环境微生物学复习题 答案.doc

环境微生物学复习题一、名词解释：01、厌氧微生物：在无氧条件下才能生存的微生物。02、（好氧）生物膜：由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物粘附在生物滤池滤料上或生物转盘盘片上的一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。是生物膜法净化污水的工作主体。03、菌胶团：有些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式互相粘集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团，叫做菌胶团。菌胶团：细菌的荚膜物质，相互融合，连为一体，组成共同的荚膜，将多个菌体包埋其中，形成的一团胶状物。它是活性污泥絮体和滴滤池粘膜的主要组成部分。菌胶团中的菌体，由于包埋于胶质中，故不易被原生动物吞噬，有利于沉降。04、生物氧化：就是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。05、温和噬菌体：侵入相应宿主细胞后，噬菌体的基因组整合到宿主细胞的基因组上，随宿主细胞基因组的复制而同步复制，并不引起宿主细胞裂解的噬菌体称为温和噬菌体。 温和噬菌体：和寄主细胞同步复制，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。06、反硝化作用：在缺氧条件下，硝酸盐被还原为氮气的过程。07、选择性培养基：一类抑制某些微生物生长并使需要的微生物生长繁殖的培养基。08、呼吸作用：也称为生物氧化作用，即在细胞内酶的作用下，将营养物质氧化并释放能量的过程。09、废水的可生物处理性：一是废水中是否有足够的微生物营养物质（BOD），以使其能生长足够量的微生物以净化（矿化）污水中的耗氧有机物和絮凝沉淀非生物营养物质。二是废水中微生物抑制剂（毒物）要低到不足以抑制微生物生命活动的水平，以保证处理过程中微生物具有足够的净化能力。10、微生物生态系统：微生物与周围的生物及非微生物共同构成的整体系统。11、化能异养型：主要依靠有机物生活的一类微生物，有机物既是碳源又是能源，自然界大多数有机物属于这种类型，该类微生物有腐生性、兼性寄生、专性寄生。 化能异养微生物：是一群依靠氧化有机物产生化学能而获得能量的微生物。它们包括绝大多数的细菌、放线菌及全部的真菌。12、培养基：根据微生物的营养要求，将各种营养物质按一定比例配制而成，用以培养微生物的基质。13、生物固氮：是指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程，生物界中只有原核生物才具有固氮能力。 固氮作用：在固氮酶的作用下，固氮微生物把分子氮转化成氨，进而合成有机氮化合物，称为固氮作用。14、活性污泥：由细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的具有很强吸附分解有机物的能力和良好的沉降性能的絮状体颗粒。 活性污泥：多种好氧及兼性厌氧微生物与污（废）水中的有机和无机固体混凝交织在一起形成絮状体或绒粒。15、菌种保藏：根据微生物的生理生化特点，选用优良菌种，最好是他们的休眠体，人工地创造适合休眠的环境条件，即干燥、低温、缺氧和养料等，使微生物的代谢活动处于最低状态，但又不至于死亡，以达到保藏的目的。二、问答题：1、试述原核微生物和真核微生物（eukaryote）的主要区别。答：（1）细胞大小：原核细胞：较小（通常直径2um）；真核细胞：较小（通常直径2um）。（2）细胞核：原核生物：细胞不具核膜，无核仁，只有核区，称为原核(Nucleoid)。真核生物：细胞有一个明显的核，染色体位于核内，核外有一层核膜包围，有核仁。（3）细胞器：原核细胞：无细胞器。真核细胞：有各种细胞器(叶绿体、线粒体、高尔基体)。（4）核蛋白体：原核细胞：核蛋白体为70S；真核细胞：核蛋白体为70S和80S两种。其中细胞器内的核蛋白体为70S ，细胞质中的为80S。（5）细胞壁：原核细胞：纤维素、几丁质；真核细胞：肽聚糖。（6）繁殖方式：原核细胞：无性生殖；真核细胞：无性生殖、有性生殖。2、单细胞微生物典型生长曲线可分为几期？各有何特点？在微生物的培养过程中，如果要缩短其生长的延滞期，可以在菌种、培养基和其它方面采取哪些措施？ 答：单细胞微生物典型生长曲线可以分为四个时期：延滞期、对数期、稳定期和衰亡期。 下面按四个时期分别进行介绍：（1）停滞期：少量细菌刚接入一定量的新鲜液体培养基中，并不立即生长繁殖，需要有一个适应过程（产生适应酶）。此时细胞物质开始增加，但数量不增加或增加很少。（2）对数期（指数期）：细菌的生长速度达到最大，细菌数以几何级数增加，在生长曲线上呈直线关系。 处于对数期的细菌，得到丰富的营养，代谢活力最强，细菌旺盛生长。此时的细菌比较整齐（群体内比较一致）健壮。对不良环境条件的抗性也比较强。（3）稳定期：由于对数期的细菌迅速生长繁殖，消耗了大量的营养物质，同时代谢产物的大量积累对细菌本身产生毒害作用；另外，pH、溶解氧、氧化还原电位等条件也变得不利。结果造成细菌的生长速率逐渐下降，甚至到零。 在稳定期，细菌总数达到最大，新生数与死亡数大致相等，保持动态平衡。此时的细菌开始积累贮存物质，芽孢菌形成芽孢。（4）衰亡期：营养物质被耗尽，细菌进入内源呼吸阶段（微生物消耗自身的贮存物质进行呼吸）。有害物质大量积累，不利于细菌的生长繁殖，此时，死亡率增加，活菌数减少。细菌常出现畸形或衰退型。 延滞期的长短取决于这些因素：遗传特性、接种量、菌龄、营养等。可以通过改变单细胞微生物的遗传特性、调整适合的培养基、扩大接种量、用对数期细菌接种等方法缩短其生长的延滞期。3、试述微生物在自然环境氮素循环中的作用。答：1.蛋白质水解与氨基酸转化；2.尿素的氨化；3.硝化作用 ；4.反硝化作用；5.固氮作用。4、什么叫水体自净？有机污染物排入河流后，在排污点下游形成的一系列连续的污化带一般分几部分？简要说明各部分的BOD、溶解氧及微生物种类特征。 答：水体自净：河流接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的和水生物(微生物、动物和植物)等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态，叫作水体自净。 沿着河流方向形成一系列连续的污化带：多污带、中污带、中污带和寡污带，这是根据指示生物的种群、数量及水质划分的。 河流污化带组成： 多污带：BOD高，溶解氧含量极低（或无），细菌数量大，种类多，以厌氧菌和兼性厌氧菌为主，如颤蚯蚓。 a-中污带：BOD减少，有悬浮物，溶解氧含量少，细菌以厌氧菌和兼性厌氧菌为主，如颤蚯蚓。 b-中污带：BOD减少，悬浮物少，溶解氧含量升高，细菌数量减少，以需氧菌及浮游生物为主，如轮虫、浮游甲壳动物。寡污带：BOD极少，悬浮极少，溶解氧含量恢复正常，细菌数量大大减少，以需氧菌及浮游生物为主，如鱼腥藻、轮虫、浮游甲壳动物。5、在废水处理过程中，厌氧处理法相对于好氧处理法有哪些优缺点。答：好氧处理与厌氧处理的区别主要有如下几方面：（a）起作用的微生物群不同。好氧处理是由好氧微生物和兼性微生物起作用的；而厌氧处理是两大类群的微生物起作用，先是厌氧菌和兼性菌，后是另一类厌氧菌；（b）产物不同。好氧处理中，有机物被转化为CO2、H2O、NH3 或NO2-、NO3-、PO4-、SO42-等，且基本无害，处理后废水无异味；厌氧处理中，有机物被转化为CH4、NH3、胺化物或氮气、H2S 等，产物复杂，出水有异臭；（c）反应速率不同。好氧处理由于有氧作为受氢体，有机物分解比较彻底，释放的能量多，故有机物转化速率快，处理设备内停留时间短，设备体积小。厌氧处理有机物氧化不彻底，释放的能量少，所以有机物转化速率慢，需要时间长，设备体积庞大；（d）对环境要求条件不同。好氧处理要求充分供氧，对环境条件要求不太严格。厌氧处理要求绝对厌氧的环境，对环境条件（如pH 值、温度）要求很严。6、评价饮用水的质量时，为什么把大肠杆菌数作为重要测量指标？我国卫生部门对自来水的微生物总菌量和大肠杆菌量有何规定？答：大肠菌群被选作致病菌的间接指示菌的原因是：大肠菌群是人肠道中正常寄生菌，生理习性与肠道病原菌类似，数量最大，对人较安全，在环境中的存活时间与致病菌相近，而且检验技术较简便，因而被选中，一直沿用至今。 在我国规定1L生活饮用水中的总大肠菌群数在3个以下。在我国规定1ml生活饮用水中的细菌菌落总数在100个以下。7、病毒繁殖分为几个阶段，各个阶段的主要过程如何？ 答：各类病毒的繁殖过程基本相似，以E.coli T系列噬菌体为例，可分成以下五步：（1）吸附：病毒吸附于敏感细菌（E.coli细胞）表面的受体上（特定部位）。（2）侵入：噬菌体通过水解破坏细胞壁，DNA进入。（3）复制：细菌自身的DNA被破坏，病毒借助于细菌的合成机构，为自己工作，即复制噬菌体的DNA和其他结构。（4）装配（聚集）：病毒的DNA和蛋白质等在细菌体内装配成一个完整的大肠杆菌噬菌体。（5）宿主细胞裂解和成熟噬菌体粒子的释放：噬菌体粒子成熟后，导致宿主细胞破裂，释放出噬菌体，101000个（平均为300个）。释放出的新的病毒粒子又可去感染新的宿主细胞。8、举例说明日常生活中的防腐、消毒和灭菌及其原理。9、活性污泥法是应用最广的污水生物处理技术，说明活性污泥系统处理污水的机制。剩余活性污泥回流污泥二次沉淀池废水曝气池初次沉淀池出水空气 废水从池的一端进入，从另一端流出。在曝气池的起端，回流的活性污泥与废水立刻得到充分混合。活性污泥将大量吸附废水中有机物，使曝气池混合液中的有机物不断被氧化同时微生物细胞不断合成。在二次沉淀池中，一部分活性污泥回流，剩余活性污泥将被处理。10、试述自然界清洁淡水水体中主要存在的微生物营养类型，并用微生物生态学原理简要说明。答：自然界清洁淡水水体中主要存在的微生物营养类型：光能自养型微生物、化能自养型微生物。（1）光能自养型微生物。光能自养型微生物具有光合色素，能够利用光作为能源，利用CO2作为碳源，以无机物作为供氢体来还原CO2，合成细胞物质。藻类、蓝细菌和某些光合细菌(红色硫细菌、绿硫细菌)都是光能自养微生物。（2）化能自养型微生物。化能自养型微生物的能源来自无机物氧化所产生的化学能，CO2 (或碳酸盐)作为碳源，无机物作为供氢体。硝酸菌、亚硝酸菌、硫化细菌、铁细菌等都是化能自养微生物。11、简述有机污染物好氧微生物处理的基本原理。答：在有氧的条件下，有机污染物作为好氧微生物的营养基质而被氧化分解，使有机物的浓度下降而微生物量增加。由于有机污染物结构和性质的不同，好氧微生物的优势种群组成和数量也相应地发生变化。有机污染物好氧微生物处理的过程为：大分子的有机污染物首先在微生物产生的各类胞外酶的作用下分解为小分子有机物，进而被好氧微生物继续氧化分解，通过不同途径进人三羧酸循环，最终被彻底分解为二氧化碳、水、硝酸盐和硫酸盐等简单的无机物。12、水体富营养化会给生态环境和人类造成多方面的危害，因此水体富营养化的防治具有重要意义。造成水体富营养化的可能原因有哪些？你认为采取哪些措施和方法可以有效地控制水体富营养化的发生？答：由于某些因素，特别是人类的活动，使营养物质（氮、磷等）大量进入水体，促使水体中的藻类过量繁殖，造成水体出现富营养化。在淡水水体中称为“水华”，在海水中为“赤潮”。在水体中，一般氮和磷是藻类生长的限制因子，当氮和磷的浓度增加，就会造成藻类的大量繁殖。与富营养化有关的藻类主要是蓝藻中的微囊藻属、腔球藻属和鱼腥藻属等。 富营养化的危害： 1.消耗溶解氧，造成水体缺氧，鱼类等无法生存； 2.藻类分泌有毒物质，死亡腐败等，影响水质； 3.改变水体生态系统，引起生物群落的演替。控制水体富营养化：最根本的措施是加强对水体生态环境的管理，制定法规，对污水排放一定要严格控制，一般应达到二级处理排放标准，并应逐渐达到深度(三级或接近三级)处理标准，以降低引起水体富营养化的限制性因子氮和磷的作用强度。水体富营养化治理：1.化学药剂控制法：对于水体面积小的水域、蓄水池、池塘等是很适用的。硫酸铜对蓝藻尤为有效。2.破坏水体的分层：可以通过人工搅动破坏水体的分层现象，来控制藻类生长。强烈通气达到搅动的目的。3.藻类的生物学控制：（1）利用藻类病原菌控制藻类生长。（2）利用病毒控制藻类的生长。4.藻类的生态学控制：生态防治法是指运用生态学原理，利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动的过程，以达到去除营养元素的目的。5.工程控制措施：通过工程措施控制水体富营养化的方法，包括底泥沉积物的挖掘、水体深层曝气、引水稀释以及在底泥表面敷设固定层等。水体富营养化的防治：防止天然水体富营养化的根本措施是将各种污水和废水中的氮和磷的排放量控制在低水平。加强对水体富营养化的研究，探索其发生的机理，及时预报，减少对人类生活和生产的损失。13、现有的废水处理工艺大都是对水体自净作用的加强。试述河流在接纳污水后的自净过程，并讨论河流自净过程对污水处理的指导意义。答：水体自净过程大致如下：污染物排入水体后被水体稀释，有机和无机固体物沉降至河底，水体中好氧细菌利用溶解氧把有机物分解为简单有机物和无机物体中的溶解氧逐渐恢复自净过程完成。水体自净过程大致经历如下几个阶段：有机污染物排入水体后被水体稀释，有机和无机固体物沉降至河底。水体中好氧细菌利用溶解氧把有机物分解为简单有机物和无机物，并用以构建自身有机体，水中溶解氧被大量消耗而急速下降以至为零，此时鱼类绝迹，原生动物、轮虫、浮游甲壳动物死亡，厌氧细菌大量繁殖，对有机物进行厌氧分解。有机污染物在微生物代谢作用最终被矿化，生成CO2、H2O、PO43-、NH4+和H2S等，而NH4+和H2S等有可在硝化细菌和硫化细菌作用下，进一步被氧化为稳定的NO3-和SO32-。随着水体的自净，有机物成为水体微生物生长繁殖的限制性因素，再加上诸如阳光照射、温度、pH值和毒物等其他生态因子的变化，以及生物的拮抗作用，使前一阶段大量繁殖的细菌死亡，溶解氧上升，水质变清，高等水生动物重新出现，水体恢复到污染前的状态和功能，自净过程完成。如果我们能够科学有效地利用河流的自净功能，就可以降低水体的污染程度，使有限的水资源发挥最大的效益，包括经济效益、社会效益、环境效益等。14、土壤自净的定义、原理，与污水处理的关系。答：土