环境微生物学讲稿-第九章 微生物对环境的污染与危害

第九章微生物对环境的污染与危害第一节环境中病原微生物的传播与危害大气微生物污染室外空气中微生物的数量与所在地区人口密度、植物数量、土壤和地面的铺垫情况以及气温、大气湿度、气流和日照等因素有关。室内微生物较多。微生物污染空气，可使空气成为传播呼吸道传染病的媒介，造成某些传染病的流行。主要传染病的空气传播方式:尘粒传播和飞沫传播室内空气细菌卫生标准（个／m3）（前苏联）清洁度细菌总数溶血链球菌清洁＜2000＜10尚满意2000－400011－14轻污染4000－700014－120重污染＞7000＞120空气细菌卫生标准（个／血）（日本，沉降法）细菌数判定＜30清洁30－50轻污染50－100中污染100容许值＞100高度污染防止大气微生物污染的措施：o室内通风o空气过滤o空气消毒：物理法和化学法水体微生物污染水体微生物污染是指致病微生物进入水体，或某些藻类大量繁殖，使水质恶化，直接或间接危害人类健康或影响渔业生产。o细菌肠道细菌（大肠杆菌、粪链球菌、梭状芽孢杆菌等）病原菌（沙门氏菌属、志贺氏菌属、霍乱弧菌、致病性大肠杆菌和结核杆菌等）o钩端螺旋体o病毒肝炎病毒、呼肠弧病毒、脊髓灰质炎病毒、腺病毒、柯萨奇病毒等o其他微生物o防治水体的微生物污染主要措施加强污水处理，主要是加强医院、畜牧场、屠宰场等部门的污水处理。加强对饮用水的处理，保证所供给的生活饮用水符合水质标准。土壤微生物污染土壤微生物污染是指一个或多个微生物种群，从外界环境侵入土壤，大量繁衍，破坏原来的动态平衡，对人体健康或生态系统产生不良影响。第二节水体富营养化耗氧有机物对水体的污染o由于微生物的好氧呼吸，造成水体的DO下降。当水体的DO降到3-4mg/L，鱼类会窒息死亡，对养殖业将造成严重损失。o由于有机物分解释放出大量氮、磷等无机养分，使水域发生富营养化。蓝细菌、绿藻等大量繁殖，进而死亡，腐败分解，生物残体的难降解部分在微生物等各种因子作用下转变成腐殖质，使水质进一步恶化。o若DO进一步下降，造成缺氧环境，使厌氧微生物迅速生长，对有机物（底泥）进行发酵分解，产生腐胺、尸胺、H2S、CH4、NH3等物质，使水质发臭；H2S与Fe作用产生黑色的FeS。因而使水体发黑发臭。思考题假如河流或池塘发臭，如何能使其在短期内解决发臭问题？水体富营养化o水体富营养化的概念水体富营养化（eutrophication）是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类和浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。其指标为：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，pH值7-9的淡水中细菌总数达10万个/ml，叶绿素a(藻类生长量的标志)大于10µg/L。o富营养化水体中的主要生物种群海洋赤潮中主要是一些微型藻类，已知有60多种。湖泊水华中以蓝藻为主，约20多种。o水体富营养化的形成和影响因素水体富营养化的形成影响因素营养物质：C106H263O110N16P1季节与水温光照pH值其他生物影响o水体富营养化的评价光合作用（P）强度与呼吸作用（R）强度之比P/R的比值藻类生产潜力（AGP）o水体富营养化的危害藻类大量繁殖，覆盖水面，使景点的功能变差，透明度下降，水色不良，表面有水花。消耗溶解氧。导致鱼类等水生生物窒息死亡，给水产养殖带来危害。某些藻类产毒素，引起水生生物病变或中毒死亡。产生气味化合物，使水体散发不良的气味。给水的影响，污染自来水源，造成运行成本增加。加速湖泊衰亡。o水体富营养化的防治切断外源，防止氮、磷进入水体；减少外来污染物的带入（饲料、垃圾）控制藻类的生长底泥疏浚第三节微生物代谢物的污染生物毒素o细菌毒素肉毒梭菌毒素o真菌毒素黄曲霉毒素黄曲霉毒素的毒性按照毒理学标准，半数致死剂量（LD50）＜1mg/kg的毒物即属特剧毒物。黄曲霉毒素B1的半数致死剂量为0.294mg/kg，因此它是特剧毒物。黄曲霉毒素产生菌黄曲霉（Aspergillusflavus）和寄生曲霉（Asp.parasiticus）黄曲霉毒素的理化性质黄曲霉毒素的防治世界卫生组织1966年的标准为30µg/kg，1970年降为20µg/kg，至1975年再次降为15µg/kg。我国标准是：玉米、花生油、花生及其制品不得超过20µg/kg；大米及其它食油不得超过10µg/kg；其它粮食、豆类、发酵食品不得超过5µg/kg；婴儿代乳食品不得检出。o藻类毒素o放线菌毒素气味代谢物o产生气味代谢物的微生物o气味代谢物的化学本质耐酸细菌与酸性矿水的污染o黄铁矿、斑铜矿等无机矿床内都含有硫化铁，硫化铁暴露在空气中会发生自然氧化产生FeSO4和H2SO4。缺水时：FeS2+3O2→FeSO4+SO2有水时：2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4o通过氧化硫亚铁杆菌（Ferrobacillussulfooxidans）和氧化亚铁亚铁杆菌（F.ferrooxidans）等铁氧化细菌的作用，使硫酸亚铁氧化成硫酸高铁。4FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe(SO4)3+2H2Oo硫酸高铁是强氧化剂，它与黄铁矿继续作用，产生更多的H2SO4和FeSO4。FeS2+7Fe(SO4)3+8H2O→15FeSO4+8H2SO4+2So产生的元素硫在氧化硫硫杆菌（Thiobacillusthiooxidans）作用下生成硫酸。2S+3O2+3H2O→2H2SO4以上过程表明，经化学氧化使矿水变酸，在酸性条件下促进了耐酸细菌的发育，通过这些耐酸细菌，加剧了矿水的酸化。通过化学氧化与生物氧化的反复作用，形成大量硫酸，使矿水极度酸化，pH可降至1.5－0.5。o防治措施：加纤维素物质使好氧分解菌发育，造成厌氧环境，促使反硫化菌活动，使硫酸盐还原成硫和硫化物沉积下来。加硫杆菌抑制剂（如a-酮酸类和羧酸类）防止硫氧化。层层覆盖，防止FeS2的自然氧化加石灰，提高pH，并形成CaSO4沉淀。甲基汞o生物体内的甲基化反应与SAM（S－腺苷甲硫氨酸）有关的反应系与THF（N15－甲基四氢叶酸）有关的反应系与甲基钴胺素（即甲基维生素B12）有关的反应系o汞的甲基化在汞的生物甲基化过程中，需要有一种甲基传递体的存在，甲基钴氨素（即甲基VB12）中的甲基是活性基团，易被亲电子的汞离子夺取而形成甲基汞。汞的甲基化过程如图所示。o参与汞的生物甲基化的微生物匙形梭状芽孢杆菌Clostridiumcochlearium该菌以甲基钴胺素作为甲基的传递体参与反应。而且该菌只能从水溶性的汞化合物生成甲基汞，而不能从HgS（不溶性）生成甲基汞。o甲烷生成菌；萤光假单胞菌；草分枝杆菌；大肠杆菌；巨大芽孢杆菌；黑曲霉；短柄帚霉；酿酒酵母；粗糙脉孢菌等。硫化氢微生物产生H2S的主要途径：o反硫化弧菌（Desulfovibrio）等厌氧菌将硫酸盐还原为H2S；o异养型微生物分解有机硫化物释出H2S。反硫化弧菌广泛存在于污泥、水洼及排水不良的土壤中。第四节微生物的风险评价风险与风险评价的概念风险评价基本内容危害识别暴露评价暴露－反应关系评价风险表征微生物的风险评价微生物危害的识别微生物的暴露评价微生物的暴露－反应关系评价案例分析简述大气微生物污染的特点及其防治措施。什么是水体微生物污染？引起水体微生物污染的常见的病原菌有哪些？什么是土壤微生物污染？土壤病原体危害人类的主要途径有哪些？简述水体富营养化的形成原因、种群特点以及评价方法。简述水体富营养化的危害与防治措施。生物毒素有哪些类型？试举例说明其危害。简述酸性矿水的成因和危害。