环境微生物考试题.doc

1.微生物学发展过程中的代表人物：列文虎克微生物学先驱者。 巴斯德(法)微生物学奠基人罗伯特柯赫（德）细菌学奠基人2.微生物发展史上的三次“淘金热”：第一次“淘金热”：开始寻找人类动物的病原菌的黄金时期。第二次“淘金热”：发现微生物的代谢统一性，开发寻找微生物的有益代谢产物。第三次“淘金热”：微生物在生物工程中应用。3.微生物：肉眼看不见的，必须在电子显微镜或光学显微镜下才能看见的所有微小生物的总称。4.环境微生物学：利用微生物学的原理，方法和技术研究微生物与其环境的作用规律，从而对人类环境质量进行监测，污染控制和调控的新兴学科。5.环境微生物学的内容：1.微生物学基础2.微生物生态与环境生态工程中的微生物作用1.病毒的结构：核衣壳：核心：核酸（DNA或RNA） 衣壳：蛋白质（由若干衣壳粒组成）2.病毒粒的对称形式：螺旋对称型烟草花叶病毒、狂犬病毒 二十面体立体对称型腺病毒复合对称型T偶数噬菌体（大肠杆菌T系噬菌体）3.亚病毒种类和特点：类病毒：只含具有单独侵染性的RNA组分拟病毒：只含不具有单独侵染性的RNA组分朊病毒：只含蛋白质一种组分4.解释溶原性噬菌体，温和噬菌体，烈性噬菌体：（1）噬菌体的溶原性：噬菌体与细菌共存的特性。（2）温和噬菌体：其核酸整合到宿主染色体上，和宿主的核酸同步复制，宿主细胞不分裂而继续生长。（3）烈性噬菌体：侵入宿主细胞后，立即引起宿主细胞分裂。5.以噬菌体为例叙述病毒繁殖的过程：吸附，侵入，增殖，装配，释放（1）吸附：位点：受体，性毛菌等；过程：随机碰撞，尾丝散开，固着，突刺插入，基板固定。（2）侵入：过程：尾丝散开，释放溶菌酶，尾丝尾鞘收缩，DNA注入（3）增殖：1.核酸复制2.核酸转录3.蛋白质的合成（4）装配：1.DNA分子的缩合2.通过衣壳包裹DNA形成头部3.尾丝和尾部其他部件独立装配完成4.头部与尾部相结合装上尾丝。（5）释放：菌体死亡并破裂，释放出里面的病毒，新一代病毒开始新的生命旅程1.什么是革兰氏染色？其原理和关键是什么？它有什么意义？（1）革兰氏染色法：将一大类细菌染上色，而另一类染不上色，以便将两大类细菌分开，作为分类鉴定重要的第一步。（2）原理：一般认为革兰氏染色体是基于细胞壁特殊化学组分基础上的一种物理原因，通过初染和媒染后，细胞内形成了不溶于的水的结晶紫与碘的大分子复合物，脱色时，革兰氏阳性菌细胞壁更紧密，不易脱色，显紫色。革兰氏阴性菌肽聚糖层薄，松散，孔隙不会变小，脂类含量多，被乙醇溶解形成空洞易脱色成无色，复染显红色。（3）意义：区别不同细菌的革兰氏染色反应或抗酸性染色反应，或将菌体和某些结构染成不同颜色，以便观察。2.比价革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁的成分和构造：（1）革兰氏阳性菌：肽聚糖层较厚，磷壁酸（特有成分）（2）革兰氏阴性菌：肽聚糖层薄，其外侧有一个外膜结构 1.内层：脂蛋白构2中层：磷脂分子 3.外层：脂多糖3.细菌的细胞结构包括一般结构和特殊结构，试说明这些结构及其生理功能： 细胞壁：位于细胞表面，内侧紧贴着细胞膜的一层较为坚韧，略显弹性的结构。功能：1.维持菌体固有形态。2.保护细菌提抗低渗环境。3.参与菌体内外的物质交换。4.菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答 。5.为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。细胞质膜：由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇功能：1.维持渗透压的梯度和溶质的转移。2.在膜的外表面合成细胞壁。3.膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用，为DNA提供附着点。4.进行物质代谢和能量代谢。5.为鞭毛提供附着点。细胞质：在细胞质膜以内，除核物质以外的无色透明，黏稠的复杂胶体。功能：是营养物质合成，转化，代谢的场所补充：1.内含物：核糖体。2.内含颗粒：多聚磷酸盐颗粒 ， 聚羟基丁酸 ，硫粒。拟核：遗传物质功能：决定遗传性状和传递遗传性状荚膜：是一些细菌在其细胞表面分泌的一种黏性物质功能：1.保护细菌免受干旱损坏芽孢：在细菌内部形成的一个圆形或椭圆形，厚壁，含水量低，抗逆性强的休眠构造。功能：作为菌种鉴定指标4.什么是菌落？怎么样识别细菌和放线菌的菌落：菌落：在固体培养基上，由一个细菌或者孢子生长，繁殖形成的肉眼可见的群体细菌菌落特征：湿润，光滑，透明，黏稠，易挑起，质地均匀，正反面及边缘与中央部位的颜色一致放线菌菌落特征：1质地硬而且致密，菌落小而不广泛延伸。2.表面呈紧密的绒毛或坚实，干燥多皱，很难挑起。3.基内菌丝与孢子丝常有颜色，使得菌落正反面颜色常不一致。5.细菌和放线菌的繁殖方式分别是什么？（1）细菌繁殖方式：简单的二分裂，通常表现为横分裂（2）放线菌繁殖方式：主要通过形成无性孢子方式进行繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子散落在适宜环境里发芽形成新的菌丝体另一种方式：营养菌丝繁殖6.蓝细菌与人类和环境的关系是什么：1蓝细菌的发展是地球大气由无氧状态变为有氧状态.2.有一些蓝细菌具有经济价值3.能有效的去除氮，磷，可作水体富营养化的指标生物4.有些蓝细菌是污染水体中发生“赤潮”及“水华”的元凶7.名词解释：1.基内菌丝：插入到培养基内部（摄取营养物质，排泄废物）2.芽孢：在细菌内部形成的一个圆形或椭圆形，厚壁，含水量低，抗逆性强的休眠构造3.质粒：除染色体外的遗传物质4.荚膜：似乎一些细菌在其细胞表面分泌的一种黏性物质1.酵母菌和霉菌的生殖方式有哪些：酵母菌生殖方式：1.无性繁殖：芽殖，裂殖，产无性孢子。2.有性繁殖：产子囊孢子霉菌的生殖方式：无性孢子生殖和有性孢子生殖，也可借助菌丝片段繁殖，由它的顶端延伸分枝儿生成新的菌丝体2.常见的霉菌有哪些？用途是什么：1单细胞霉菌：(1)毛霉属：功能：白色，产高蛋白酶 应用：制作腐乳和豆豉，有的种用于生产柠檬酸。根霉属：作用：高产淀粉水解酶 应用：用根霉和酵母菌混合作为酒曲，还用于生产乳酸。绵霉属：生物体表寄生菌。2.多细胞霉菌：青霉属：功能：生产青霉素，生产有机酸，酶制剂。曲霉属：功能：制酒曲 应用：应用酿造，酶制剂和有机酸镰刀霉属：功能：可有效去除氰化物，用于处理含氰废水木霉属：用途：发酵产纤维素酶 纺织行业（去毛刺，柔软）交链孢霉属：孢子囊链式连接百地霉：用途：产高蛋白，生产饲料，处理酒精废水3.试比较真核生物和原核生物的区别？（1）是否有核膜包被的细胞核（真核有，原核没有）。（2）是否进行有丝分裂（真核进行，原核不进行）。（3）是否具有细胞器（线粒体或者叶绿体）。4.如何区分细菌，放线菌，酵母菌和霉菌？请用两种方法比较。（1）细菌为很多圆球状或小杆状。（2）放线菌像乱线团。（3）霉菌为很多乱粗枝。（4）酵母是较细菌明显大一点的椭圆球状。5.什么是原生动物？在水处理中有哪些纲：（1）原生动物：最原始，最低等，结构最简单的单细胞动物。（2）在水处理中主要有：1.肉足纲：太阳虫，变形虫。2.鞭毛纲：裸藻，眼虫3.纤毛纲：游泳型纤毛虫草履虫，豆型虫，肾形虫。固着型纤毛虫钟虫，吸管虫。6.原生动物在废水处理中的作用： 一 净化废水作用：1.直接参与废物的去除，捕食水中的悬浮的有机废物颗粒。2.吞噬细菌，净化出水水质，细菌本身也是有机污染物。3.产生絮凝物质，促进活性污泥（菌胶团）的形成。 二指示生物作用：主要体现在原生动物的种类，数量，优势种，个体活性与水质的密切关系7.什么是后生动物和微型后生动物：（1）后生动物：原生动物以外的多细胞动物。（2）微型后生动物：形体微小，要借助光学显微镜方可看见的后生动物 例如：轮虫，线。8纤毛虫种类？草履虫和钟虫属于属于哪一纲？他们的大量出现说明什么？1）纤毛虫的种类：游泳型纤毛虫：草履虫，豆形虫，肾形虫。固着型纤毛虫：个体型：钟虫，喇叭虫。 群体型：独缩虫属，聚缩虫属。吸管虫2）草履虫和钟虫属于纤毛纲3）草履虫过多预示出水较差，污泥驯化仍在继续钟虫过多预示出水水质好，污泥驯化水平佳1.根据碳源和能源的不同可将细菌分为哪四类？光能自养型、光能异养型、化能自养型、化能异养型。2.紫硫细菌和绿硫细菌属于哪一类？有何用途？光能自养型微生物，清除H2S毒物。3.无机自养型细菌在环保中有哪些用途？无机自养型细菌在环保中可进行脱氨，脱硫,清除H2S毒物，去除某一类污染物。4.有机污水处理中最重要的细菌营养性是哪一种？化能异养型微生物。5.红螺菌属于哪一类细菌？有何用途？光能异养型微生物，适于高浓度有机废水（食品行业）的高效处理。6.在液体培养基中添加2%的琼脂可制的固体培养基(0.5%,半固体)。7.废水好氧，厌氧活性污泥生物处理时BOD5：N：P分别为多少？好氧：100：5：1 厌氧： 100：6：18. 比较营养物质进入细胞的四种方式。1.被动扩散（推动力：浓度梯度） 2.促进扩散（载体蛋白的协助，推动力：浓度梯度）3.主动运输（耗能，逆浓度梯度，有载体蛋白，推动力：ATP放能） 4.基团转位（耗能，有载体蛋白）9. 按照微生物和氧的关系如何进行呼吸分类？每种呼吸类型属于哪种微生物？1.好氧呼吸：（1）好氧有机物呼吸（化能异养）（2）好氧无机盐呼吸（化能自养）2.厌氧呼吸：（1）厌氧有机物呼吸（化能异养）（2）厌氧无机盐呼吸（化能异养）10. 为什么水处理中都是先异养菌脱碳再由自养菌脱氨？(1)自养菌反驯化，利用有机物，不再利用氨氮(2)有机物为主使自养菌生长慢竞争不过异养菌(3)异养菌分解蛋白质等产生的氨再被自养菌利用1.什么是生态系统和生态系平衡？生态系统：1.生物：植物、动物、微生物。2.非生物：环境条件生态平衡：即使有外界干扰，生态系统一般也能通过自行调节的能力恢复到原来的稳定状态2.什么是土壤自净和土壤修复？土壤自净：土壤对施入一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解的能力，通过各种物理、化学过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程。土壤修复：利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，恢复土壤的天然功能。3.空气污染的指示和指示菌？以空气中细菌总数为5001000个以上作为空气污染指示。指示菌：绿色链球菌。4.水体自净及其过程：水体自净自然净化水体自净过程：1物理作用：有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底2.生物作用： 溶氧 溶解氧 好氧菌好氧菌有机物降解 厌氧菌 自然溶氧 藻类产氧5.衡量水体污染和自净的指标：水体外观、化学指标、生物种类等。 P/H指示与BIP指数 P（光合自养微生物） H（异养型微生物）BIP=H/（P+H）*100%。6.水体自净指标综合应用污化系统：污化系统将污水体划属为不同的污染带类型：1.多污带：BIP60100 ,暗灰色 ,臭 ,有气泡。2.中污带：BIP2060 ，水体灰色，半厌氧状态，有机物减少，有臭味，有泡沫和浮泥。3.中污带：BIP820，溶解氧浓度升高，藻类大量繁殖 水生植物出现，开始出现固着型纤毛虫。4.寡污带：BIP08，有机物全部无机化，H2S消失，自净过程基本完成，细菌极少。7.总大肠菌群（CFU）：一群兼性厌氧的、无芽孢的革兰氏阴性杆菌。8.水体富营养化的限制因素：无机氮N300mg/m3 总P为20mg/m3 会引起水体富营养化水体富营养化藻类大量生长，产生大量有机物异养型微生物降解有机物，消耗溶解氧厌氧微生物生长不彻底降解，产生H2S ，CH4，导致水体有难闻气味鱼类，好氧微生物大量死亡，出现大量沉淀物和异常颜色。（淡水水华 ；海水赤潮）1.有机污染物的生物净化机理：本质：微生物转化为无机物依靠：1.好氧分解（异养细菌，主力军） 原理：好氧有机物呼吸。2.厌氧分解（厌氧细菌） 原理：发酵，厌氧无机盐呼吸2.多糖污染物，油脂的降解途径3.芳香烃物质相同的后半段降解途径 4.流花细菌、硫磺细菌、硫化作用、自然界中硫循环过程：硫化细菌（氧化亚铁硫杆菌）：为革兰氏阴性菌 可以氧化H2S,S,硫代硫酸盐，亚硫酸盐多半在细胞外积累硫，有些菌株也可在细胞内积累硫硫磺细菌：将硫化氢氧化为硫、并将硫粒积累在细胞内的细菌， 只能催化H2SS 2 H2S + O2 2H2O + 2S +能量。硫化作用：在有氧条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为元素硫，再进而氧化成硫酸。自然界中硫循环过程：陆上火山爆发，使地壳和岩浆中的硫以H2S、硫酸盐和SO2的形式排入大气。海底火山爆发排出的硫，一部分溶于海水，一部分以气态硫化物逸入大气。陆地和海洋中的一些有机物质由于微生物分解作用，向大气释放H2S。海洋波浪飞溅使硫以硫酸盐气溶胶形式进入大气。 陆地植物可从大气中吸收SO2。陆地和海洋植物从土壤和水中吸收硫。吸收的硫构成植物本身的机体。植物残体经微生物分解，硫成为H2S逸入大气。 大气中的SO2和H2S经氧化作用形成硫酸根,随降水降落到陆地和海洋。SO2和硫酸根还可由于自然沉降或碰撞而被土壤和植物或海水所吸收。由陆地排入大气的SO2和硫酸根可迁移到海洋上空，沉降入海洋。同样，海浪飞溅出来的硫酸根也可迁移沉降到陆地上。陆地岩石风化释放出的硫可经河流输送入海洋。水体中硫酸盐的还原是由各种硫酸盐还原菌进行反硫化过程完成的。在缺氧条件下，硫酸盐作为受氢体而转化为H2S。5.铸铁管道被腐蚀和阻塞的原理：阻塞原理：铸铁管道中，常常生活着大量的铁细菌，而水管中有酸性水将铁转化为溶解性的二价铁，铁细菌就转化二价铁为三价铁（铁锈）并沉积于水管壁上，越积越多，导致阻塞水管。腐蚀原理：在铸铁水管中，如果存在硫酸盐，管的底部则常因缺氧而被还原为硫化氢，硫化氢上升到污水表层或逸出空气层，与污水表面溶解氧相遇，硫化细菌或硫细菌将硫化氢氧化为硫酸，再与管道顶部的凝结水结合，使铸铁管道被腐蚀。1.污水生物处理的基本原理: .生物絮凝：具有荚膜和黏液层的细菌相互粘连形成菌胶团，菌胶团之间粘连形成污泥絮体。 .生物吸附:发生在微小粒子表面的一种物理化学作用过程，可去除30%90%的重金属离子 .生物氧化: 大分子有机物质(微生物胞外酶)可溶性的有机小分子物质进入微生物细胞内1.被氧化分解释放能量；2.转化成生物体的组成物质 .沉淀作用：经过活性污泥处理过的污水必须进行泥水分离上清液则是污水生物处理系统的最终出水2.活性污泥与好氧生物膜：（1）活性污泥：由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物与污水中的有机和无极固体物质混凝交 织在一起，形成的絮状体或称绒粒。（2）好氧生物膜：由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物黏附在生物滤池滤料上或黏附在生物转盘盘面上的一层黏性、薄膜状的微生物混合群体3.活性污泥法的基本流程： 空气 进水曝气池二次沉淀池出水 回流污泥 剩余污泥活性污泥法体系包括：1.生物反应器（曝气池）（核心） ；2.二沉池； 3.污泥回流系统 ；4.空气扩散装置（曝气池底部，提供氧气，搅拌状态）。4.好氧生物膜法中的微生物种类及其功能：1.生物膜生物：以菌胶团为主，净化和降解的作用。2.生物膜面生物：固着型纤毛虫和游泳型纤毛虫，起促进滤池净化速度，提高成体效率的作用3.滤池扫除生物：轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕等，起去除滤池内的污泥，防止污泥积聚和堵塞的功能。5.污泥膨胀预防与控制对策：污泥膨胀概念：菌胶团疏松，体积膨胀，沉降性能变差预防：1.设调节池控制高负荷冲击；2.控制溶解氧（浓度在34mg/L）；3.调节废水的营养配比，尽量逼近BOD5:N：P=100:5:1 补N尿素或含量高的污泥消化池上清液；补P磷酸钠；4.改革工艺：将活性污泥法改为生物膜法控制：1.调整溶解氧；2.调整剩余污泥放放量和回流量；3.调整进水量；4.调整污泥负荷率；5.投加药剂（干污泥）6.活性污泥法处理污水中菌胶团细菌和原生动物的作用：（1）菌胶团细菌的作用：1.对有机物进行吸附和氧化分解；2.为原生动物和微型后生动物提供良好的生产环境；3.为原生动物提供附着场所；4.具有指示作用。（2）原生动物的作用：1.指示作用：原生动物交替规律 ； 原生动物种类反应水质；恶劣环境下形成肥囊。2.净化作用：吃浮游颗粒和游离细菌；3.促进絮凝和沉淀作用。7.原生动物与出水水质的关系：（1）指示作用：微型后生指示动物有线虫、轮虫等；环境恶劣时会形成休眠体；还可判断活性污泥的成熟程度。（2）净化作用：因为原生动物大多可吞噬有机物。（3）促进絮凝与沉淀：主要靠菌胶团细菌，但有些需要靠原生动物。（4）促进二沉池的泥水分离。8.厌氧活性污泥处理废水的原理和过程：(1)原理：1.水解阶段； 2.发酵阶段 ；3.产乙酸阶段； 4.产甲烷阶段。(2)流程： 37 气柜废水调节池热交换器厌氧活性污泥反应器沉淀池剩余污泥 回流污泥 | 9.比较好氧处理和厌氧处理的优缺点：（1）厌氧优点（好氧缺点）：产生的沼气可用于发电或作为能源，对营养需求量少，产生污泥量少运行费用低。（2）厌氧缺点（好氧有点）：1.出水的有机物浓度高于好氧处理；2.对温度比较敏感；3.对有毒物质更敏感；4.初次启动过程缓慢，处理时间长；5.处理过程中产生臭气和有色物质。1.微生物脱氮的原理：（1）好氧硝化：硝化细菌（亚硝化细菌，硝化细菌）；NH3NO2负NO3负；最适PH为7.58.0。（2）缺氧反硝化：反硝化细菌； NO3负N2；C源：补充投加易于降解的C源有机物 用乙醇。2.脱氮过程中常见问题：（1）先脱碳再脱氮，硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物，有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速，硝化菌氧利用不足生缓慢。（2）硝化脱氮世代周期太长，容易从活性污泥系统中被洗掉。解决方法：1挂生物膜或投加悬浮填料；2定期投菌。（3）硝化脱氮时有时需要补碱（NaHCO3）。原因：硝化作用消耗碱NH3，水PH下降。3.除磷的原理和化学机制：（1）原理：依靠聚磷菌聚磷，再从水中除去这些细菌。（2）化学机制：厌氧释磷，好氧吸磷。氮，磷浓度高：水体富营养化4.消毒的方法及原理：饮用水的消毒方法：1.物理方法：紫外线，超声波，加热煮沸。2.化学方法：加氯，臭氧，重金属离子等化学药剂。5.污水的三级处理步骤？各部分发生的反应及特点：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。1.一级处理：除去废水中的沙砾及大的悬浮物 30%的COD2.二级生物处理：去除可溶性的有机物 除去70%90%以上的COD BOD5去除905以上（经二级处理25%N，19%P合成细胞物质）3.深度处理：脱氮除磷 1.细菌数量生长曲线说明各个生长时期及在废水中的应用：（1）停滞期：曲线平坦稳定，因为细菌繁殖极少。迟缓期长短因素种、接种菌量、菌龄以及营养物质等不同而异，一般为14小时。此期中细菌体积增大，代谢活跃，为细菌的分裂增殖合成、储备充足的酶、能量及中间代谢产物。（2）对数期：生长曲线上活菌数直线上升。细菌以稳定的几何级数极快增长，可持续几小时至几天不等（视