水体中的微生物污染.ppt

LOGO水体中的微生物污染环境科学硕张英指导老师：张延荣2010年10月8号主要内容第一节污染水体的微生物第二节水体富营养化第三节水体自净第四节水体污染中的微生物监测第一节污染水体的微生物——习惯上把水体中的微生物分为淡水微生物和海洋微生物两大类型。淡水微生物的种类及在水中的分布受到水的类型、有机质的含量等因素影响。在含有石油的地下水中，有大量能分解碳氢化合物的细菌；含铁的泉水中含有铁细菌；含硫的泉水中含有硫磺细菌；在温泉中则有耐热菌的存在。水中真菌以水生藻状菌为主。天然水中还有一些低等藻类生物，以硅藻数量最大，此外还有各种原生动物。海洋微生物包括细菌、真菌、藻类、原生动物及噬菌体等。由于海洋环境具有盐度高、有机质含量少、温度低及深海静水压力大等特点，所以海洋微生物绝大多是需盐、嗜冷和耐高渗透压的微生物。[1]水体中的微生物第一节污染水体的微生物水体中的微生物在洁净的湖泊和水库蓄水中，因有机物含量低，故微生物数量很少（10～103/ml）。水生微生物的区系可分以下两类：清水型微生物：典型的清水型微生物以化能自养微生物和光能自养微生物为主，如硫细菌、铁细菌和衣细菌等，以及含有光合色素的蓝细菌、绿硫细菌和紫细菌等。部分腐生性细菌，如Chromobacterium（色杆菌属），Achromobacter（无色杆菌属）和Micrococcus（微球菌属）的一些种也能在低含量营养物的清水中生长。霉菌中一些水生性种类，例如Saprolegnia（水霉属）和Achlya（绵霉属）的一些种可生长于腐烂的有机残体上。单细胞和丝状的藻类以及一些原生动物常在水面生长，但数量一般不大。[1]第一节污染水体的微生物腐败型水生微生物：流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水以及下水道的沟水中，由于流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，因此有机物的含量大增，同时也夹入了大量外来的腐生细菌，使腐败型水生微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到107～108个。其中数量最多的无芽胞革兰氏阴性细菌，如proteus(变形杆菌属)、E.coli、Enterobacteraerogenes（产气肠杆菌）和Alcaligenes（产碱杆菌属）等，还有各种Bacillus（芽胞杆菌属）、Vibrio（弧菌属）和Spirillum（螺菌属）等的一些种。原生动物有纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类。第一节污染水体的微生物病毒主要包括有脊髓灰质炎病毒、柯萨基病毒及人肠细胞病变孤儿病毒，还有腺病毒、呼肠孤病毒和肝炎病毒等。这些病毒一般存在于病人肠道，通过粪便污染水体，最后危害人体。细菌是污染水体的主要污染物，它包括肠道细菌（大肠菌群、结核杆菌等）和病原菌（沙门氏菌、霍乱孤菌、结核菌等。这些细菌可导致人体患各种急性传染病。寄生虫主要包括溶组织阿米巴、麦地那线虫、血吸虫以及肠道的钩虫、蛔虫、鞭虫、蛲虫、猪条绦虫、牛肉绦虫等它们通过动物或病人的粪便污染水体，再通过污染的水体、土壤等途径传。污染水体的微生物病毒细菌寄生虫第一节污染水体的微生物脊髓灰质炎病毒腺病毒蓝细菌大肠杆菌结核菌霍乱孤菌第二节水体富营养化富营养化是缓流地表水中磷、氮、有机物等植物性营养元素严重超标，藻类异常繁殖导致其他水生生物大量死亡，水体呈红赫色或者绿色，溶解氧急剧下降的现象[2]水体出现富营养化的现象主要表现为浮游生物大量繁殖，因占优势的浮游生物的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河湖泊中称为“水华”，在海洋则称为“赤潮”。第二节水体富营养化水体富营养化的危害1.水华的出现使水味变得腥臭难闻，降低水体的透明度，增加浊度。水面被藻类遮盖，阳光难以进入，严重抑制了深层水体的光合作用，降低溶解氧2.部分藻类还能分泌藻毒素，引起鸟类、牛、羊等动物中毒，富营养化对水体生态和人们生活造成很大影响，对于那些依靠富营养化水体为饮用水源的城市来说，情况尤为严重3.水中的藻类会大大提高化学需氧量、生物需氧量、悬浮固体等的浓度，增加水处理负担。藻类在过滤时会堵塞滤料，在氯化消毒时产生三卤甲烷等有毒副产物。藻类代谢物如糖酸等在混凝过程中与混凝剂反应，降低处理效果，增加混凝剂用量，而生成的络合物又会导致管网腐蚀。藻毒素不能以常规方法去除。因此，富营养化水体作饮用水源会严重影响水厂的工艺运行、腐蚀管网、恶化出水水质[2]第二节水体富营养化藻毒素——与人类健康饮用水中蓝藻毒素的最高允许含量μg．L-1蓝藻毒素婴儿儿童成人微囊藻毒素0.020.290.88微囊藻毒素(MC-LR)0.070.110.32皮肤接触含藻毒素水体可引起敏感部位(如眼睛)和皮肤过敏；少量喝入可引起急性肠胃炎；一种肝毒素，是肝癌的强烈促癌剂，长期饮用则可能引发肝癌第二节水体富营养化微囊藻毒素（microcystis，MCs）调查水域采样时间营养程度MC含量（μg/L))均值最大值分析方法滇池(云南省)1992~1993超营养化0.0010.036HPLC巢湖(安徽省)1999富营养化0.1182.000ELISA鄱阳湖(江西省)2000中营养化0.2431.037ELISA东湖(湖北省)2000富营养化0.032无数据ELISA太湖(江苏省)2001中营养化6.60014.188ELISA三峡水库(重庆段)2004中营养化0.0200.570HPLC[3]第二节水体富营养化处理藻毒素常见的几种方法以促进羟基自由基（·OH）生成为目的的过程紫外光照降解氯、臭氧、高锰酸盐投加活性炭高级氧化技术紫外光降解法化学氧化法活性炭吸附法第二节水体富营养化处理藻毒素常见的几种方法高级氧化技术光催化氧化法紫外光催化氧化法紫外光催化氧化的联用工艺可见光催化氧化Fenton及类Fenton法基于臭氧的高级氧化技术O3/H2O2O3/Fe2+[4]第三节水体自净水体自净即经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态，并在微生物的作用下进行分解，从而使水体由不洁恢复为清洁，这一过程称为水体的自净过程[5]物理作用包括可沉性固体逐渐下沉，悬浮物、胶体和溶解性污染物稀释混合，浓度逐渐降低。其中稀释作用是一项重要的物理净化过程化学作用污染物质由于氧化、还原、酸碱反应、分解、化合、吸附和凝聚等作用而使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低生物作用各种生物（藻类、微生物等）的活动特别是微生物对水中有机物的氧化分解作用使污染物降解。它在水体自净中起非常重要的作用第三节水体自净水体自净过程图水体自净过程会沿河流方向形成一系列连续的污化带水环境质量评价位于排污口之后的区段河流方向在多污带的下游在α-中污带之后在β-中污带之后1.多污带2.α-中污带3.β-中污带4.寡污带（自净完成）水体自净过程中的污化带可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫浮游甲壳动物、底栖动物（寡毛类的颤体虫）、软体动物和植物水生昆虫等污化带第三节水体自净水体自净过程中的污化带1.水为灰色，溶解氧少，为半厌氧状态，有机物减少，BOD下降；2.水面上有泡沫和浮泥，有NH3，氨基酸及H2S,臭味多污带α-中污带1.生物种类比多污带稍多，细菌数量比较多2.出现有蓝藻，裸藻、绿藻、原生动物等3.底泥已部分无机话，滋生很多颤蚯蚓外观生物特征1.暗灰色，很浑浊，含大量有机物，BOD高，溶解氧极低（或无），为厌氧状态2.在有机物分解过程中，产生H2S、CO2、CH4等气体，臭味3.水底沉积许多由有机和无机物形成的淤泥，水面有气泡1.种类很少厌氧菌和兼性厌氧菌种类多2.物显华植物，鱼类绝迹3.河底淤泥中有大量寡毛类（颤蚯蚓）动物第三节水体自净水体自净过程中的污化带1.生物种类比多污带稍多，细菌数量比较多2.出现有蓝藻，裸藻、绿藻、原生动物等3.底泥已部分无机话，滋生很多颤蚯蚓1.有机物全部无机化，BOD和悬浮物含量极低，水的浑浊度低，溶解氧恢复到正常含量2.H2S消失3.河流自净过程已完成的标志β-中污带寡污带1.细菌极少2.出现鱼腥藻、硅藻、黄藻、钟虫、变形虫、旋轮虫、浮游甲壳动物、水生植物及鱼外观生物特征1.细菌数量减少2.藻类大量繁殖，水生植物出现3.原生动物有固着型纤毛虫如：轮虫、浮游甲壳动物及昆虫出现1.有机物较少，BOD和悬浮物含量低，溶解氧浓度升高2.NH3和H2S分别氧化为NO3-和SO42-,两者含量均减少第四节水体污染中的微生物监测生物监测是一个利用生物对环境污染所发出的各种信息来判断环境污染状况的过程。生物长期生活于自然环境中，不仅能够对多种污染作出综合反映，也能对污染的历史状况作出反映。因此，生物监测取得的结果具有重要的参考价值。微生物监测是生物监测重要组成部分具有其独特的作用水体中的微生物检测粪便污染指示菌意义：人畜粪便中携带有大量致病性微生物。如果将这类污染物排人水体，就可能引起各种肠道疾病和某些传染病的暴发流行。因此，对水体的粪便污染状况进行监测具有重要意义由于水中的致病菌少，直接检测也很困难，即使检测结果阴性，也不能保证水中不含致病微生物。因此，在水质卫生学检查中，通常采用易检出的肠道细菌作为指示菌，取代对病原菌的直接检测。[6]第四节水体污染中的微生物监测肠道细菌中的大肠菌群是普遍采用的粪便指示菌。在水质卫生学检查的结果中，常用“大肠菌群指数”和“大肠菌群值”作指标。大肠菌群指数是指每L水中所含的大肠菌群细菌的个数。大肠菌群值则是指检出一个大肠菌群细菌的最少水样量（ml数）。两者间的关系可表示为：大肠菌群值=1000／大肠菌群指数我国饮用水的质量标准规定，大肠菌群指数不得大于3，大肠菌群值不得小于333ml。有机污染指示菌意义：自然水体中的腐生细菌数与有机物浓度成正比。因此，测得腐生细菌数或腐生细菌数与细菌总数的比值，即可推断水体的有机污染状况第四节水体污染中的微生物监测研究证明，这种推断与实测结果十分吻合。根据水体中腐生细菌的数量，可以将水体划分为多污带、中污带和寡污带（表11-1）。按照腐生细菌数与细菌总数的比值，则可以把水体分为α-腐生带、β-腐生带和多-腐生带，由此推得水体中的有机污染状况污水带、特征多污带甲型中污带乙型中污带寡污带腐生细菌数(个/ml)105至10610510410至104有机物含大量有机物，主要是蛋白质和碳水化合物主要是氨和氨基酸有机物含量少有机物含量极微溶解氧极低或几乎没有，厌氧性少量，半厌氧性较多，需氧性很多，需氧性BOD5非常高较高较低很低参考文献【1】周德庆，微生物学教程，高等教育出版社，第二版，2006年12月.【2】韦立峰，浅谈水体富营养化的成因及其防治，中国资源综合利用，2006,24（8），25-26.【3】许川，舒为群，曹佳，我国水环境微囊藻毒素污染及其健康危害研究，专家论坛，2007，19(3).【4】鲁金凤，郭文娟，郭晓燕，刘百仓，王启山，刘艳芳，高级氧化技术降解微囊藻毒素的研究进展，水处理技术，2010，36（4）:14-17【5】张胜华，水处理微生物学，化学工业出版社，2005年7月.【6】吴忠标，环境监测，化学工业出版社，2003年8月.LOGO