微生物对环境的污染危害ppt课件

第五章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。 * 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）。 * 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 * 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。 * 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。 * 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 * 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。 * 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。 * 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 5.2 微生物代谢物与环境污染 * 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。 * 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。 * 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。 * 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。 * 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。 * 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+H2SO4 FeSO4 硫杆菌 ﹥Fe2(SO4)3 FeS+ Fe2(SO4)3——﹥FeSO4+S S 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。 * 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；投加抗微生物的药剂（α-酮酸类、羧酸类），抑制硫杆菌的活性。加石灰提高pH，使硫酸成为硫酸钙沉淀；开采后层层覆盖，避免酸性矿水形成。 * 四、汞的生物甲基化 排入环境的汞大多为无机汞（元素汞和汞离子），经过微生物的甲基化作用后，形成的甲基汞毒性增强，使汞的危害大大加剧。是水俣病的主要原因。 能形成甲基汞的厌氧细菌有产甲烷菌、匙形梭菌；好氧细菌有荧光假单胞菌、草分枝杆菌、大肠埃希氏菌、产气肠杆菌、巨大芽孢杆菌等；真菌中有粗糙脉孢霉、黑曲霉、短柄帚霉以及酿酒酵母等。 汞的生物甲基化往往与甲基钴胺素有关。甲基钴胺素即VB12——甲基传递体。 * （1）汞的非酶促甲基化 在中性水溶液中，以甲基钴胺素作为甲基供体，汞可被转化为甲基汞。这种转化是纯化学反应，能快速而定量地进行。在有氧和厌氧条件下，汞的甲基化均能顺利完成。 （2）汞的酶促甲基化 在自然界，除个别情况外,甲基汞都是在微生物的作用下形成的。微生物的作用可分为直接作用与间接作用。直接作用是指直接在微生物酶的催化下发生甲基化过程。间接作用则是指在微生物体外发生的甲基化过程。 水体中酶促甲基化的速率受pH值、通气、微生物种类的影响。在汞污染水域，鱼体内的汞主要以甲基汞的形态存在。 （四种机理） * 五、微生物引起的硝酸盐还原对人体的影响 1. 引起高铁血红蛋白症 在有氧条件下，微生物—— NO-3。当饮用水中NO-3过高时，会使婴儿得高铁血红蛋白症。 2. 生成亚硝胺 在人肠道内处于酸性情况下，硝酸还原细菌可把NO-3转变为NO-2，蛋白质等物质代谢过程中常有胺类物质产生。故硝酸盐被认为是致癌物亚硝胺的前体。 *