《环境工程微生物学》环境因素对微生物生长的影响

1、环境因素对微生物生长的影响一般来说无芽孢的细菌在水中加热到100迅速死亡。（一）高温杀菌的机理提问：？1）蛋白质、核酸变性2）细胞膜溶解细胞膜中的脂类在高温作用下溶解，“失血过多”一、温度的影响1.高温的影响（二）影响高温杀菌的因素细菌的种类、含水量、芽孢有无、以及湿热或干热 1）细菌种类如2）含水量细菌细胞含水量高的更容易被杀死。？蛋白质的凝固温度（）蛋白质含水量分子层次现象蛋白质的凝固温度与含水量有关。水是热的良导体3）芽孢不同芽孢菌高温耐受能力比较表4）湿热与干热 湿热水蒸汽 干热 热空气 蒸汽灭菌锅烘箱121 2030min160170 2h灭菌湿热灭菌温度低时间短提问：？保水（热空气

2、蒸发蛋白质水分）；蒸汽冷凝放热；凝水热传导能力强于空气；2.适宜温度提问：为什么会存在适宜温度？酶的活性根据细菌适宜温度的不同，可将细菌分为四大类，嗜冷菌嗜中温菌嗜热菌嗜超热菌。不同耐温细菌的生长适宜温度废水中的细菌一般都是嗜中温菌，最适温度 多在30左右，嗜冷菌和嗜热菌占少数。3低温低温细胞结冻最适温度下限进入休眠状态提问：？酶活性降低，导致代谢、遗传普遍停滞；冰渣导致细胞膜破裂，失“血”过多膜细胞流动性变差 。一旦获得适宜温度，即可恢复活性提问：细胞内外冻结易导致死亡，原因何在？嗜中温菌（耐冷喜温）一般在5以下处于休眠状态，因此通常实验室用冰箱的4冷藏温度保藏细菌或甘油、石蜡冷冻保存 菌种

3、？低温下冷藏的食物变质嗜冷细菌（或霉菌）的最适宜温度在515之间。 具备低温活性酶 细胞质膜含有大量的不饱和脂肪酸，在低温下能保持半流动性，使之能有效地集中必需的营养物质。提问：嗜冷细菌的秘密武器是什么？二、pH的影响大多数细菌最适环境pH为68，可生存的pH范围在410之间。研究表明细胞内部由于细胞膜的屏蔽作用、磷酸盐缓冲及细菌能动的调节，pH一般都保持中性，环境的pH难以影响细胞内的pH变化。提问：外界的pH变化如何对细菌产生影响？1. 影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性从而影响营养物的正常吸收与转运2.影响营养物的解离与吸收主要影响一些极性营养物如脂肪酸、氨基酸以乙酸的吸收为例细菌表面带有

4、电荷，如“”某些细菌，例如氧化铁硫杆菌和其他极端嗜酸茵，需在酸性环境中生活，其最适pH为3，在pH为15时仍可生活。 各种工业废水通常设前调节池，维持曝气池pH7左右。事实上，净化污(废)水的微生物适应pH变化的能力比较强，pH在6.58.5均可不加调节。三、氧化还原电位（ORP)提问：什么是氧化还原电位？某物质与氢电极构成原电池时的电压高低,反映物质氧化性强弱。提问：pH7.0，30条件下饱和Fe3+溶液中测得的电压值为0.771,该值代表什么？Fe3+/Fe2+ 的氧化还原电位为+0.771通常如何测定水样的氧化还原电位？pH测定仪mv档，其中一个惰性的铂丝电极与一个参比电极（如甘汞电极）

5、提问：影响水样氧化还原电位的因素有哪些？氧化性物质（主要是氧气浓度）与还原性物质（有机物、H2S等）的含量好氧活性污泥法控制在200600mV是正常的提问：过低过高如何调节？改变曝气力度 厌氧污泥或污水处理系统应控制在在100200mV过高，将不利于厌氧细菌的生长，应改进工艺降低水中溶解氧量。应用四、干燥细菌基本上是生活在水中的生物。提问：环境中过于干燥细菌如何生存？（在不受热和其它外界因素干扰下）干燥细胞将处于长期休眠状态用干燥法防止食物腐败（细菌滋生）如方便面、干果、肉干、葡萄干等。用干燥法来保存细菌，如将细菌放置在干燥的沙土中可以长期保存。一旦提供潮气则会很快复活。10%NaCl NaC

6、l半透性水分子自由通过，其余分子扩散速度受限五渗透压 是不同溶液被半透膜隔离开时，由于膜半透性及两侧水分子浓度差异形成的水压 。有半透膜左水分子净通量0 右侧液位，直至平衡没有半透膜液位不变，盐扩散V水扩散V 衡量方法：通常以一定浓度溶液与纯水间形成的渗透压作为该溶液的渗透压 提问：水将从 渗透压一方流向 渗透压的一方？低、高渗透压可影响细菌生存：1.相同渗透压溶液中细菌细胞内水含量稳定，细菌生活得最好。等渗透压溶液0.85的食盐(NaCl)溶液（生理盐水）。常作为进行细菌稀释分离的稀释液。2.高渗透压溶液中提问：哪些是高渗透压溶液？细菌会发生什么现象？浓溶液；质壁分离反用之防腐（细菌滋生）如

7、用530%的盐水腌咸菜、咸鱼，用6080%的糖溶液做蜜饯等。海洋对各种病原菌（淡水菌）的杀灭高含盐废水（如油田采出水）难于生物处理的原因 提问：如何解决？冲稀;防垢剂;细菌基因改造；3.低渗透压溶液提问：细菌于其中会如何？如纯水外界大量水流入细菌细胞内，细胞膨胀，甚至破裂。 综合以上几点，在微生物实验室中稀释菌液，应该用生理盐水（0.85%）(除非稀释后马上就用的可以用无菌的蒸馏水。)六光线 1.阳光提问：通常细菌在阴暗环境中能够更好的生长，原因？包括阳光和灯光紫外线（波长0.1400nm）一般细菌在紫外线下照射5min即能被杀死，芽孢则需10min。紫外线波长在260nm左右者杀菌力最强提问

8、：杀菌机理？蛋白质和核酸变性（一）紫外灯(低压水银灯)2.灯光杀菌的光源254nm的紫外光缺点穿透性很弱甚至于不能透过普通玻璃，因此只作为容器的表面杀菌，或无菌室中的空气杀菌。实验室使用 （二）X-射线、射线(不带电)来源铱, X-射线10-30.1nm 钴、镭, 射线10-6nm 特点高能量，穿透力强已经开始被用于油田注水杀细菌(腐蚀性细菌)。杀菌机理？高能量激发水分解产生O自由基或H2O2等强氧化剂 优缺点？一次性投资较大，但使用时成本较低，杀菌效果稳定 射线 射线 射线穿不透七.超声波提问：超声波？超过人的听觉能力上限20千Hz（波长小于1.6cm)的声波(B超)人工来源振动头几乎所有的

9、细菌体都能被超声波所破坏，但敏感程度各有不同。* 超声波的杀菌（或细胞破碎）的机理？八化学药剂指对细菌有抑制作用的药剂（对细菌生长有利的药剂被归于营养物）1.无机药剂（一）重金属提问：机理？与酶的SH结合，使酶变性低浓度时可作为细菌的营养物，高浓度则对细菌产生抑制。 1）铜 硫酸铜对真菌和藻类的杀伤力比细菌强。常用硫酸铜与石灰配制成的波尔多液，在农业上可用以防治某些植物病毒。提问：在远距离取水样作检测时，一般1L混合液中加10ml质量浓度为1gL的硫酸铜，原因何在？抑制携带过程中微生物的呼吸，尽量保持水质不变。（二）氧化剂与酸碱提问：机理？氧化细胞膜穿孔0.1的高锰酸钾溶液常用于消毒公用茶具和

10、水果、皮肤。漂白粉、液氯、臭氧、三氯异氰尿酸常用于饮水或游泳池水的消毒。醋酸、石灰乳（生石灰：水1： 48 可有效地消毒粪便和其它排泄物）2.有机药剂（一）醇（中效）提问：机理？（对人轻脱水、损害胃粘膜重神经抑制呼吸、心跳衰竭）对微生物脱水剂和脂溶剂 可使蛋白质脱水、变性，溶解细胞质膜的脂类物质，进而杀死微生物机体。1）乙醇体积分数为7080的乙醇杀菌力最强。乙醇浓度过低或过纯杀菌力差；提问：过纯？差提示：革兰氏染色（95乙醇脱色）可使细胞表面迅速失水，表面蛋白质沉淀变性形成一层致密薄膜，阻止乙醇分子进入菌体内，故杀菌差。2）甲醇 甲醇杀菌力差，对人有毒，不作杀菌剂。3）其它醇丙醇、丁醇及其他

11、高级醇的杀菌力均比乙醇强，但由于不溶于水，不作杀菌剂。在废水生物反硝化脱氮处理工艺中，缺碳源时常用甲醇作碳源。（二）甲醛（高效）甲醛是气体，质量浓度为370400gL的甲醛水溶液称为福尔马林，很有效的杀菌剂，是动物标本的防腐剂。其蒸气有强烈的刺激性，有杀菌和抑菌作用。可用福尔马林蒸熏、消毒厂房及无菌室，用量为每立方米空间10ml。机理？甲醛（-C=O）与酶蛋白质的氨基(一NH2)结合而干扰细菌的代谢机能。低浓度时是微生物的营养源。10gL的苯酚溶液在20min内可杀死细菌；3050gL的石炭酸溶液几min可杀死细菌甲酚的杀菌力比其他酚强几倍，难溶于水，易与皂液或碱液形成乳浊液，叫来苏水。医院中

12、常用。杀菌机理：使蛋白质变性、破坏细胞膜的通透性。（三）酚中介改变油与水的亲和力溶解改变细胞膜通透性，“失血”（“公关”糖衣炮弹）阳离子型洗涤剂（有机铵盐新洁尔灭、ABS）杀菌力强。非离子型的洗涤剂没有杀菌力。（四）表面活性剂目前使用的主要是阴离子型（烷基钠钾盐）的LAS(直链烷基苯磺酸钠)合成洗涤剂，它可被微生物降解。3）染料共同特征是具有共轭双键（C=N），对可见光具有选择吸光性 细菌蛋白质抑制剂，与蛋白质上的羧酸和核酸上的磷酸基结合，阻断细胞正常的代谢过程。紫药水就是1浓度的结晶紫溶液（可致癌）。细菌单染色（结晶紫）时浓度一般在0.15范围内。活性污泥微生物经长期驯化，能分解染料，净化印

13、染废水。4）抗生素 放线菌和霉菌所产生,能杀死其他微生物或抑制其生长的物质抗生素有广谱和狭谱之分 提问：什么是广谱、狭谱？广普遍氯霉素、金霉素、土霉素和四环素狭不普遍青霉素只能杀死或抑制革兰氏阳性菌，多粘菌素只能杀死革兰氏阴性菌，叫狭谱抗生素。抗生素对微生物的影响有以下四方面：抑制细胞壁形成青霉素抑制革兰氏阳性菌肽聚糖的合成，进而阻碍细胞壁合成；革兰氏阴性菌细胞壁的肽聚糖含量很低，因此只受到部分损伤菌体内部不断由于物质合成膨大，细胞壁不生长，菌体胀破。提问：青霉素对人体有害吗？为什么？本身没有。人和动物的细胞不具细胞壁，不含肽聚糖，所以不受青霉素的损害。提问：为什么打青霉素先作皮试？56人会有严重过敏反应（免疫系统自杀行为）破坏微生物的细胞膜多粘菌素中的游离氨基与革兰氏阴性菌细胞质膜中的磷酸根(P043)结合，损伤其细胞质膜。抑制蛋白质合成氯霉素、金霉素、土霉素、四环素、链霉素、卡那霉素、新霉素、庆大霉素、嘌呤霉素及春日霉素等都能与核糖体蛋白结合，抑制微生物蛋白质合成。同时，