生存因子研究报告

生存因子及不利因素小组成员：C生存因子1234温度pH氧化还原电位(Eh)溶解氧DO太阳辐射56水的活度与渗透压C不利因素1234紫外辐射电离辐射超声波重金属极端温度、pH56干燥7有机物8抗生素1温度1.温度对微生物的影响机理：影响酶活性→酶促反应速率→细胞合成。影响细胞膜的流动性。温度高，流动性大，有利于物质的运输；反之同理；因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。影响物质的溶解度。2.应用：低温→代谢弱，基本处于休眠状态，若原生质结构并未破坏时，不会死亡，升温可复活→保藏高温→蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构→杀菌消毒3.微生物按温度需求分类4.各类微生物生长的适宜温度1温度微生物原生动物放线菌霉菌藻类废水生物处理中的微生物适宜温度℃16～2523～3723～3728～3030左右1.环境pH对微生物的影响◆影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。◆改变酶活性、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在pH4.5～5产乙醇，在pH6.5以上产甘油、酸。◆环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性。2pH2.微生物适宜的pH范围大多数细菌、藻类和原生动物的最适生长pH＝6.5～7.5，它们能适应pH＝4～10之间的环境。微生物种类最低pH最适pH最高pH大肠埃希氏菌枯草芽孢杆菌金黄色葡萄球菌黑曲霉放线菌酵母菌霉菌4.54.54.21.55.01.52.57.4—7.66.0—7.57.0—7.55.0—6.07.0—8.03.0—6.03.8—6.09.08.59.39.010.010.08.03.污水生物处理时pH宜维持在6.5～8.5①大多数细菌、藻类、放线菌和原生动物在此范围内均能生长繁殖，有利于细菌形成菌胶团互相凝聚形成良好的絮凝体，可取得良好的净化效果；②pH＜6.5的酸性环境有利于霉菌和酵母菌的生长，若霉菌在活性污泥中大量繁殖，因其不能分泌粘性物质于细胞表面，而降低了活性污泥的吸附能力，其絮凝性较差，结构松散不易沉降，处理效果下降，甚至导致活性污泥丝状膨胀。4.培养基pH的变化原因a分解葡萄糖、乳糖→有机酸，pH↓b分解蛋白质、蛋白胨及氨基酸→NH3和胺类，pH↑c细胞选择性地吸收阴阳离子，pH↑↓解决方法在配制培养基时应加入缓冲物质，如KH2PO4和K2HPO4。◇在废水和污泥厌氧消化过程中，要控制好产酸阶段和产甲烷阶段的产量，pH很关键，通常应控制pH＝6.6～7.6之间，pH＝6.8～7.2为最佳。◇城市生活污水、污泥若不含蛋白质、氨等物质，处理之前就要投加缓冲物质；若连续运行则在运行期间也应投加，以碳酸氢钠为佳。◇pH低的工业废水可采用霉菌和酵母菌处理，无需调节pH，其所引起的丝状膨胀可通过改革工艺来解决，如采用生物膜法、接触氧化法等。3氧化还原电位(Eh)1.微生物与EhEh＞0，氧化环境，上限为＋820mVEh＜0，还原环境，下限为－400mV各类微生物适宜的Eh◇对于好氧生物处理系统，Eh处于+200～+600mV视为正常微生物好氧微生物兼性厌氧微生物专性厌氧微生物Eh(mV)300～400＞100，好氧呼吸＜100，无氧呼吸－250～－2002.影响Eh的因素氧分压:氧分压高，Eh高；氧分压低，Eh低。pH:pH高，Eh高；pH低，Eh低。3.控制Eh的还原剂抗坏血酸、硫二乙醇钠、硫化氢和铁等4溶解氧DO根据微生物与分子氧的关系可将微生物分为微生物类型最适生长的O2氧分压(×101kPa)微生物举例好氧微生物专性好氧微生物strictaerobe0.2多数细菌、放线菌和真菌微量好氧微生物microaerophilicbacteria0.003～0.2霍乱弧菌兼性厌氧微生物facultativeaerobe有氧无氧均无影响大肠杆菌、酿酒酵母厌氧微生物专性厌氧微生物anaerobeP(O2)＜0.005产甲烷菌耐氧厌氧微生物aerotolerantanaerobe代谢无需氧，氧的存在对于无用也无害乳酸菌4.1好氧微生物与氧的关系1.氧对好氧微生物的作用作为微生物好氧呼吸的最终电子受体参与甾醇类和不饱和脂肪酸的生物合成2.溶解氧的供给好氧微生物需要的氧是溶于水的氧，即溶解氧。夏季水温高，常造成供氧不足，促使丝状细菌的优势生长，从而造成活性污泥的丝状膨胀。因此，在活性污泥生物处理中需设置充氧设备充氧，如通过叶轮机械搅拌、鼓风曝气等方式充氧。溶解氧的质量浓度维持在3～4mg/L为宜。4.2兼性厌氧微生物与氧的关系1.不同氧条件的生理状态好氧条件：氧化酶活性强，细胞色素及电子传递体系的其它组分正常存在；无氧条件：氧化酶无活性，细胞色素和电子传递体系的其它组分减少或全部丧失。◇巴斯德效应：指将氧通入正在发酵的酵母菌悬液中，使得发酵速度下降，葡萄糖的消耗速度也显著下降的现象。2.不同氧条件下废水生物处理中的微生物供氧正常：好氧微生物和兼性厌氧微生物共同起积极作用；供氧不足：好氧微生物不起作用，兼性厌氧微生物起积极作用，但有机物分解不彻底；污水、污泥厌氧消化：兼性厌氧微生物起水解、发酵作用，将大分子的蛋白质、脂肪等水解为小分子的有机酸和醇等。3.反硝化细菌有O2时：进行好氧呼吸缺O2时：进行反硝化作用除N工艺A/O、A2/O、A2/O2、SBRNO3－NO2－N24.3厌氧微生物与氧的关系1.厌氧微生物的氧毒害机制专性厌氧微生物不具有过氧化氢酶，会被代谢过程中产生的H2O2杀死；专性厌氧微生物不具有超氧化物歧化酶(SOD)，而被超氧阴离子杀死；2.厌氧微生物的培养方法可与兼性厌氧微生物混合培养，以去除O2，保证厌氧环境。He、H2、N2加入甲基蓝或刃天青指示Eh(显色表明有O2)封瓶口无氧培养罐内培养5太阳辐射λ＜1000nm的红外辐射，可被不产氧的光合细菌用作光源；λ＝380～760nm的可见光是蓝细菌、藻类进行光合作用的能源。其余的辐射对微生物均有害。6水的活度与渗透压6.1水的活度αw水的活度αw——表示在一定温度下，某溶液或物质在与一定空间空气相平衡时的含水量与空气饱和水量的比值，用小数表示。多数微生物在αw＝0.95～0.99时生长最好。大多数微生物在αw＝0.60～0.65时停止活动。6.2渗透压渗透压——当两液面高差产生的压力足够阻止水再流动时，此时两液面高差间的压力即为渗透压。半透膜清水蔗糖溶液⊿h溶液的浓度决定渗透压溶质的分子或离子数越多，渗透压越大同质量浓度溶液，溶质分子越小，其渗透压越大离子溶液的渗透压比分子溶液的渗透压大细菌的渗透压G＋——(2.0～2.5)MPaG－——(0.5～0.6)MPa微生物在不同渗透压溶液的反应①等渗溶液：形态大小不变，生长良好。应用：在实验室用ρ(NaCl)＝8.5g/L的生理盐水稀释菌液。②低渗溶液：水分子大量渗入细胞内，使细胞膨胀，严重者破裂。③高渗溶液：细胞内大量失水，使细胞发生质壁分离。应用：用高渗溶液保存食物可防止腐败。C不利因素1234紫外辐射电离辐射超声波重金属极端温度、pH56干燥7有机物8抗生素1.紫外辐射对微生物有致死作用致死机理：微生物细胞中的核酸、蛋白质等对紫外辐射有特别强的吸收能力，可引起DNA链上的两个邻近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚体(T=T)，使DNA不能复制，导致死亡。λ＝260nm左右的紫外辐射杀菌力最强光复活——经UV照射，随即暴露于蓝色可见光下，使T=T恢复正常状态，使一部分受损的细胞恢复活力。暗复活——DNA链在黑暗条件下进行修复。应用：杀菌消毒、诱变育种2.电离辐射的影响X－射线(λ＝0.1～0.01nm)、γ－射线(λ＝0.01～0.001nm)低剂量照射，促进微生物生长或引起微生物发生变异；高剂量照射，对微生物有致死作用。3.超声波频率大于20000Hz的声波，能破坏几乎所有的细菌体。杀菌机制:①细胞内含物受到强烈振荡，胶体发生絮状沉淀，凝胶液化或乳化，从而失去生物活性；②溶液受到超声波作用产生空腔，引起巨大的压力变化，使细菌死亡；③溶于溶液中的气体变成无数极微小的气泡迅速猛烈地冲击细菌，使之破裂。应用：①利用超声波破坏菌体，制成细菌裂解液，用于研究细菌的结构、化学组成、酶活性等；②可利用超声波从组织中提取病毒；③利用频率为800～1000kHz的超声波治疗疾病4.重金属对微生物的影响杀菌机理：①其与酶的－SH结合，使酶失活；②与菌体蛋白结合，使之变性或沉淀。质量浓度为20～5mg/L的二氯化汞对大多数细菌有致死作用。硫酸铜对真菌和藻类的杀伤力较强。波多尔液(硫酸铜＋石灰)在农业上可用于防止某些植物病毒。1L水样中加10mL质量浓度为1g/L的硫酸铜溶液可抑制微生物的呼吸。质量浓度为1～5g/L的铅盐溶液对微生物有致死作用。5.干燥对微生物的影响干燥能使菌体内蛋白质变性，引起代谢活动的停止。干燥细胞的代谢处于停滞状态，若不提供条件，则一直呈休眠状态长期存活。可用灭菌的沙土管保存菌种、孢子，也可用真空冷冻干燥保存菌种。细菌的芽孢、藻类和真菌的孢子及原生动物的胞囊比营养细胞抗干燥。6.若干有机物对微生物的影响(一)醇醇是脱水剂和脂溶剂，可使蛋白质脱水变性，脂类溶解，进而杀死微生物机体。体积分数为70％的乙醇杀菌能力最强。甲醇杀菌力差，对人有毒，不宜作为杀菌剂。废水生物脱氮处理工艺中，常用甲醇作为碳源。丙醇、丁醇及其它高级醇杀菌力均比乙醇强，但不溶于水，故不能作杀菌剂。(二)甲醛甲醛是很有效的杀菌剂，对细菌、真菌及其孢子和病毒均有效。福尔马林(质量浓度为370～400g/L的甲醛水溶液)的蒸气有强烈的刺激性，有杀菌和抑菌作用，可用于厂房、无菌室消毒。杀菌机理：甲醛与蛋白质的氨基结合干扰细菌的代谢机能。甲醛溶液是动物组织和原生动物标本的固定剂。(三)表面活性剂1.酚——酚及其衍生物能引起蛋白质变性，并破坏细胞质膜1g/L抑菌苯酚10g/L杀菌50g/L喷雾消毒空气甲酚——杀菌力比其它酚强几倍，难溶于水，易与皂液或碱液形成乳浊液，叫来苏尔。10～20g/L消毒皮肤30～50g/L消毒桌面和用具2.新洁尔灭(季胺盐)——对非芽孢型的致病菌、G＋及G—等有极强的致死作用低稀释度：有杀菌及去垢作用，对人无毒；高稀释度：仅有抑菌作用；1g/L的水溶液：可用于冷却循环水的杀菌除垢。3.合成洗涤剂去污能力强，在硬水中不形成沉淀，具有杀菌去污作用。杀菌力：阳离子型＞阴离子型＞非离子型4.染料孔雀绿、亮绿、结晶紫等三苯甲烷染料及丫淀黄都有抑菌作用G＋比G—反应敏感在培养基中加入某种染料可制成选择性培养基质量浓度为1g/L以下的染料可作微生物的营养源7.抗生素对微生物的影响抗生素——是指微生物在代谢过程中产生能杀死其它微生物或抑制其它微生物生长的化学物质。广谱型抗生素：对多种微生物起作用，如氯霉素、金霉素、土霉素和四环素等；狭谱型抗生素：仅对某一类微生物起作用，如青霉素、多粘菌素等抗生素的作用机制：①抑制细胞壁的合成，如青霉素；②破坏细胞膜功能，如多粘菌素；③抑制蛋白质合成，如氯霉素，四环素、链霉素等；④干扰核酸代谢，如利福霉素、新生霉素、丝裂霉素、灰黄霉素。