自来水中微生物检测论文

关于自来水生产中氯化消毒的调查分析高一（5）黄建洲 刘奕钦 陈键炜 李泽龙指导老师：黄洁玲（化学科）一、 课题提出水是地球上的万物生命之源，是人类赖以生存的基本物质。俗话说：“人能三日无粮，不可一日缺水。”这形象地说明了水的重要作用。但是，对传染病学和细菌学的研究证明水是传播疾病的重要媒介物，据世界卫生组织（WHO）统计，全球80%的疾病以及1/3以上的死亡直接来源于不清洁的饮用水。水质决定着人的体质，于是自来水的消毒处理成为大规模供水系统中最基本的处理工艺，是保证用户安全用水必不可少的措施之一。潮州市处于潮汕平原，属韩江的灌溉区域。我市的饮用水源来自韩江中上游。韩江中上游处于山区，水污染少，水质优。近来，我市的自来水出现漂白粉味，这对人体健康是否有影响？适逢新教材高一《化学》中学习了有关卤素的知识，这引发了我们一些想法：经过氯化消毒之后，饮用水中会产生哪些物质？这些物质对人体健康会产生什么影响？如何避免自来水氯化消毒所带来的一些弊端？……二、研究目的1、了解自来水生产过程中氯化消毒的原理方法以及氯化后水质对人体健康的影响。2、结合所学知识进行分析，对自来水生产中氯化消毒提出一些改进措施，使自来水消毒更趋向科学化。3、调查人们对自来水氯化消毒的看法所持观点。4、通过实践研究，掌握科学研究的基本方法，提高自身素质，如科学态度、科学道德、学识水平和综合运用知识的能力等。三、研究过程本课题主要采用“查找资料——提出问题——实地调查——分析研究、解决问题——撰写论文”的思路进行研究。研究方法有文献法、调查法、实践等。1、准备阶段收集资料的主要目的是寻找事实论据和理论论据，并通过对资料整理分析，我们从中收集一些难以解答的问题，为实地调查研究作好准备。2、调查实践到潮州市竹竿山水厂进行参观访问，了解有关氯气用于自来水消毒的具体情况，潮州竹竿山水厂于1995年5月与挪威合作建成自动化程控设施，是现今粤东地区自动化程度较高的自来水厂，日产量约10万吨。在曹副厂长和化验室许主任的带领下，我们参观了自来水生产的全过程并就自来水氯化消毒问题进行重点调查访问。3、分析研究我们设计两份调查问卷进行调查，将所得信息进行整理，写成调查报告。 四、研究成果水是生命之源，是生命得以维持所必需的物质之一。对传染病学和细菌学的研究证明水的确又是传播疾病的重要媒介物，于是人们开始寻找对水的消毒方法，并在大约一百多年前就采用了氯化消毒方法，并沿用至今，成为一种常规消毒方法。但随着科学技术发展，发现氯化后自来水出现一些令人遗憾的结果！经过氯化后的水会产生哪些物质？这些物质会影响人体健康吗？如何才能得到既清洁又安全的饮用水？……这些均成为我们课题研究的关键问题。人类的饮用水大多数是经过自来水厂加工生产的。我市的自来水厂水源来自韩江中上游，韩江中上游流域是广大的山区，水污染程度低，水质好，其中含有害物质少。潮州竹竿山水厂是目前粤东地区规模较大的水厂，负责潮州地区的供水。竹竿山水厂自来水生产消毒采用氯化法，在生产过程中使用的主要作用物质是氯气。水厂的自来水生产分为四个阶段，取水，过滤，消毒，输水，自来水进入水厂后，第一道工序是过滤，竹竿山水厂用聚氯化铝（加SO42-）作沉淀剂，药池中AlCl3浓度6%，水中浓度为2mg/L。聚氯化铝可除去水中三卤甲烷母体物质，防止致癌物质产生。过滤后的水要进行消毒，消毒剂用氯气。氯气易溶于水，与水结合生成次氯酸和盐酸，在整个消毒过程中其主要作用的是次氯酸。对产生臭味的无机物来说，它能将其彻底氧化消毒，对于有生命的天然物质如水藻，细菌而言，它能穿透细胞壁，氧化其酶系统（酶为生物催化剂）使其失去活性，使细菌的生命活动受到障碍而死亡。次氯酸本身呈中性，容易接近细菌体而显示出良好的灭菌效果，次氯酸根离子也具有一定的消毒作用，但它带负电荷而难于接近细菌体（细菌体带负电荷），因而较之次氯酸，其灭菌效果要差得多，所以氯气消毒效果要比采用漂白粉消毒更佳。自来水厂是从梅州、厦门等地购买液氯的，使用时液氯通过减压阀减压，再进入投氯机投到水中。自来水厂每10几天用氯气约吨，水产量达100多万吨。我们在市区作了调查，自来水中常常有浓烈的漂白粉味，群众都很关心这个问题，那究竟这会不会影响人体健康？我们经过研究，到竹竿山水厂询问有关技术人员，得知自来水中带有漂白粉味不会影响人体健康，它的形成主要原因是水厂的投氯的量度提高，因为长距离送水，管道中会产生硫铁菌等有害物质，自来水中含氯量偏高用于杀菌，以防止自来水到达用户前受到二次污染。自来水厂投氯量度提高，是为了保证水质的安全，居民应体谅这一点，为了尽量减少饮用水中带有的浓烈的漂白粉味，我们建议居民的饮水习惯应有所改变，使之进一步科学化。自来水饮用前应放置一段时间，让水中存有的余氯挥发掉，这可减少水中漂白粉味。同时竹竿山水厂对出厂的自来水进行抽样调查，严格把握水中余氯量，保证居民用水的水质高。目前，随着我市经济不断发展，工业发展迅速，韩江的水污染逐渐加重。氯化消毒水中检验出的氯化有机物的种类越来越多，因此，我们应更关注自来水的氯化消毒以及怎样才能保证自来水水质等问题。我们通过研究，给自来水厂提以下几点建议：（1）做好氯化前的工作。竹竿山水厂应和环保等部门合作，对韩江污染源进行综合整治，保证水源的水质。（2）改革投氯消毒工艺，氯化消毒过程中，强力的混合作用是获得连续的消毒效果的关键。潮州竹竿山水厂现拥有先进的投氯机，但以后还需注意投氯消毒工艺提高。（3）采用优化消毒剂。在现阶段，消毒剂除氯气外，还有二氧化氯，臭氧，采用代用消毒剂可降低有害物质的生成量，同时提高处理效率。随着科学技术的不断发展，我们相信自来水生产越来越完善，在不久的将来，氯化消毒法所带来的一些问题会得到解决，人们可安心饮用甘甜的自来水。在调查中，居民反映出我市水价偏高问题，但我们知道，自来水厂的设备投资巨大，而且又要注意提高水的水质，资金费用也相当高，居民这一点应给予体谅。处在夏秋季节，自来水中的有害物质含量偏高，我们在饮用自来水时，最好是延长沸腾时间，使水中难以挥发的有机物质得到消毒以保证健康。〖报告一〗氯气用于自来水消毒中的利弊（一）调查目的现在自来水消毒大都采用氯化法，公共给水氯化的主要目的就是防止水传播疾病，这种方法推广到至今有100多年历史了，具有较完善的生产技术和设备，但我们经过对理论资料了解、研究，认为氯气用于自来水消毒还是有在一定的弊端，因此，我们决定针对这一课题进行深入调查。（二）调查分析:1、对50名市自来水厂领导职工进行问卷调查，综合分析如下：（1）本市自来水生产采用氯化法消毒比较好。（2）本市自来水厂所引用水源水质好，消毒过程中环保做得较彻底、完善。（3）本市自来水厂氯化消毒后的水几乎没有有害物质。（4）日常用水有时会有漂白粉味，但不会危害人体健康。2、对市区居民进行有关饮水问题的问卷调查。共发放调查问卷50份，实收50份，有效问卷50份。整理调查问卷得到下表：选 项题 号 A B C D1 50人/100% \ \ \2 \ 8人/16% 42人/84% \3 50人/100% \ \ \4 \ 50人/100% \ \5 4人/8% 46人/92% \ \6 40人/80% 10人/20% \ \7 没有:47人/94% 没填:3人/6% 8 考虑环保:27人/54% 没填:23人/46% 9 有时:10人/20% 没有:40人/80%由上表反映出：① 关于哪种消毒方法比较好，对氯化法持支持意见占100%即50人，氯气用于自来水消毒在现阶段还是受到认可和支持的。② 对自来水厂水源污染情况认为“没污染”的人数占84%，认为“污染一般”占总人数的16%，潮州市自来水厂所引用的水源来自韩江，韩江水受污染少，水质较好，这是潮州市自来水生产的一大优势。③ 对自来水厂所选用消毒剂的看法，“同意”的人数占100%，这从中体现出大家对“氯气”的信任还是较高。④ 自来水厂消毒剂主要从外地进货，本地没有生产，这也是造成自来水成本偏高的一个原因。⑤ 对于自来水消毒过程氯气的用量，认为“适可”的人数占总人数92%，认为“过高”的占8%即4人。潮州市竹竿山水厂采用投氯机加氯，全过程由计算机自动控制，投入剂量比较准确, 对比其他乡镇小型水厂受条件限制而出现投氯剂量过高或过低的情况，竹竿山水厂所生产的自来水质更好，居民饮水后对身体健康有保障。⑥ 对自来水厂在生产过程中是否不断改进消毒方法的回答，“有”占80%，而“没有”只占20%，即十人。不断改进，不但有利于提高自来水厂信誉，而且还能不断提高供水的质量，保证居民饮水健康。⑦ 认为氯化消毒后的水没有产生有害物质的人占总人数的94%，有6%的人弃权。由此可见，氯化消毒后的水质是比较好，对人体危害较小。⑧ 在整个消毒过程中，指出厂家考虑到环保问题的占总人数的54%，有46%的人弃权。环保是当今社会关注的问题，特别氯气是有毒气体，更须注意，以免污染环境，破坏生态系统。由调查得知，自来水厂在这方面做得比较好。⑨ 日常饮用水有时会有漂白粉味，持有这种观点的人数占20%，认为没有的占80%。现今消毒过程中氯的投入量比较准确，投氯量约为1kg/1000吨水。出现漂白粉味是因为水中含氯量偏高，但这是要防止自来水输送过程中的二次污染，对人体危害极低。综上所述，基于潮州市的实际情况（如水源水质，自来水厂的生产技术水平，经济效益等），在现今自来水生产中，消毒方法大多数采用氯化法，消毒剂采用液氯。潮州市自来水厂所引用的水源来自韩江，韩江受污染程度比较轻，水质与其他地区相比还是比较好，而且氯化后水中所含有的有害物质极少，对人体的健康基本没危害。尽管如此，但许多新的研究都表明自来水氯化消毒后仍不可避免存在有害物质，且目前有关方面专家也提出了许多改进措施。我们在此向潮州市自来水公司提出建议：希望贵公司能不断改进自来水消毒的方法，以保证居民用水的安全。〖报告二〗关于自来水消毒的调查（一）调查目的了解居民对自来水消毒的看法以及平常居民所饮用自来水的水质、居民在生活用水中有何习惯、是否有考虑到珍惜自己的健康等问题。（二）调查方法调查分析法。（三）研究分析本次调查共发放调查问卷50份，实收问卷50份，有效问卷50份。下面是对答卷的综合分析：1、居民对自来水生产的了解程度。对于不同的地区，水质是不相同的，自来水生产所采用的消毒方法及消毒剂也是不同的。那么，居民是否了解自来水的一些消毒方法？调查数据如下：选项题号 A B C D3 —— 42人（82%） 1人（2%） 7人（14%）4 15人（30%） 15人（30%） 2人（4%） 18人（36%）5 10人（20%） 5人（10%） 17人（34%） 18人（36%）6 19人（38%） 6人（12%） 15人（30%） 10人（20%）从上表看出：○1 居民对自来水生产知识的了解只是一般性，调查中认为自来水厂采用氯气作为消毒剂占84%，42人，其他只占16%，即8人。○2 氯气用于自来水消毒具有消毒效果好，费用较低，几乎没有有害物质的优点。调查中有30%认为消毒效果好，有30%认为费用较低，只有4%认为没有有害物质，有36%不知道。总体看来，氯气用于自来水消毒的确存在其独特的优点。○3 氯化消毒后的自来水能产生致癌物质，经调查，对个这问题有36%人不知道，34%的人认为“不一定”，有20%的人认为“能”，10%的人认为“不能”。由此可见，人们对氯化消毒后的水有没有产生致癌物质的了解程较差，但是并不能说明潮州市自来水厂所生产的自来水就不存在致癌物质。○4 氯气消毒的利弊，有38%的人认为“利大于弊”，认为“弊大于利”的占12%，认为“利弊各半”的占30%，“不知道”的占20%。总之，人们认为氯气消毒还是利大于弊。2、对自来水厂生产的自来水水质的评价。不论我们找再多的理论资料，也不及事实的准确，群众的眼睛是雪亮的。自来水厂生产的自来水水质怎样，群众最清楚。我们设计了几道问题进行调查，调查结果如下：选项题号 A B C D2 11人（22%） 18人（36%） 19人（38%） 2人（4%）7 31人（62%） 14人（28%） 注：5人弃权（10%）9 10人（20%） 36人（72%） 4人（8%） ——10 13人（26%） 16人（32%） 21人（42%） ——由上表可以看出，对于自来水味道略有异味或无味的看法，认为自来水甘甜的只占22%，认为自来水有强烈气味的只占4%，所以可以看出，自来水的味道只是一般而已。而饮用水带漂白粉味，认为没有的占62%，认为有的只占28%。对总体水质的评价，72%的人认为自来水厂生产的自来水水质一般，有20%的人认为水质很好，只有8%的人认为水质很差。有26%的人赞成自来水厂提高给水的含氯标准，32%的人反对这一做法。所以从总体上看，自来水的水质是比较好，但有时略带异味。3、居民的饮用自来水一些生活习惯。生活中我们用的是自来水，健康、良好的饮水习惯是必要的，是身体健康的保证。针对人们是否注意培养良好的饮水习惯的问题，我们设计了11至15题四道题，调查结果如下：选项题号 A B C D11 20人（40%） 28人（56%） 2人弃权（4%）12 16人（32%） 30人（60%） 4人弃权（8%）14 23人（46%） 27人（54%） —— ——15 22人（44%） 11人（22%） 17人（34%） ——由上表可以看出，自来水放置一段时间后才饮用的占40%，没有占56%；对用于养殖生物的自来水有先放置一段时间后或加除氯剂才使用的只占32%，没有的占60%；这些体现居民的饮水习惯还不那么科学。现在家庭中饮用纯净水或矿泉水的占46%，饮用自来水的有54%，部分家庭中饮用纯净水等，他们认为纯净水较自来水水质好、干净，含有害物质少。有44%的人认为本地自来水水质好，22%的人认为外地自来水水质好。上述分析可归纳出如下结论：（1）居民对自来水生产有一定了解，且普遍认为氯气用于自来水消毒优点大于缺点。（2）居民对自来水厂生产的自来水水质的评价比较好。（3）居民饮水习惯欠佳，对健康饮水的知识不甚了解。【参考文献】1、《自来水生产中的氯化处理及问题》孙树萍 杜庆君2、《二氧化氯净化微污染水源水的研究进展》尤作亮 黄少杰 张瑞冬 张金松3、《二氧化氯及其在给水中的应用》岳舜琳4、 、《健康——从饮水开始》6、《净水指南》：《水与生命》、《水与生活》7、《饮水与健康》（《研究性学习综合主题》）8、《饮用水质与人体健康》李勇 盖相花 （《化学教育》2002年第1期）

(1)采水样 先将自来水笼头用火焰烧3分钟灭菌,再拧开水笼头使水流5分钟后,以无菌容器接取水样. (2)用无菌吸管取水样1ml,注入两个无菌培养皿中, 并

可以从这个角度来写，制作饮料时我们需植物的果实，植物细胞细胞壁的成分是纤维素和果胶，能分解纤维素的微生物就能分解果肉细胞的纤维素，从而提高果汁的产量。

微生物在污水处理中的应用摘要：本文主要阐述了各种微生物在不同种类污水中的应用，以及它们不同的应用机理。关键词：微生物 生活污水 工业污水 农业污水 重金属 农药1.世界水资源现状环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明，为实现经济的持续稳定的发展，必须解决好发展与环境保护的矛盾。全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。据水文地理学家的估算，地球上的水资源总量约为13．8亿立方公里，其中97．5％是海水（13．45亿立方公里）。淡水只占2．5％，其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水，适宜人类享用的仅为0．01％． 20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40％的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。 20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施，每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年，水危机将蔓延到48个国家，35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏，也将严重威胁人类生存。 水资源危机既阻碍世界可持续发展，也威胁着世界和平。过去50年中，由水引发的冲突共507起，其中37起有暴力性质，21起演变为军事冲突。专家警告说，随着水资源日益紧缺，水的争夺战将愈演愈烈。2.污水处理方法分类物理法利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。主要有沉淀法，过滤法，离心分离法，吸附法等。化学法利用化学反应原理及方法来分离，回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使它从有害变为无害的处理法。主要有化学凝聚法，中和法，氧化还原法，离子交换法。生物法主要利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物质进行转移和转化的作用，从而是污水得到净化的方法。.微生物简介微生物是肉眼看不见或看不清的生物的总称。包括原核生物（细菌，放线菌和蓝细菌），真核生物（真菌和微型藻类），非细胞生物（病毒类）。微生物具有体积小、表面积大、繁殖力惊人等特点，能不断与周围环境快速进行物质交换。污水具备微生物生长繁殖的条件，因而微生物能从污水中获取养分，同时降解和利用有害物质，从而使污水得到净化。因此微生物可在污水净化和治理中得到广泛应用，造福人类。微生物能降解和转化污染物主要是因为微生物具有以下几个特点：个体微小，比表面积大，代谢速率快；种类繁多，分布广泛，代谢类型多样；具有多种降解酶；繁殖快，易变异，适应性强；共代谢作用等。3.原理 利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的.微生物能从污水中摄取糖，蛋白质，脂肪，淀粉及其它低分子化合物。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,净化方法分为好氧净化和厌氧净化..好氧净化 氧存在条件下，许多好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化，在把有机物氧化分解成CO2和H2O等过程中，获寻C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧净化就是模拟上述原理，把微生物置于一定的构筑物内通气培养，高效率净化污水的方法。 厌氧净化微生物在严格厌氧条件下，有机物发酵或消化过程中，大部分有机物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等气体。污水的生物厌氧净化就是根据污水经厌氧发酵后既到净化，又获得了生物能源CH4的原理。微物细胞能量转移的电子受体，由好氧条件下分子氧改变为厌氧条件下的有机物。在厌氧件下，不溶于水而难分解的大分子有机污物，被微生物的胞外酶降解为可溶性物质，再由产甲烷厌氧细菌和产氢细菌降解成低分子有酸类和醇类、并放出H2和CO2；有机酸类和类经产甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。甲烷菌还可利用H2还原CO2，形成CH4。 微生物净化过程： Ⅰ.有机污染物的浓度由高变低 Ⅱ.异养细菌迅速氧化分解有机污染物而大量繁殖，然后是以细菌为食料的原生动物出现数量高峰，再后是由于有机物矿化，利于藻类的生长，而出现藻类的生长高峰。 Ⅲ.溶解氧浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗，很快降到最低点，随后，由于有机物的无机化和藻类的光合作用及其他好氧微生物数量的下降，溶解氧又恢复到原来水平。 这样，在离开污染源相当的距离之后，水中的微生物数量，有机物，无机物的含量，也都下降到最低点。于是，水体恢复到原来的状态。 微生物处理优点：微生物具有来源广，易培养，繁殖快，对环境适应性强，易变异的特征在生产上较容易的采集菌种进行培养繁殖，并在特定条件下进行驯化，使之适应不同的水质条件，从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化。加之微生物的生存条件温和，新陈代谢时不需要高温高压，它是不需要投加催化剂的.生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低,所要投入的人力，物力比其他方法要少的多。在污水生物处理的人工生态系统中，物质的迁移转化效率之高是任何天然的或农业生态系统所不能比拟的。 4.污水处理中重要的微生物种群4．1 丝状细菌丝状细菌(Filamentous bacteria)能显著影响絮状活性污泥的沉降性(污泥膨胀)或引起生物量变化和泡沫形成(污泥发泡)，从而严重影响活性污泥的处理效率．传统上，丝状细菌是通过光学显微镜学进行分析鉴定的，如革兰氏和Neisser染色反应、典型的形态学特征等．但应用full—cycle rRNA技术发现，传统形态学鉴定方法不能发现污水厂活性污泥中的许多丝状细菌 。系统发生树部分提供了丝状菌的系统发生亲缘关系，但有些丝状类型如Eikelboom 1863或Nostocoidalimicola等则是放置在完全无关的类群中．现在利用rRNA目标寡聚核苷酸探针能迅速地鉴定大多数丝状菌，证明在活性污泥中有些丝状菌呈现多态性现象．Kanagawa等(2000)从活性污泥中分离出15种丝状菌，根据形态被分类为Eikelboom 21 N，利用16S rDNA序列分析表明都同变形杆菌亚纲的Thiothrix丝状菌形成单系群(monophyletic group).Thiothrix丝状菌在污水中通常表现出生理多能性，在异养、兼性营养和化能自养情况下，它们都能同标记的乙酸盐或碳酸氢盐结合。在厌氧状况下(无论有无硝酸盐)，Thiothrix丝状菌都很活跃，它通过吸收硫代硫酸盐和乙酸盐来形成胞内硫粒。利用丝状菌的FISH探针，Mircothrix parvicella被发现有特殊的脂消费，在厌氧情况下专门吸收长链脂肪酸(而不是短链脂肪酸和葡萄糖)，随后当硝酸盐或氧可用作电子受体时它们则使用贮存完成生长．不过，在厌氧情况下，不能吸收磷，不适合那些有除磷要求的生物反应器．利用FISH技术对丝状菌进行系统分类发现，大多数未描述的丝状菌属于绿色非硫细菌(Chloroflexi)，也可能是污水生物处理系统中丰度最高的丝状菌。Liao等(2004)发展一种定量FISH，对实验室和污水厂反应器中的丝状菌进行了研究，以增加Sphaerotilus natans的方式来刺激污泥膨胀，结果发现是Eikelboom 1851菌丛(而不是试验的S．natans菌)同活性污泥容积指数(volume index)极度相关，其可延伸的菌丝长度约为6×10。la,m／mL。4．2 生物除磷的重要细菌生物除磷可以在EBPR的微生物途径中由完成，该过程通过循环活性污泥进行交替的厌氧、需氧为特征。基于微生物的纯培养技术，变形杆菌纲г亚纲的不动杆菌属(Acinetobacter)长期被认为是唯一的PAO(Polyphosphate—accumulating organism)．但实际上，虽然不动杆菌能积累多聚磷酸盐，却没有PAO的典型代谢方式．Wanger等(1994)用rRNA目的探针测试后认为，主要的PAO应该为口亚纲中的Rhoclocyclus群，其次为 亚纲中的Planctomycete群及屈挠杆菌属(Flexibacter)、CFB群(Cytophaga—Flavobacterium—Bacteroides)等．利用萤光抗体染色、呼吸醌检测和属特异探针的FISH等非培养方法，证明在EBPR系统中，由于培养偏差显然高估了不动杆菌的相对丰度，表明其对EBPR系统实际上不是最重要的，而另外一些分离出的细菌才是PAO的候选者。不过，有7个Acinembacter新种从活性污泥中分离到，可望进一步阐释该属在脱磷中扮演的角色和意义。积磷小月菌(Microlunatus phosphovorus)是一个高G+C含量的革兰氏阳性菌，被认为是专性好氧菌，可以通过EMP途径发酵葡萄糖为乙酸，而不能够在厌氧情况下生长．有明显吸收葡萄糖、分泌乙酸的转化，导致胞内乙酸积累；产生的乙酸在随后的好氧阶段消耗掉．phosphovorus表现出卓越的吸收和释放磷的能力，磷释放率和吸收率可分别高达3．34 mmol g／cell•h和1．56 mmol g／cell•h，比Lampropedia spp．和Acinetobacterspp．要高1个数量级，特异探针证明其在EB—PR工厂里可占总细菌的2．7％。俊片菌属(Lampropedia)也拥有聚磷菌的基本代谢特征，但比EBPR模型预言的吸收乙酸盐释放磷酸盐的比率要低很多．那些被建议名为“Candidatus Ac—cumulibacter phosphates”已被证实显著存在于EBPR系统中．Saunders等(2003) 在对6个运行污水厂进行了检测后认为，很可能“无关紧要”的“CandidatusAccumulibacter phosphates”正是重要的PAO．另外还有显微镜原位观察显示，酵母菌很可能涉及在生物除磷中，许多“聚磷菌”很可能是酵母菌的孢子，但其作用机理显然还需要进一步探讨．4．3 硝化细菌氮循环是高度依赖微生物活性和转化的一个过程．这类微生物在污水处理、农业等领域具有极其重要的作用，因此成为近年来世界研究的热点，变形杆菌的β亚纲几乎已经成为微生物生态学的模式系统 ．Kindaichi等(2004)对自养硝化生物膜进行了FISH分析表明，膜上有50％属于硝化细菌，其余50％为异养细菌，分布为变形杆菌α亚纲23％ ，г亚纲13％ ，绿色非硫细菌9％ ，CFB群2％，未定类群3％．该结果表明，硝化细菌通过可溶性产物的产生支持了异养菌，异养菌也从代谢多样性等方面确保了生物膜的生态稳定性 ．从培养角度来说，硝化细菌生长极慢；由于硝化细菌的分布同pH、温度等敏感，所以污水厂的硝化作用常有崩溃的情况发生．4．3．1 氨氧化茵基于16S rDNA序列分析，已经分离和描述过的氨氧化细菌都分属于变形杆菌纲的2个单系群中．Ni-trosococcusoceanus和N．halophilus属于Proteobacteria的β亚纲，包括亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)和亚硝化叶菌属(Nitrosolobus)，后3个属关系密切；而Nitrosococcus mobilis(实际是Nitrosomonas的一个成员)则在β亚纲组成紧密相关的集合．4．3．2 亚硝酸氧化茵基于超微特性，已培养出的亚硝酸氧化菌(Nitrite．oxidizing bacteria，NOB)被分为4个已知属，硝化杆菌属(Nitrobacter)，硝化刺菌属(Nitrospina)，硝化球菌属(Nitrococcus)和硝化螺菌属(Nhrospira)．16S rDNA序列比较分析表明，硝化杆菌属及其3个种都属于变形杆菌的α一亚纲；Nitrospina和Nitrococcus各有一个种，分属于变形杆菌的δ和г一亚纲；Nitrospira属包含有moscoviensis和Ⅳ．rrtarin．在传统上，Nitrobacter一直被认为是最重要的亚硝酸盐氧化菌．然而，在硝化污水厂内用目的探针的FISH法和定量斑点杂交(Quantitative dot blot)等发现，检测不到Nitrobacter或者数目很低，因此凸现了非Nitrobacter的NOB在硝化过程中的重要性．Egli等(2003)用不同污泥接种反应器，利用定量FISH和RFLP(Restriction fragment length polymorphism)方法对稳定的硝化作用反应器进行检测，发现有活性的都属于Nitrospira属 J．以Nitrospira序列发展的特定16S rRNA探针，对活性污泥进行FISH查后表明，未培养的类硝化螺菌(Nitrospira—like)以显著性数目(总菌数的9％)存在，其对亚硝酸盐氧化的重要性已由反应器富集研究所证实．Nhrospira能固定CO：，也能利用丙酮酸混合营养生长，而不利用乙酸盐、丁酸盐和丙酸盐。4．4 反硝化细菌反硝化细菌(Denitrifying bacteria)的大多数鉴定和计数都是依赖培养法．很多属的成员，如产碱杆菌属(Alcaligenes)、假单胞菌属(Pseudomonas)、甲基杆菌属(Methylobacteriurn)，副球菌属(Paracoccus)和生丝微菌属(Hyphornicrobiurrt)等，都从污水厂中作为脱氮微生物群分离出来过，但这些细菌属在污水厂中是否具有原位脱氮的活性却很少被知道．在一个补充以甲醇作为还原碳化物的脱氮沙滤中，使用特异FISH探针监测到有大量数目的P．spp和H．spp；而在没有附加甲醇的非脱氮沙滤中，两属存在的数目都低于总细胞0．1％ ，这间接证明了在脱氮过程中有两属的活性参与。5．水污染物的类型及处理生活污水生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的无机物，有机物。无机物如氯化物，硫酸盐，磷酸盐和钠，钾，钙，铁等碳酸盐，有机物有纤维素，淀粉，脂肪，蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖，形成赤潮和水华。 生活污水的处理主要是其中有机物的分解，其主要方法有活性污泥法、生物膜法、AB法。活性污泥法活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。生物膜法生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。生物膜法具有以下特点：（1）对水量、水质、水温变动适应性强；（2）处理效果好并具良好硝化功能；（3）污泥量小（约为活性污泥法的3／4）且易于固液分离；（4）动力费用省。法AB法工艺由德国B0HUKE教授首先开发。该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段A段停留时间约20－40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完会氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50％以上。B段与常规活性污泥相似，负荷较低，泥龄较长。工业废水 工业废水是水体污染的主要污染源。包括钢铁工业废水，食品工业废水，印刷废水，化工废水等。随着工业化的发展，含有重金属离子的废水产生量越来越多。重金属离子已成为最重要、最常见的污染物之一。由于重金属在生物体内的富集、吸收与转化，从而通过食物链危害人体健康。如致癌、致畸等，故而处理重金属污染刻不容缓。 微生物处理技术在生活污水处理中的应用已经非常成熟并且全面普及，但是在工业污水的处理中还存在着一定的技术问题。相对于生活污水来说，工业污水的成份要复杂的多，大多数工业污水的COD值都相当高，可生化性差，这就给微生物处理带来了相当大的难度，有些工业污水甚至还有很高的氨氮指标，增加了微生物处理的难度。但是微生物技术的许多优势注定了它将是工业污水治理的一个方面，而且目前已经有很多行业的工业污水开始采用微生物处理技术并且得到了稳定的运行数据。这里主要讲述关于污水中重金属的处理。目前可用的微生物法有生物吸附法、硫酸盐还原菌净化法和利用微生物的转化作用去除重金属。 生物吸附法 生物吸附是利用生物量（如发酵工业的剩余菌体）通过物理化学机制，将金属吸附或通过细胞吸收并浓缩环境中的重金属离子，由于重金属具有毒性，如果浓度太高，活的微生物细胞就会被杀死。所以，必须控制控制被处理水的重金属浓度。 例如陈小霞等人用小球藻富集铬离子，研究表明小球藻富集铬离子的机制主要表现是表面吸附和主动运输。在生长期和稳定期小球藻富集的铬以有机铬存在，而在衰亡期，小球藻富集的铬以无机铬存在。 利用工业发酵后剩余的芽孢杆菌菌体或酵母菌吸附重金属，具体做法是首先用碱处理菌体，以便增加其吸附重金属的能力。然后通过化学交联法固定这些细胞，固定化的芽孢杆菌对重金属的吸附没有选择性（微生物在结合无机污染物上表现出选择性，多于大多数合成的化学吸附剂，微生物对金属的吸附和累积主要取决于不同配位体结合部位对对金属的选择性）。可以去除废水中的Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 去除率可达99%。吸附在细胞上的重金属可以用硫酸洗脱，然后用化学方法回收重金属，经过碱处理后的固定化细胞还可以重新用于吸附重金属。 硫酸盐还原菌净化法 脱硫弧菌属硫酸盐还原菌是厌氧化能细菌，它最大的特征就是在无自由氧的条件下，在有机质存在时通过还原硫酸根变成硫化氢，从中获得生长能量而大量繁殖;它繁殖的结果是使溶解度很大的硫酸盐变成了极难溶解的硫化物或硫化氢。这类细菌分布广泛，海洋、湖泊、河流及陆地上都能存在。在没有自由氧而有硫酸盐及有机物存在的地方它就能生长繁殖，其生长温度为25~35摄氏度，PH值为.该细菌的作用可将废水中的硫酸根变成硫化氢，使废水中浓度较高的重金属Cu、Pb、Zn等转变为硫化物而沉淀，从而使废水中的重金属离子得以去除。 利用微生物的转化作用去除重金属 微生物可以通过氧化作用、还原作用、甲基化作用和去烷基化作用对重金属和重金属类化合物进行转化。 细菌胞外的荚膜或粘膜层可产生多种胞外多聚体，胞外多聚体能够吸附自然条件下或废水处理设施中的重金属。其主要成分是多糖、蛋白质和核酸。 真菌的细胞壁内含几丁质，这和N----乙酰葡糖胺多聚体是一种有效的金属于放射性核素结合的生物吸附剂。经过氢氧化物处理的各类真菌暴露出来的几丁质、脱乙酰壳多糖和其他金属结合的配位体，形成菌丝层，可以有效的去除废水中的重金属。 六价铬具有强烈的毒性，其毒性是三价铬的100倍，而且能在人体内沉淀。由于六价铬很容易通过胞膜进入细胞，然后在细胞质、线粒体和细胞核中被还原为三价铬，三价格在细胞内与蛋白质结合为稳定的物质并且和核酸相作用，而细胞外的三价铬是不能参透细胞的，细菌利用细胞中的NADH作为还原剂，在厌氧或好氧的状态下，将六价铬还原为三价铬。如阴沟肠杆菌能抗10000µmol/l铬酸盐，在厌氧的条件下能使六价铬还原为三价铬，三价铬可以通过沉淀反应与水分离而被去除。农业废水它面广而量大且分散。农田使用农药，化学农药主要是人工合成的生物外源性物质，很多农药本身对人类及其他生物是有毒的，而且很多类型是不易生物降解的顽固性化合物。农药残留很难降解，人们在使用农药防止病虫草害的同时，也使粮食、蔬菜、瓜果等农药残留超标，污染严重，同时给非靶生物带来伤害，每年造成的农药中毒事件及职业性中毒病例不断增加。同时，农药厂排出的污水和施入农田的农药等也对环境造成严重的污染，破坏了生态平衡，影响了农业的可持续发展，威胁着人类的身心健康。农药不合理的大量使用给人类及生态环境造成了越来越严重的不良后果，农药的污染问题已成为全球关注的热点。因此，加强农药的生物降解研究、解决农药对环境及食物的污染问题，是人类当前迫切需要解决的课题之一。 农业生产上主要使用的农药类型 当前农业上使用的主要有机化合物农药如表1所示。其中，有些已经禁止使用，如六六六、滴滴涕等有机氯农药，还有一些正在逐步停止使用，如有机磷类中的甲胺磷等。 表1 农业生产中常用农药种类简表 类 型 农 药 品 种 有机磷：敌百虫、甲胺磷、敌敌畏、乙酰甲胺磷、对硫磷、双硫磷、乐果等 杀虫剂 有机氮：西维因、速灭威、巴沙、杀虫脒等有机氯：六六六、滴滴涕、毒杀芬等 杀螨剂 螨净、杀螨特、三氯杀螨砜、螨卵酯、氯杀、敌螨丹等 除草剂 2，4－D、敌稗、灭草灵、阿特拉津、草甘膦、毒草胺等 杀菌剂 甲基硫化砷、福美双、灭菌丹、敌克松、克瘟散、稻瘟净、多菌灵、叶枯净等生长调节剂 矮壮素、健壮素、增产灵、赤霉素、缩节胺等 人们发现，在自然生态系统中存在着大量的、代谢类型各异的、具有很强适应能力的和能利用各种人工合成有机农药为碳源、氮源和能源生长的微生物，它们可以通过各种谢途径把有机农药完全矿化或降解成无毒的其他成分，为人类去除农药污染和净化生态环境提供必要的条件。 降解农药的微生物类群 土壤中的微生物，包括细菌、真菌、放线菌和藻类等，它们中有一些具有农药降解功能的种类。细菌由于其生化上的多种适应能力和容易诱发突变菌株，从而在农药降解中占有主要地位。一在土壤、污水及高温堆肥体系中，对农药分解起主要作用的是细菌类，这与农药类型、微生物降解农药的能力和环境条件等有关，如在高温堆肥体系当中，由于高温阶段体系内部温度较高（大于50 ℃），存活的主要是耐高温细菌，而此阶段也是农药降解最快的时期。通过微生物的作用，把环境中的有机污染物转化为CO2和H2O等无毒无害或毒性较小的其他物质。通过许多科研工作者的努力，已经分离得到了大量的可降解农药的微生物（见表2）。不同的微生物类群降解农药的机理、途径和过程可能不同，下面简要介绍一下农药的微生物降解机理。 微生物降解农药的机理 目前，对于微生物降解农药的研究主要集中于细菌上，因此对于细菌代谢农药的机理研究得比较清楚。 表2 常见农药的降解微生物农 药 降 解 微 生 物甲胺磷 芽孢杆菌、曲霉、青霉、假单胞杆菌、瓶型酵母阿特拉津（AT） 烟曲霉、焦曲霉、葡枝根霉、串珠镰刀菌、粉红色镰刀菌、尖孢镰刀菌、斜卧镰刀菌、微紫青霉、皱褶青霉、平滑青霉、白腐真菌、菌根真菌、假单胞菌、红球菌、诺卡氏菌幼脲3号 真菌敌杀死 产碱杆菌2，4－D 假单胞菌、无色杆菌、节杆菌、棒状杆菌、黄杆菌、生孢食纤维菌属、链霉菌属、曲霉菌、诺卡氏菌、DDT 无色杆菌、气杆菌、芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、埃希氏菌、假单胞菌、变形杆菌、链球菌、无色杆菌、黄单胞菌、欧文氏菌、巴斯德梭菌、根癌土壤杆菌、产气气杆菌、镰孢霉菌、诺卡氏菌、绿色木霉等丙体六六六 白腐真菌、梭状芽孢杆菌、埃希氏菌、大肠杆菌、生孢梭菌等对硫磷 大肠杆菌、芽孢杆菌七 氯 芽孢杆菌、镰孢霉菌、小单孢菌、诺卡氏菌、曲霉菌、根霉菌、链球菌敌百虫 曲霉菌、镰孢霉菌敌敌畏 假单胞菌狄氏剂 芽孢杆菌、假单胞菌艾氏剂 镰孢霉菌、青霉菌乐 果 假单胞菌2,4,5-T 无色杆菌、枝动杆菌 细菌降解农药的本质是酶促反应，即化合物通过一定的方式进入细菌体内，然后在各种酶的作用下，经过一系列的生理生化反应，最终将农药完全降解或分解成分子量较小的无毒或毒性较小的化合物的过程。如莠去津作为假单胞菌ADP菌株的唯一碳源，有3种酶参与了降解莠去津的前几步反应。第一种酶是A tzA，催化莠去津水解脱氯的反应，得到无毒的羟基莠去津，此酶是莠去津生物降解的关键酶；第二种酶是A tzB，催化羟基莠去津脱氯氨基反应，产生N－异丙基氰尿酰胺；第三种酶是A tzC，催化N－异丙基氰尿酰胺生成氰尿酸和异丙胺。最终莠去津被降解为CO2和NH3。微生物所产生的酶系，有的是组成酶系，如门多萨假单胞菌DR－8对甲单脒农药的降解代谢，产生的酶主要分布于细胞壁和细胞膜组分；有的是诱导酶系，如王永杰等得到的有机磷农药广谱活性降解菌所产生的降解酶等。由于降解酶往往比产生该类酶的微生物菌体更能忍受异常环境条件，酶的降解效率远高于微生物本身，特别是对低浓度的农药，人们想利用降解酶作为净化农药污染的有效手段。但是，降解酶在土壤中容易受非生物变性、土壤吸附等作用而失活，难以长时间保持降解活性，而且酶在土壤中的移动性差，这都限制了降解酶在实际中的应用。现在许多试验已经证明，编码合成这些酶系的基因多数在质粒上，如2，4－D的生物降解，即由质粒携带的基因所控制。通过质粒上的基因与染色体上的基因的共同作用，在微生物体内把农药降解。因此，利用分子生物学技术，可以人工构建“工程菌”来更好地实现人类利用微生物降解农药的愿望。