生物在水处理中的应用。【难点】原生动物的类别及其在水处理中的应用。内容【本讲课程的引入】我们在自然水体中取水，放到显微镜下观察，能够看到的不是细菌，而是藻类和原生动物。【本讲课程的内容】4.3藻类（Algae）4.3.1藻类的一般生理特性1、藻类的细胞结构藻类属于真核生物，是一种低等植物，种类很多，有单细胞的，也有多细胞的，按其形态构造和色素组成特点，藻类可分为十纲，主要有：蓝藻（原核生物）、绿藻、硅藻、褐藻、金藻、裸藻、轮藻、甲藻、黄藻、红藻。2、藻类的营养藻类营养一般是无机物，即自养型，其细胞内含有叶绿素及其他辅助色素，能进行光合作用。在有光照的时候，利用光能吸收二氧化碳合成细胞物质，同时释放出氧气。在夜间无阳光时，则通过呼吸作用，取得能量，吸收氧气，同时放出二氧化碳。这一特征在稳定塘废水处理方法中体现，白天塘内氧气充足，微生物利用氧气进行好氧分解有机物；夜间藻类呼吸氧气，使DO下降。3、藻类一般环境条件需要阳光，自养型pH=4~10，适宜6~8。富营养化的湖泊由于藻类的生长pH7（9~11）因为CO2被吸收。中温性24.3.2各种藻类1、蓝藻、蓝绿藻、蓝细菌一类含有叶绿素a，具有放氧性光合作用的原核生物。好氧生物（但无叶绿体、无真核、细胞壁内含有多聚糖）分布：广泛分布在河流、湖泊、海洋等水体中。形态结构：大小1~30μm（大小差别）细胞结构与G－相似，分内外层，外：脂多糖；内：肽聚糖。细胞内有贮藏物：糖原、聚磷酸盐等。生理特性：一些种类能分泌胞外多糖，形成粘液层、荚膜等。光合作用的部位为类囊体：数量很少，贴近在细胞膜附近。在类囊体中的膜上含有叶绿素a，β—胡萝卜素和光合电子传递链的有关成份的。2、绿藻一种单细胞或多细胞的低等绿色植物。小球藻（chlorella）可食用健康食品。0栅藻、衣藻富营养化湖泊的代表性藻类。3、硅藻细胞壁内含有大量的硅，产生香气、鱼腥味。4、金藻能够发出强烈臭味，使水体变苦。4.3.3藻类和水环境1、水源水体中大量繁殖时会给水带来异味。2、在污水处理中可利用藻类，形成菌藻共生体系，藻类可以为微生物提供氧（氧化塘）。3、当水体中含有大量N、P时，会使水中藻类大量繁殖，导致水体富营养化，造成很多危害：夜间消耗大量溶解氧，藻类死亡后，水质变坏。4.藻类污染指标5.根据叶绿素a的量可以评价富营养化程度。螺旋藻的发现和发展螺旋藻原产于非洲的乍得和北美洲的墨西哥，它的发现与它的神奇功效一样具有传奇色彩。1940年，法国药物学家克莱博士到非洲探险，在中非乍得湖畔，他发现湖面上漂浮着一种绿色微小植物。当地土著人用最传统的方式从湖面捞取它们，直接拌以辣椒及香料食用，或置于沙滩上晒成干品食用，甚至在市场上出售。克莱博士非常好奇，这些绿色漂浮物究竟是什么呢？他将标本寄给当时著名藻类学家坦格尔鉴定，发现这种漂浮物是一种螺旋形状的藻类——螺旋藻。25年以后，当法国探险队再来到非洲探险时，也发现乍得湖及其邻近地区的咸水湖泊中都生长着螺旋藻。当时科学家们正为世界人口急剧增长、食品日益短缺而忧虑，因此，这一发现立即引起了藻类学家、营养学家及各国政府的高度重视。这时，墨西哥的特克斯可可湖也发现盛产螺旋藻，墨西哥人首先用螺旋藻作为营养强化剂，在奶酪、巧克力等食品中添加2~3%的螺旋藻，作为儿童的营养食品。从1962年开始，法国国立石油研究所的克雷曼博士对螺旋藻的成分、生态、培养方法、食用安全性、保健功效等进行了数年的专题研究。1967年，在墨西哥城召开的第七界国际石油会议上，克雷曼博士首次发表了能够成为粮食资源的螺旋藻3的报告。以此为契机，法国国立石油研究所与墨西哥SosaTexlolo公司一起致力于螺旋藻培养的相关研究，并在1973年于美国麻省理工学院召开的第二界微生物蛋白质会议及1974年联合国粮农组织会议上将他们的研究结果公开发表，从而受到了世界的关注。与此同时，联合国工业发展组织也委托世界著名的毒理、病毒学专家GermnChamorro博士费时两年半，耗资百万法郎，完成了螺旋藻的系统性毒理学研究，于1980年发表了长达6万余字的研究报告。这期间，日本医科大学第二生化室、日本国立营养研究所、郡山女子大学营养化学室等著名研究机构均证明，螺旋藻不含各种有害重金属、致癌物质、慢性毒物质，完全不具催畸性，因而人们长期食用十分安全。由于螺旋藻的功效神奇。30多年来，科学家完成了对螺旋藻的基础生物学研究、生态学与养殖技术研究。同时，世界各地开始推广大规模养殖螺旋藻的技术。在墨西哥、美国、日本、泰国和中国都有了大规模养殖场，不仅带来了大量的经济效益，而且螺旋藻养殖作为生态食品生产的一种，对环境改善有着巨大的作用和影响。4.3.4藻类的去除杀藻药剂：CuSO4（0.3~0.5mg/l能杀死大部分藻类，但不能分解臭味物质，对鱼类也有毒性）、HClO（除去臭味物质，0.5~1mg/l，产生消毒副产物）超声波：破坏细胞，使之失去上浮能力而沉降，在日本已得到实际应用。4.3.5藻类的计数1、直接计数法2、叶绿素法4.4原生动物（Protozoa）4.4.1原生动物的形态及生理特性1、原生动物的形态原生动物是动物界最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。长度在100～300µm，每个细胞常常只有一个细胞核，少数种类也有两个或两个以上细胞核。2、原生动物的胞器原生动物在形态上虽然只有一个细胞，但在生理上却是一个完善的有机体，能和多细胞动物一样行使营养、呼吸、排泄、生殖等机能，其细胞体内各部分有不同的分工，形成机能不同的胞器。行动胞器——伪足、鞭毛、纤毛消化营养胞器——胞口、胞咽、食物泡、吸食管排泄胞器——收集管、伸缩泡、胞肛（体内多余水分及代谢产物排出体外）感觉胞器——一般行动胞器即为感觉胞器，个别有专门的感觉器官——眼点3、原生动物的营养类型4全动物性营养——吞食其他生物（细菌、酵母菌、霉菌、藻类等）和有机颗粒为食（多数）。植物性营养——有色素的原生动物和植物一样，阳光作用下，吸收二氧化碳和水合成有机物供自身营养，如植物性鞭毛虫。腐生营养——以死的机体、腐烂物质为食，如无色鞭毛虫和寄生的原生动物。4.4.2原生动物的分类根据原生动物胞器和其他特点，可分为肉足类、鞭毛类、纤毛类、吸管类、孢子类。1、肉足类原生动物肉足类原生动物表面仅有细胞质形成的一层薄膜，他们大多没有胞口、胞咽等结构，形体小无色透明。大多无固定形态，由体内细胞质不定方向的流动而呈现千姿百态，并形成伪足作为运动和摄食的细胞器。全动物性营养变形虫、太阳虫、辐射变形虫p70图4-152、鞭毛类原生动物具有一根或者以上的鞭毛，鞭毛的长度大致与体长相等或者更长些，是运动器官，大多个体自由生活或聚集群居。植物性鞭毛虫——多数具有色素体，仅有的进行植物性营养的原生动物，如绿眼虫有时可以进行植物或腐生性营养，还有衣滴虫动物性鞭毛虫——体内无色素体，靠吞食细菌等微生物和其他固体食物生存，有些兼动物性腐生营养，如梨波豆虫、跳侧滴虫p70图4-16、173、纤毛类原生动物纤毛类原生动物的特点是周身表面或部分表面具有纤毛，作为行动或摄食的工具，纤毛虫是原生动物中最高级的一类，有固定的、结构细致的摄食细胞器，细胞核有大核（营养核）和小核（生殖核）之分，大核一个，小核一个以上游泳型纤毛虫——草履虫、肾形虫、豆形虫、漫游虫、楯形虫等，纤毛——运动器官p71图4-18固着型纤毛虫——纤毛-摄食，尾柄-固着p72图20常见的单个个体钟虫类（普通钟虫）有：小口钟虫、沟钟虫、领钟虫；群体钟虫有等枝虫、盖纤虫p73图4-21；群体钟虫和普通钟虫出现于活性污泥污泥和生物膜中，是处理效果较好的指示生物。4.4.3原生动物在废水生物处理中的作用细菌在污水生物处理中分解有机物能力强，繁殖迅速，起主要作用。原生动物在废水生物处理中可以吞食细菌，具有一定的净化能力，同时可以作为指示水处理效果好坏的指示生物。51、原生动物对废水净化的影响提高有机物的去除率——动物性营养原生动物，如动物性鞭毛虫、变形虫、纤毛虫以有机物及细菌为食，对有机物有去除作用。促进活性污泥的生物絮凝，有利于沉淀，提高出水水质。——纤毛虫可以分泌一些促进絮凝的糖类纤毛虫吞食细菌，提高出水水质2、原生动物作为废水生物处理效果好坏的指示生物由于种类不同的原生动物对环境条件的要求不同，对环境变化的敏感程度也不相同，故可以利用原生动物种群的生长情况，判断生物处理构筑物的运转情况及废水净化的效果。观察水样应注意：原生动物的组成种类的数量变化各种群的代谢活力4.5后生动物后生动物是原生动物以外的多细胞的无脊椎动物，有轮虫、线虫、飘体虫等。1、轮虫轮虫形体微小，长0.04-2mm，多数自由生活或群体生活，也有寄生的，身体为长形，分为头部、躯干和尾部，头部有纤毛，为运动和摄食器官。以细菌和小的原生动物为食、有机颗粒为食水处理中，轮虫出现表明处理效果好，但太多则使污泥松散上浮。P76图4-232、甲壳类有坚硬的甲壳，以细菌和藻类为食如水蚤和剑水蚤P76图4-243、其他小动物线虫和昆虫P76图4-25、26【本讲课程的小结】本讲介绍了真核微生物，包括藻类、原生动物、后生动物。介绍了他们的形态结构、生理特性、营养、繁殖、水处理中的应用等。【本讲课程的作业】原生动物的分类及其在污水处理中的作用？