2012年湖南大学环境工程专业试题(修改版)1

注：2004年开始考毒理学2012年湖南大学环境工程专业试题环境微生物考试试题填空题、是非题、名词解释都挺简单的大多数是考了的，回忆不起来了。问答题：微生物是怎样分类的？（其它都是历年试题）环境毒理学考试试题（2012）2011年湖南大学环境工程专业试题环境微生物考试试题名词解释（共15分，每题3分）温和性噬菌体：反硝化作用：质粒：好养活性污泥：水体自净：问答题（共30分每题10分）什么叫细菌的生长曲线？细菌的生长曲线可分为几个阶段？各阶段有何功能特点？在废水处理中如何应用？阐述活性污泥法处理水中产生活性污泥丝状膨胀的原因和控制方法。什么是芽孢？芽孢的特性有哪些？*（新情况，历年未考！）环境毒理学考试试题（2011）一．填空（每空1分，共10分）污染物在环境中的生物性迁移根据其表现形式可以分为生物浓缩、生物积累和生物放大。P14黄曲霉毒素是目前发现的最强的化学致癌物。P135对于带两个集团的苯环化合物，其毒性，基团位于对位的大于基团位于邻位的大于基团位于间位的。P65不同形态的汞，进入体内的主要途径不同，其吸收率主要取决于溶解度。P139射频电磁辐射的生物效应在强度大时主要是热效应。P189细胞膜上的亲水性孔道是由亲水性氨基酸构成的。P21二．名词解释生物半减期：指一种外来化合物在体内消除到原有浓度（或量）的一半所需要的时间。P81致死性合成：毒物与某种酶的底物相似，以至被代谢生成异常的中间产物，此产物成为生化链后几步某个酶的抑制剂，从而阻断中间代谢，造成生物化学损害，甚至生物死亡。P58ADI：即每日容许摄入量(acceptabledailyintake)，指人类终生每日摄入该外来化学物对人体不致引起任何损害作用的剂量。P50LD50：即半数致死剂量，指能引起一群动物的50%死亡的最低剂量蓄积系数：分次给受试物后引起50%受试动物出现某种毒效应的总剂量（以ΣLD50(n)表示）与一次给受试物后引起50%受试动物出现同一毒效应的剂量（以LD50(1)表示）的比值。P79毒性：有毒物质接触或进入机体后，引起生物体的易感部位产生有害作用的能力。P48问答题每题(7分，共28分)环境污染物吸收主要有哪几条途径？影响吸收的因素有哪些？P22*答：环境污染物吸收主要有消化道、呼吸道和皮肤三条途径。a.经消化道吸收，影响吸收的主要因素：①毒物的浓度；②毒物的性质、物理性状；③肠道蠕动情况；④胃肠道内是否有食物。b.经呼吸道吸收，影响吸收的主要因素：①毒物的形态；②毒物的浓度；③气溶胶和颗粒状物质颗粒的大小。c.经皮肤吸收，影响吸收的主要因素：①皮肤完整与否；②皮肤的部位；③毒物本身的理化性质；④毒物与皮肤接触的条件；⑤毒物的浓度。飘尘粒径大小及飘尘的载体作用对污染物的毒作用有什么影响？P193*答：（1）d>5um：95%被鼻腔阻留、气管吸附、被纤毛细胞清扫出来。（2）d<5um：进入支气管、肺的深部→纤毛上皮的摆动向外推送，咳出。（3）d<1um：①到达肺泡，在吞噬细胞的作用下，沉积在终末支气管壁和肺泡，并且随肺泡和支气管表面液体流动，1h后，90%向外移动排至咽部而被吞咽或咳出，被吞咽的飘尘将进入胃肠道；②到达肺泡壁，进入肺间质，随淋巴流动进入局部淋巴结；③易溶解的颗粒，进入血液，流到全身器官（80%d<um）；④不易溶解的颗粒，经肺部巨噬细胞的吞噬作用而得到清除。环境毒理学的研究对象、主要任务和主要研究方法分别是什么？P2-P4答：环境毒理学的研究对象：环境毒理学的研究对象主要是环境污染物（environmentalpollutant）。环境污染物主要是人类的生产和生活活动所产生的化学性污染物。此外研究对象还包括环境、微量元素和人体之间的密切关系，以及一些环境污泥因素，如噪声、射频电磁辐射、电力辐射等。环境毒理学的主要任务：①判明环境污染物和其他有害因素对人体的危害及其作用机理；②探索环境污染物对人体健康损害的早期检测指标，即用最灵敏的探测手段，找出环境污染物作用于机体后最初出现的生物学变化，以便及早发现并设法排除；③定量评定环境污染物对机体的影响，确定其剂量-反应（效应）关系，为制定环境卫生标注提供科学依据。环境毒理学的主要内容：以动物试验为主，包括体外试验和整体实验两种基本类型。但动物实验须与人群流行病学调查结果有机结合起来加以考虑。制定一个相对统一合理的毒理学评价程序有什么重要的实际意义？我国及国外制定的毒理试验程序一般包括哪几个阶段？P112*（新情况，非课后习题！！）四．简答题（每题3分，共15分）简述铬在环境中的变迁和在体内的代谢转化。P149*（新情况，非课后习题！！）简述土壤污染物在土壤中的迁移、转化规律。P16*简述物理学污染与化学性污染和生物学污染的区别。*实验题（10分）如何设计完成亚慢性毒性试验。P81湖南大学2000年招收攻读硕士学位研究生入学考试环境工程专业试题环境工程微生物学部分二、名词解释（28分，每题4分）灭菌：通过超高温或其他的物理、化学因素将所有微生物的营养细胞和所有的芽孢或孢子全部杀死。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集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团。水体自净：河流（水体）接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学和水生物(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。硝化作用：氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸，称为硝化作用。污泥驯化：在废水生物处理中，用含有某种污染物的废水筛选、培养来自其他废水的菌种，使他们适应该种废水，并具有高效降解其中污染物的能力的方法。互生关系：又叫原始合作关系，是指两种可以单独生活的微生物共存于同一环境中，相互提供营养及其他生活条件，双方互为有利，相互收益，当两者分开时各自可单独生存。酶：是由细胞产生，能在体内或体外起催化作用的一类具有活性中心和特殊构象的生物大分子。三、问答题（42分）什么叫细菌的生长曲线？细菌的生长曲线可分为几个阶段？在用常规活性污泥法处理废水时，一般应选择哪个阶段最为合适？为什么？（9分）答：是将少量的纯种单细胞微生物接种到一定容积的液体培养基后，在适宜的条件下培养，定时取样测定细胞数量。以细胞增长数目的对数做纵坐标，以培养时间做横坐标，绘制一条如图所示的曲线，即为细菌的生长曲线。细菌的生长曲线可分为停滞期（适应期或迟滞期）、加速期、对数期、减速期、静止期、衰亡期。其中由于加速期和减速期历时很短，所以把加速期并入停滞期，把减速期并入衰亡期。在用常规活性污泥法处理废水时，一般应选择生长速率下降阶段的微生物，即减速期、静止期的微生物。因为处于对数期的微生物生长繁殖快，代谢活力强，对有机物去除能力很高，因而对进水有机物浓度要求要高，导致出水中有机物浓度高，不易达到排放标准，而且处于对数期的微生物不易自行凝聚成菌胶团，沉降性能差，致使出水水质差。而处于静止期的微生物任然具有较强的代谢能力，去除有机物的效果好，而且处于静止期的微生物积累大量贮存物，强化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。细菌的呼吸作用的本质是什么？它可分为几种类型？各类型有何特点？（8分）答：细菌呼吸作用的本质是氧化和还原的统一过程。细菌的呼吸作用可分为发酵、好氧呼吸和厌氧呼吸三类。发酵的特点：有机物仅发生部分氧化，以它的中间代谢产物（即分子内的低分子有机物）为最终电子受体，释放少量能量，其余能量保留在最终产物中。好氧呼吸的特点：底物按常规方式脱氢，经完整的呼吸链（电子传递体系）传递氢，同时底物氧化释放出的电子也经过呼吸链传递给O2、O2得到电子被还原，与脱下的H结合成H2O，并释放能量（ATP）。无氧呼吸的特点：底物按常规脱氢后，经部分电子传递体系递氢，最终由氧化态的无机物（个别为有机物）受氢。检验饮用水时，为什么一般不直接测定致病菌，而检测指示菌？用发酵法监测饮用水中的大肠杆菌群数时，常分几步进行检测？每步的原理是什么？（9分）答：由于致病菌数量少，检测不方便，故选用和它相近的非致病菌作间接指示。指示菌应符合的条件：指示菌应与所检测的致病菌的相关形状相近，而且检测技术较简便。用发酵法检测饮用水中的大肠菌群数时，常用三步进行：①初步发酵实验：样品稀释后，选择三个稀释度，每个稀释度接种三管乳糖胆盐发酵管。36±1℃培养48±2h，观察是否产气。大肠菌群中的埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌数和克雷伯氏菌属在37℃能不同程度地分解乳糖产酸产气。②确定性实验：将产气发酵管培养物转种于伊红美蓝琼脂平板上，36±1℃培养18-24h，观察菌落形态。因为大肠菌群中的四类菌体在伊红美蓝培养基中的菌落特征各不相同，而加以区别。③复发酵实验：挑取平板上的可疑菌落，进行革兰氏染色观察。同时接种乳糖发酵管36±1℃培养24±2h，观察产气情况，有产酸产气者为有大肠菌群存在。什么叫活性污泥？活性污泥的结构与功能中心是什么？活性污泥净化废水的机理是什么？（8分）答：活性污泥(activesludge)是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包括细菌，原生动物和藻类等。其中，细菌和原生动物是主要的二大类。活性污泥的结构与功能中心是菌胶团。活性污泥的净化作用有类似于水处理工程中混凝剂的作用，同时又能吸收和分解水中溶解性污染物。试阐明用生物法处理废水对废水水质的要求？（8分）答：①好氧生物处理必须有充分的氧气供应。②酸碱度：对于好氧生物处理，pH应控制在6-9；对于厌氧生物处理，pH应控制在6.5-7.5。③温度：大多数细菌适宜的温度20-40℃。④有毒物质：废水中不能含有过多的有毒物质，多数重金属如锌、铜、铅、铬离子有毒性，某些非金属物质如:酚、甲醛、氰化物、硫化物也有毒性。这些有毒物质能抑制其他物质的生物氧化作用,废水中也不应含有过多的油类物质。⑤养料：微生物的繁殖必须要有各种养料，其中包括碳、氮、磷、硫，微量的钾、钙、镁、铁等和维生素。不同的微生物对每一种营养元素数量的要求是不同的。湖南大学2001年招收攻读硕士学位研究生入学考试环境工程专业试题环境工程微生物学部分名词解释（28分）活性污泥：微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包括细菌，原生动物和藻类等。其中，细菌和原生动物是主要的两大类。P223酶的活性中心：指酶蛋白分子中与底物结合，并起催化最用的小部分氨基酸微区。P79消毒：用物理、化学因素杀死致病菌（有芽孢和无芽孢的细菌），或者是杀死所有微生物的营养细胞或一部分芽孢。P137细菌菌落：由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。P32内源呼吸：外界没有供给能源，而是利用微生物自身内部贮存的能源物质进行呼吸。P104反硝化作用：兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原成氮气，称为反硝化作用。（厌氧条件）P210水体富营养化：是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，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。这种现象在河流湖泊中出现称为水华，在海洋中出现称为赤潮。P194问答题（42分）阐明革兰氏染色的步骤及其原理。（9分）P36答：革兰氏染色的步骤：①涂片，固定→②初染：滴加草酸铵结晶紫染色1-2min，水洗→③媒染：滴加革兰氏碘液（碘-碘化钾溶液）染色1-2min，水洗→④脱色：滴加体积分数为95%的乙醇，约45s后水洗→⑤复染：滴加番红染液染色2-3min，水洗并使之干燥→⑥镜检：革兰氏阳性菌呈紫色，革兰氏阴性菌呈红色。革兰氏染色的原理：①革兰氏染色与细菌等电点有关系：革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌低，因而革兰氏阳性菌带负电荷比革兰氏阴性菌多，它与草酸铵结晶紫的结合力大，用碘-碘化钾媒染后，两者等电位均降低，但革兰氏阳性菌等电位降低得多，故与草酸铵结晶紫结合得更牢固，对乙醇脱色的抵抗力强，草酸铵结晶紫、碘-碘化钾复合物不被乙醇提取，菌体呈紫色，而革兰氏阴性菌则相反，菌体呈红色。②革兰氏染色与细菌细胞壁有关：革兰氏阳性菌的脂质含量很低，肽聚糖含量高，革兰氏阴性菌则相反，因此用乙醇脱色时，革兰氏阴性菌的脂质被乙醇溶解，增加细菌细胞壁的孔径及其通透性，乙醇容易进入细胞内将草酸铵结晶紫、碘-碘化钾复合物提取出来，使菌体呈无色，革兰氏阳性菌由于脂质含量极低，而肽聚糖含量高，乙醇既是脱色剂又是脱水剂，使肽聚糖脱水缩小细胞壁的孔径，降低细胞壁的通透性，阻止乙醇分子进入细胞，草酸铵结晶紫、碘-碘化钾复合物被截留在细胞内而不被脱色，仍呈紫色。什么叫水体自净？可根据哪些指标、如何判断水体自净程度？（8分）P190答：河流（水体）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。衡量水体自净程度的指标：①P/H指数：P/H指数低，水体自净程度低；P/H指数高，水体自净程度高。当P/H指数恢复到原有水平时，则水体自净完成。②氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线：氧浓度昼夜差异小，水体自净程度低；氧浓度昼夜差异大，水体自净程度高。当氧浓度昼夜差异增大到最大值后又回到被污染前的原状态，则水体自净完成。试阐明用生物法处理废水时对废水水质的要求。（8分）P120答：①好氧生物处理必须有充分的氧气供应。②酸碱度：对于好氧生物处理,PH应控制在6-9；对于厌氧生物处理,PH应控制在6.5-7.5。③温度：大多数细菌适宜的温度20-40℃。④有毒物质：废水中不能含有过多的有毒物质，多数重金属如锌、铜、铅、铬离子有毒性，某些非金属物质如:酚、甲醛、氰化物、硫化物也有毒性。这些有毒物质能抑制其他物质的生物氧化作用,废水中也不应含有过多的油类物质。⑤养料：微生物的繁殖必须要有各种养料，其中包括碳、氮、磷、硫，微量的钾、钙、镁、铁等和维生素。不同的微生物对每一种营养元素数量的要求是不同的。详述纤维素的好氧分解和厌氧分解过程。（8分）P199答：试阐述过高或过低的pH值对微生物的不利影响。（9分）P答：①pH过低（pH=1.5），会引起微生物表面由带负电变为带正电，进而影响微生物对营养物的吸收；②过高或过低的pH还可影响培养基中有机化合物的离子化作用，从而间接影响微生物；③酶只有在最适宜的pH时才能发挥其最大活性，极端的pH使酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程，甚至直接破坏微生物细胞；④过高或过低的pH均降低微生物对温度的抵抗能力。纤维素酶纤维二糖酶纤维素纤维二糖葡萄糖糖酵解ATP好氧分解H2OCO2葡萄糖丙酮丁醇发酵丙酮+丁醇+CO2+H2厌氧发酵丁酸发酵丁酸+乙酸+CO2+H2三羧酸循环厌氧发酵湖南大学2002年招收攻读硕士学位研究生入学考试环境工程专业试题环境工程微生物学部分二、名词解释1、培养基：根据各种微生物的营养要求，将水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等物质按一定的比例配制而成的，用以培养微生物的基质，即培养基。P2、生物膜：生物膜主要由细菌的菌胶团和大量的真菌菌丝组成，其中还有许多原生动物和较高等动物生长。P3、菌胶团：有些细菌由于其遗传特性决定，细菌按照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。P4、污泥驯化：在工业废水生物处理中，用含有某些污染物的工业废水筛选、培养来自处理其他废水的菌种，使它们适应该种工业废水，并产生高效降解其中污染物能力的方法。P5、反硫化作用：土壤淹水、河流、湖泊等水体处于缺氧状态时，硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐和次亚硫酸盐在微生物的还原作用下形成硫化氢，这种作用就叫反硫化作用，也叫硫酸盐还原作用。P6、分批培养：是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定条件下完成一个生长周期的微生物培养方法。P7、水体自净：河流（水体）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。P三、问答题1、细菌的生长曲线可分为几个阶段？在用常规活性污泥法处理废水时，一般应选择哪个阶段最合适，为什么？(8分)P答：细菌的生长曲线可分为停滞期（适应期或迟滞期）、加速期、对数期、减速期、静止期、衰亡期。其中由于加速期和减速期历时很短，所以把加速期并入停滞期，把减速期并入衰亡期。在用常规活性污泥法处理废水时，一般应选择生长速率下降阶段的微生物，即减速期、静止期的微生物。因为处于对数期的微生物生长繁殖快，代谢活力强，对有机物去除能力很高，因而对进水有机物浓度要求要高，导致出水中有机物浓度高，不易达到排放标准，而且处于对数期的微生物不易自行凝聚成菌胶团，沉降性能差，致使出水水质差。而处于静止期的微生物仍然具有较强的代谢能力，去除有机物的效果好，而且处于静止期的微生物积累大量贮存物，强化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。2、什么叫灭菌？灭菌方法有哪几种？论述其优缺点？(8分)P答：灭菌是通过超高温或其他的物理、化学因素将所有微生物的营养细胞和所有的芽孢或孢子全部杀死。灭菌的方法有干热灭菌法和湿热灭菌法。与干热灭菌相比，湿热灭菌的穿透力和热传导都要更强，且在湿热时微生物吸收高温水分，菌体蛋白很易凝固、变性，灭菌效果好。3、细菌的呼吸作用的本质是什么？它可分为几种类型？各类型有何区别？(8分)P答：生物氧化的本质是氧化与还原的统一过程，是指细胞内一系列产能代谢的总称。生物氧化可分为发酵和呼吸，其中呼吸又可分为好氧呼吸和无氧呼吸。发酵的特点：有机物仅发生部分氧化，以它的中间代谢产物（即分子内的低分子有机物）为最终电子受体，释放少量能量，其余能量保留在最终产物中。好氧呼吸的特点：底物按常规方式脱氢，经完整的呼吸链（电子传递体系）传递氢，同时底物氧化释放出的电子也经过呼吸链传递给O2、O2得到电子被还原，与脱下的H结合成H2O，并释放能量（ATP）。无氧呼吸的特点：底物按常规脱氢后，经部分电子传递体系递氢，最终有氧化态的无机物（个别为有机物）受氢。4、什么叫活性污泥？活性污泥的结构与功能中心是什么？活性污泥净化污水的机理是什么？(8分)P答：活性污泥(activesludge)是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包括细菌，原生动物和藻类等。其中，细菌和原生动物是主要的二大类。活性污泥的结构与功能中心是菌胶团。活性污泥的净化作用有类似于水处理工程中混凝剂的作用，同时又能吸收和分解水中溶解性污染物。5、有机物的沼气发酵三阶段理论内容是什么？甲烷可通过哪些途径形成？(9分)P答：有机物的沼气发酵三阶段理论内容：液化阶段、产氢产酸阶段、产甲烷阶段。甲烷形成的途径主要有：有机物的甲烷发酵等。湖南大学2003年招收攻读硕士学位研究生入学考试环境工程专业试题环境工程微生物学部分三、名词解释（30分，每题3分）1、质粒：细菌细胞内一种自我复制的环状双链DNA分子，能稳定地独立存在于染色体外，并传递到子代，一般不整合到宿主染色体上。P1142、菌落：由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。P323、反硝化作用：兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原成氮气，称为反硝化作用。P3104、水污染指示生物：在一定水质条件下生存，对水体环境质量的变化反应敏感而被用来监测和评价水体污染状况的水生生物。P5、拮抗作用：共存于同一环境中的两种微生物，甲方对乙方有害，乙方对甲方无任何影响。一种微生物在代谢过程中产生一些代谢产物，其中有的代谢产物对一种或一类微生物生长不利，或者抑制或者杀死对方，这种微生物与微生物之间的对抗关系就叫偏害关系，亦称拮抗关系。P6、污泥驯化：在废水生物处理中，用含有某种污染物的废水筛选、培养来自其他废水的菌种，使他们适应该种废水，并具有高效降解其中污染物的能力的方法。P7、EMP途径：指在无氧条件下，葡萄糖被分解成丙酮酸，同时释放出少量ATP的过程。C6H12O6+2NAD+2Pi+2ADP→2CH3COCOOH+2NADH2+2ATP。P8、内源呼吸：外界没有供给能源，而是利用微生物自身内部贮存的能源物质进行呼吸。P1049、氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线：氧垂曲线是水中的溶解氧随时间或水流方向的变化曲线。由于光合自养型微生物的光合作用放出的氧气是水中溶解氧的重要补充之一，所以水中溶解氧浓度会随昼夜交替而发生有规律的变化，形成溶解氧昼夜变化幅度。氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线是衡量水体自净的指标之一。P10、酶的竞争性抑制：有些抑制剂的结构与某种底物的结构相似，它可与底物竞争与酶的活性中心结合，从而影响了底物与酶的结合，使反应速率下降，这种作用称为酶的竞争性抑制。（可逆性竞争）P87四、简答题（60分）1、检验饮用水时，为什么一般不直接测定致病菌，而检测指示菌？指示菌应符合哪些条件？用发酵法监测饮用水中的大肠杆菌群数时，常分哪几步进行检测？每步是依据大肠杆菌群的什么性状进行的？（15分）P答：由于致病菌数量少，检测不方便，故选用和它相近的非致病菌作间接指示。指示菌应符合的条件：指示菌应与所检测的致病菌的相关形状相近，而且检测技术较简便。用发酵法检测饮用水中的大肠菌群数时，常用三步进行：①初步发酵实验：样品稀释后，选择三个稀释度，每个稀释度接种三管乳糖胆盐发酵管。36±1℃培养48±2h，观察是否产气。大肠菌群中的埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌数和克雷伯氏菌属在37℃能不同程度地分解乳糖产酸产气。②确定性实验：将产气发酵管培养物转种于伊红美蓝琼脂平板上，36±1℃培养18-24h，观察菌落形态。因为大肠菌群中的四类菌体在伊红美蓝培养基中的菌落特征各不相同，而加以区别。③复发酵实验：挑取平板上的可疑菌落，进行革兰氏染色观察。同时接种乳糖发酵管36±1℃培养24±2h，观察产气情况，有产酸产气者为有大肠菌群存在。2、细菌生长曲线分哪几个时期？各时期有何特征及在废水处理中如何应用？（15分）P答：细菌的生长曲线可分为停滞期（适应期或迟滞期）、加速期、对数期、减速期、静止期、衰亡期。其中由于加速期和减速期历时很短，所以把加速期并入停滞期，把减速期并入衰亡期。停滞期中，有的细菌产生适应酶，其细胞物质开始增加，细菌总数尚未增加；有的细菌不适应新环境而死亡，故细菌数量有所减少；停滞期的时间长短不一，要受接种量，接种群体菌龄和营养的影响。对数期细菌的生长速度增至最大，细菌数量以几何级数增加；菌体的代谢活力最强，合成新细胞物质的速度最快，细胞每分裂一次的时间间隔缩短。静止期新生的细菌数和死亡的细菌数相当，细菌的生长速率几乎为零，但细菌总数达到最大值。衰亡期细菌因缺乏营养而利用自身贮存的物质进行内源呼吸，即自身溶解，死亡率增加，活细菌数减少，细菌少繁殖或不繁殖，活菌数在一个阶段内以几何级数下降，细菌常出现多形态，畸形或衰退型，有的细菌产生芽孢。在废水生物处理设计时，按废水的水质情况（主要是有机物的浓度），可利用不同生长阶段的微生物处理废水。如：①常规活性污泥法利用生长下降阶段的微生物，包括减速期、静止期的微生物；②生物吸附法利用生长下降阶段（静止期）的微生物；③高负荷活性污泥法利用生长上升阶段（对数期）和生长下降阶段（减速期）的微生物；④对于有机物含量低，BOD5和COD的比值小于0.3，可生化性差的废水，可用延时曝气法处理，即利用内源呼吸阶段（衰亡期）的微生物处理。3、说明活性污泥处理废水中产生活性污泥丝状膨胀的原因和控制方法。（15分）P答：原因：Ⅰ进水水质：①原水中营养物质含量不足；②原水中碳水化合物和可溶性物质含量高；③硫化物含量高；④进水波动。Ⅱ反应器环境：①温度，丝状菌膨胀对温度具有敏感性，在其它条件等同的情况下，10℃时产生严重的污泥膨胀现象；将反应器温度提高到22℃，不再产生污泥膨胀；②溶解氧，菌胶团细菌和浮游球衣菌等丝状菌对溶解氧需要量差别比较大，菌胶团细菌是好氧菌，而绝大多数丝状菌是适应性强的微好氧菌。因此，若溶解氧含量不足，菌胶团菌的生长受到抑制，而丝状菌仍能正常利用有机物，在竞争中占优；③pH值，pH值较低，会导致丝状真菌的繁殖而引起污泥膨胀。活性污泥微生物最适宜的pH值范围是6.5-8.5；pH值低于6.5时利于真菌生长繁殖；pH值低至4.5时，真菌将完全占优，活性污泥絮体遭到破坏，所处理的水质恶化；④BOD－污泥负荷。控制方法：①设调节池(及事故池)控制高负荷（BOD、毒物）冲击；②控制溶解氧，溶解氧浓度必须控制在3-4mg/L；③调节废水的营养配比，尽量逼近BOD5与N和P的比例BOD5：N：P＝100：5：1。补N-尿素，补P-磷酸钠；④改革工艺，将活性污泥法改为生物膜法或在曝气池中加填料改为生物接触氧化法。控制活性污泥丝状膨胀的最佳方法是根据活性污泥丝状膨胀致因微生物的生理特性，利用合理的优化工艺创造条件遏制活性污泥丝状膨胀致因微生物的极度生长，达到有效控制活性污泥丝状膨胀的目的。4、为了获得纤维素酶产生菌，请问：①、应取什么环境条件下的样品分离，最有可能获得产该酶的菌株？若样品中所需的菌很少，应采取什么措施？请写明分离流程。②、如果所获得的菌株产酶能力不强，你将采取什么措施来提高该菌的产酶能力？请写明所采用的方法及技术路线。（15分）P答：①应在好氧环境条件下进行样品分离。若样品中所需的菌很少，应采取纯化的措施。好氧的纤维素分解菌中，粘细菌极多，将含纤维素酶产生菌的滤液进行稀释，然后接种培养，直到获得纯种的所需菌为止。②如果所获得的菌株产酶能力不强，可以利用基因工程，构建产酶能力强的新菌株。具体方法如下：先从产酶能力强的供体细胞中选择获取带有目的基因的DNA片段→将目的DNA的片段和质粒在体外重组→将重组体转入受体细胞→重组克隆的筛选和鉴定→外源基因表达产物的分离和提纯。湖南大学2004年招收攻读硕士学位研究生入学考试环境工程专业试题环境工程微生物学部分二、三、名词解释（10×3分=30分）1、底物水平磷酸化：厌氧微生物和兼性厌氧微生物在基质氧化过程中，产生一种含高自由能的中间体，如发酵中产生含高能键的1,3-二磷酸甘油酸。这一中间体将高能键（-）交给ADP，使ADP磷酸化而生成ATP。P2、光复活：经紫外线辐射照射的菌体或孢子悬液，随即暴露于蓝色可见光下，有一部分受损伤的细胞可恢复其活力，这种现象叫光复活现象。P3、鉴别培养基：当几种细菌由于对培养基中某一成分的分界能力不同，其菌落通过指示剂显示出不同的颜色而被区分开，这种起鉴别和区分不同细菌作用的培养基叫鉴别培养基。P4、渗透酶：部分营养物质进入细胞时起载体作用的载体蛋白质与酶极相似，因而把它归为酶类，即渗透酶。P5、PCR技术：PCR称DNA多聚酶链式反应，是利用DNA聚合酶对特定基因做体外或试管内的大量合成。基本上它是利用DNA聚合酶进行专一性的连锁复制。P6、酶的活性中心：指酶蛋白分子中与底物结合，并起催化作用的小部分氨基酸微区。P7、TCA循环：即三羧酸循环亦称柠檬酸循环（CAC），是丙酮酸有氧氧化过程的一系列步骤的总称。（由丙酮酸开始，先经氧化脱羧作用，并乙酰化形成乙酰辅酶A和1mol的NADH2。乙酰辅酶A进入三磷酸循环，最终彻底氧化为CO2和H2O。）P8、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粘附在生物转盘盘片上的一层带粘性，薄膜状的微生物混合群体。P9、活性污泥丝状膨胀：由于丝状细菌极度生长引起的活性污泥膨胀称为活性污泥丝状膨胀。P10、固定化酶：从筛选、培育获得的优良菌种体中提取活性极高的酶，再用包埋法（或交联法、载体结合法、逆胶束酶反应系统）等方法将酶固定在载体上，制成不溶于水的固态酶，即固定化酶。P四、问答题（6×10=60分）1、试述细菌革兰氏染色的原理和步骤，并判断下述几种微生物的染色结果是什么。PA、大肠杆菌B、金黄葡萄球菌答：革兰氏染色的步骤：①涂片，固定→②初染：滴加草酸铵结晶紫染色1-2min，水洗→③媒染：滴加革兰氏碘液（碘-碘化钾溶液）染色1-2min，水洗→④脱色：滴加体积分数为95%的乙醇，约45s后水洗→⑤复染：滴加番红染液染色2-3min，水洗并使之干燥→⑥镜检：革兰氏阳性菌呈紫色，革兰氏阴性菌呈红色。革兰氏染色的原理：①革兰氏染色与细菌等电点有关系：革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌低，因而革兰氏阳性菌带负电荷比革兰氏阴性菌多，它与草酸铵结晶紫的结合力大，用碘-碘化钾媒染后，两者等电位均降低，但革兰氏阳性菌等电位降低得多，故与草酸铵结晶紫结合得更牢固，对乙醇脱色的抵抗力强，草酸铵结晶紫、碘-碘化钾复合物不被乙醇提取，菌体呈紫色，而革兰氏阴性菌则相反，菌体呈红色。②革兰氏染色与细菌细胞壁有关：革兰氏阳性菌的脂质含量很低，肽聚糖含量高，革兰氏阴性菌则相反，因此用乙醇脱色时，革兰氏阴性菌的脂质被乙醇溶解，增加细菌细胞壁的孔径及其通透性，乙醇容易进入细胞内将草酸铵结晶紫、碘-碘化钾复合物提取出来，使菌体呈无色，革兰氏阳性菌由于脂质含量极低，而肽聚糖含量高，乙醇既是脱色剂又是脱水剂，使肽聚糖脱水缩小细胞壁的孔径，降低细胞壁的通透性，阻止乙醇分子进入细胞，草酸铵结晶紫、碘-碘化钾复合物被截留在细胞内而不被脱色，仍呈紫色。A、呈红色；B、呈紫色。2、在微生物培养过程中，引起pH改变的原因有哪些？在实践中如何保证微生物处于较稳定和合适的pH环境中？P答：在微生物培养过程中，会产生有机酸、CO2和NH3，前两者为酸性物质，后者为碱性物质，它们会降低或提高培养基的pH值。在实践中，为保证微生物处于较稳定和合适的pH环境中，需要在培养基中加入缓冲剂，如K2HPO4、KH2PO4、Na2CO3、NaHCO3、NaOH等，它们即起调节pH的作用，又可在培养过程中调整pH的变化。3、什么叫水体富营养化？评价水体富营养化的方法有哪几种？P答：水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，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。这种现象在河流湖泊中出现称为水华，在海洋中出现称为赤潮。水体富营养化评价常用的方法有：观察蓝藻等指示生物；测定生物量；测定原初生产力；测定透明度；测定N、P等营养物质。AGP（藻类生产的潜在能力测定）。4、废水中的主要含氮物质有哪几种？试述它们可能的转化途径和废水生物脱氮的原理。P答：废水中的氮主要以氨氮和有机氮两种形式存在，有时也含有少量亚硝酸盐和硝酸盐形态的氮，其中可溶性有机氮主要以尿素和氨基酸（蛋白质）的形式存在。转化途径：蛋白质分解为氨基酸，氨基酸通过脱氨作用和脱羧作用转化为氨和胺。氨经硝化作用转化为硝酸酸或亚硝酸。硝酸盐在反硝化作用下还原为氮气。生物脱氮的原理：首先利用设施内好氧段，由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，将NH3转化为NO3-N。在利用缺氧段，经反硝化细菌将NO3-N反硝化还原为氮气（N2），溢出水面释放到大气中，参与自然界物质循环。5、什么是好氧活性污泥？活性污泥的结构与功能中心是什么？活性污泥净化废水的机理是什么？P答：由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量的厌氧微生物）与污（废）水中的有机物和无极固体物混凝交织在一起，形成絮状体或绒粒。活性污泥的结构与功能中心是能起絮凝作用的细菌形成的菌胶团。活性污泥净化废水的机理是在活性污泥中的微生物在酶的催化作用下，利用污水中的有机物和氧，将有机物氧化为水和二氧化碳，达到去除水中有机污染物的目的。净化作用机理如下图：吸附吸收氧化合成摄食吞食氧化合成污染物质SSDSSS活性污泥颗粒新活性污泥颗粒活性污泥中的微型动物DSCO2、H2O、NH3SO42-、PO43-CO2、H2O、NH3SO42-、PO43-新的微型动物处理水6、下面是家庭里做酒酿的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至35℃左右时，加少许水和一定量的酒药(实际是酵母菌种)与米饭混匀后置于一瓷坛内（其他容器也可）。在中间要挖一个小洞（深及底部），加盖后置于适当的地方保温（28℃最佳），一般24h既成。现请你从以下几个方面对其发酵过程作简单的分析：P（1）在中间挖一个小洞（深及底部）的目的是保证有足够的氧气，使酵母菌在一开始生长时有足够的氧气进行有氧呼吸。（2）酵母菌在大量繁殖时的呼吸方式是有氧呼吸。（3）发酵坛没有密封，坛内发酵的环境是怎么形成的？有氧呼吸时产生的水逐渐增加，液面逐渐升高，最终发酵基质没入水中，水中的氧被消耗殆尽后就形成了无氧环境。（4）请你在坐标上画出在发酵坛内种群数量增长的曲线。答：曲线见图A。（5）请你用文字或坐标曲线的形式说明在发酵坛内有氧呼吸和无氧呼吸此消彼长的过程。答：有氧气存在时，酵母菌进行有氧呼吸，这时大量繁殖菌体使种群达到很高的密度，在较短的时间内就占据了整个空间，以后氧气逐渐减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强，当氧气被完全消耗时，就完全开始无氧呼吸产生大量酒精。曲线见图B。（6）在做酒酿的过程中，酒药要按一定的比例加入，如果把握不准宁多勿少，为什么？如加少了将会有什么后果？答：开始时加入适量的酵母菌是为了酵母菌种群有足够的起始浓度，并能够在较短的时间内繁殖大量的个体而占据整个生存空间。如果酒药加少了，酵母菌种群的起始浓度过低，占据整个空间所用的时间过长，就极有可能导致杂菌的侵入而使发酵失败。环境毒理学部分（2004）一、名词解释（每题5分，共10题）1、环境毒理学：利用毒理学方法研究环境，特别是空气、水和土壤中已存在或即将进入的有毒化学物质及其在环境中的转化产物，对人体健康的有害影响及其作用规律的一门学科。P12、生物膜：生物膜是将细胞或细胞器与周围环境分隔的一层半渗透性薄膜，它除了能保持细胞和细胞器内部理化性质的稳定外，还可以选择性地允许或不允许某些物质透过，以便吸收和排出一些物质；生物膜还能够传递信息；生物膜上的酶类（如混合功能氧化酶类）还对化学物质的生物转化过程起催化作用。P10#3、毒物的生物转化：毒物在生物体内组织中，经酶催化或非酶催化作用转化成一些产物的过程。P284、表观分布容量：是体内毒物量D与血浆中毒物浓度C之比，即Vd=D/C。单位为L、ml(或L/kg、mL/kg)。P395、中毒：指机体受到某种化学物质作用而产生功能性或器质性病变。P486、致死剂量：指一次染毒后引起受试动物死亡的剂量。P507、靶位点：当污染物达到某一浓度，并足以引发一系列有害生物效应的部位。P548、急性毒性试验：指给动物一次或24h内多次染毒的实验。P739、飘尘：粒径小于10微米，体积小，质量轻，能较长时间地漂浮于大气中的颗粒物。P19210、噪声：指凡是干扰人们休息、学习和工作的声音，即不需要的声音。此外，振幅和频率杂乱、断续或统计上无规律的声振动也称噪声。P181二、简述与问答（每题10分，共10题）1、简述环境毒理学的基础。P*答：环境毒理学的基础包括医学，药理学，细胞生物学，分子生物学，生物化学，生物物理学，环境科学和生态学等。2、简述环境毒理学的研究对象、任务和内容。P2-P4答：环境毒理学的研究对象：环境毒理学的研究对象主要是环境污染物（environmentalpollutant）。环境污染物主要是人类的生产和生活活动所产生的化学性污染物。此外研究对象还包括环境、微量元素和人体之间的密切关系，以及一些环境污泥因素，如噪声、射频电磁辐射、电力辐射等。环境毒理学的主要任务：①判明环境污染物和其他有害因素对人体的危害及其作用机理；②探索环境污染物对人体健康损害的早期检测指标，即用最灵敏的探测手段，找出环境污染物作用于机体后最初出现的生物学变化，以便及早发现并设法排除；③定量评定环境污染物对机体的影响，确定其剂量-反应（效应）关系，为制定环境卫生标注提供科学依据。环境毒理学的主要内容：研究环境污染物及其在环境中降解和转化产物对机体相互作用的一般规律，包括毒物在体内的吸收、分布和排泄等生物转运过程和代谢转化等生物转化过程，剂量与作用的关系，毒物化学结构和毒性以及影响毒作用的各种有关因素。3、简述污染物的迁移规律和研究意义。P9答：污染物的迁移（transportofpollution）是指污染物在环境中发生的空间位置的相对移动过程。污染物的迁移规律：Ⅰ机械性迁移：①气的机械性迁移作用；②水的机械性迁移作用；③重力机械性迁移作用。Ⅱ物理-化学性迁移：①风化淋溶作用：是指环境中的水在重力作用下运动时通过水解作用使岩石、矿物中化学元素溶入水中的过程，其作用的结果是产生游离态的元素离子。②溶解挥发作用；③酸碱作用；④络合作用；⑤吸附作用；⑥氧化-还原作用。Ⅲ生物性迁移①生物浓缩：指从环境中蓄积某种污染物，出现生物体中浓度超过环境中浓度的现象，又叫生物富集。②生物积累：生物个体随其生长发育的不同阶段从环境中蓄积某种污染物，而使浓度系数不断增大的现象称为生物积累。③生物放大：在生态系统的同一食物链上，某种污染物在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象称为生物放大。研究意义：①对于阐明人类在环境中接触的是什么污染物，以及接触的浓度、时间、途径、方式和条件等具有十分重要的环境毒理学意义。②对于阐明人类或其他生物在环境中接触的污染物的真实世界，有效防治环境污染和生态破坏，保护和促进人类健康与全球生态平衡都是十分重要的。4、简述污染物的转化规律。P15答：①物理转化作用：污染物通过蒸发、渗透、凝聚、吸附以及放射性元素的蜕变等一种或几种过程实现的转化。②化学转化作用：污染物通过各种化学反应过程发生转化，如氧化-还原反应、水解反应、络合反应、光化学反应等。③生物转化和生物降解的作用：污染物通过生物相应酶系统的催化作用所发生的变化过程。污染物生物降解或转化的结果，一方面可使大部分有机污染物的毒性降低，或形成更容易降解的分子结构；另一方面也可以使一部分污染物的毒性增强，或形成更难降解的分子结构。5、简述毒物在生物膜中的转运方式。P21答：①被动扩散：膜两侧的毒物从高浓度向低浓度扩散，化学物并不与膜起反应，不消耗能量。②滤过：化学物通过细胞膜的亲水性孔道的过程。③*特殊转运：被转运的毒物必须与生物膜组成成分发生可逆性结合，并形成复合物。包括主动转运和易化扩散。a.主动转运：外来化合物通过生物膜由低浓度处转运并需要消耗能量的过程。其特点是需要通过蛋白载体作用，载体可逆浓度梯度，使化学物通过细胞膜，因此需要消耗能量。b.易化扩散：又称载体扩散，膜上蛋白质载体特异性地与某种化学毒物结合后，其分子内部发生构型变化而形成适合该物质透过的通道而进入细胞。易化扩散只能按顺浓度梯度方向转运，因为不需要消耗能量。④膜动转运：颗粒物和大分子物质的转运常伴有膜的运动，称为膜动转运。包括吞噬作用和胞吐。a.吞噬作用：由于生物膜具有可塑性和流动性，因此，对颗粒状物质（如大气中的烟尘）和液粒，细胞可以通过细胞膜的变形移动和收缩，把它们包围起来最后摄入细胞内，又称胞饮作用。b.胞吐：某些大分子物质也可通过胞吐方式从细胞内转运到细胞外。又称为出胞作用。6、简述化学物质的毒理学安全评价程序，并举例说明。P113*答：通过动物实验和人群的观察，阐明某种物质的毒理及潜在的危害，对该物质能否投入市场作出取舍的决定，或提出人类安全的接触条件，即对人类使用这种物质的安全性作出评价的研究过程称为毒理学安全评价。化学物质的毒理学安全评价程序和方法有：《食品安全性毒理学评价程序》、《农药安全性毒理学评价程序》和《化妆品安全性评价程序和方法》。①《农药安全性毒理学评价程序》中的毒理学评价项目：第一阶段：动物急性毒理试验和皮肤及眼睛粘膜试验第二阶段：蓄积毒性和致突变试验第三阶段：亚慢性毒性和代谢试验第四阶段：慢性毒性（包括致癌）试验②《食品安全性毒理学评价程序》中的四个阶段：第一阶段：急性毒性试验第二阶段：遗传毒性试验、传统致畸试验和短期喂养试验第三阶段：亚慢性毒性试验（90天喂养试验、繁殖试验和代谢试验）第四阶段：慢性毒性试验（包括致癌试验）7、简述多环芳烃类物质的致癌机理。P128答：多环芳烃类物质并非直接致癌物，必须经过细胞微粒体中的混合功能氧化酶活化后才具有致癌性。下面以苯并α芘来说明其致癌机理：苯并α芘进入人体，在微粒体混合功能氧化酶的作用下达到代谢产物-环氧化物→7，8-环氧化物+环氧化物水化酶→7，8-二羟基化合物，经环氧化成为7，8-二氢二醇-9，10-环氧化物（近似致癌物），其9，10位的氧环被打开，苯并α芘分子的10位碳原子上形成亲电子的阳离子（终致癌物）。终致癌物可与DNA等生物大分子发生共价结合，造成DNA不能修复或修而不复，细胞就可能发生癌变。8、为什么说N-亚硝基化合物是一类重要的致癌物质？P131答：N-亚硝基化合物是引起人类恶性肿瘤的一类重要的致癌物质，它之所以比其他致癌物质更引起人注意，原因在于：①这种物质在人类生活环境中的量虽然不大，但却广泛存在。②易于在环境中形成，不仅可在环境中外源性合成，还可在生物体内进行内源性合成。③对从水生动物到人类的大多数动物都有致癌性，亦具有明显的致突变性和致畸性。④能诱发多种器官的肿瘤，有些N-亚硝基化合物能通过胎盘影响子代或二代发生肿瘤，并能产生遗传致畸的作用。9、简述芳香胺的致癌机理。P130答：芳香胺是间接致癌物，先需经过代谢活化，其活化过程如下：①氨基中的氮发生羟化，然后经过重排形成邻位羟基化衍生物；②羟化后的活化产物发生酯化，主要是硫酯化。酯化后的产物是水溶性的，此时排到尿液中，潴存于膀胱内，因而膀胱就成了靶器官；③酯化后的活化产物与核酸中的碱基作用，使细胞的DNA发生结构与功能的改变，这样就导致了最初的癌细胞。10、金属污染为什么容易导致公害事件？P138*答：①金属污染，尤其是重金属污染，不能被生物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶方式强烈的相互作用，使它们失去活性，影响身体机能损伤或死亡。也可能在人体的某些器官中积累，造成慢性中毒。②重金属元素由于某些原因未经处理就被排入河流、湖泊或海洋，或者进入了土壤中，污染领域广泛，它们不能被生物降解，这些领域的重金属污染通过生物链的富集作用或是转移，最终积累到动物或人体，不断积累，造成短期内动物或人群的大量发病和死亡，即公害事件。如日本的甲基汞中毒引起的水俣病，镉污染引起疼痛病等。湖南大学2005年招收攻读硕士学位研究生入学考试环境工程专业试题环境工程微生物学部分三、名词解释（30分，每题3分）1、BOD5：以5天作为测定水中有机物污染物被好氧微生物分解时所需消耗的氧量。（COD：用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需消耗的氧化剂量。）P2、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。P3、污泥驯化：在废水生物处理中，用含有某种污染物的废水筛选、培养来自其他废水的菌种，使他们适应该种废水，并具有高效降解其中污染物的能力的方法。P4、温和性噬菌体：也称溶源性噬菌体，指噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核DNA上，并且可以随宿主DNA的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起宿主细胞裂解。P5、巴斯德效应：氧对葡萄糖耗量的抑制作用，成为巴斯德效应。（在厌氧条件下，向告诉发酵的培养基中通入氧气，则葡萄糖消耗减少，抑制发酵产物积累的现象成为巴斯德效应（Pasteureffect）。即呼吸抑制发酵的作用。）P6、内源呼吸：外界没有供给能源，而是利用微生物自身内部贮存的能源物质进行呼吸。P7、堆肥化：依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。P8、水体富营养化：水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，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。这种现象在河流湖泊中出现称为水华，在海洋中出现称为赤潮。P9、恒化连续培养法：维持进水中的营养成分恒定（其中对细菌生长有限制作用的成分要保持低浓度水平），以恒定流速进水，以相同流速流出代谢产物，使细菌处于最高生长速率状态下生长的培养方式。P10、反硝化作用：兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原成氮气，成为反硝化作用。P四、问答题（60分，每题6分）1、细菌的生长曲线可分为哪几个阶段？在用常规活性污泥处理废水时，一般选择哪一阶段？为什么？P答：细菌的生长曲线可分为停滞期（适应期或迟滞期）、加速期、对数期、减速期、静止期、衰亡期。其中由于加速期和减速期历时很短，所以把加速期并入停滞期，把减速期并入衰亡期。在用常规活性污泥法处理废水时，一般应选择生长速率下降阶段的微生物，即减速期、静止期的微生物。因为处于对数期的微生物生长繁殖快，代谢活力强，对有机物去除能力很高，因而对进水有机物浓度要求要高，导致出水中有机物浓度高，不易达到排放标准，而且处于对数期的微生物不易自行凝聚成菌胶团，沉降性能差，致使出水水质差。而处于静止期的微生物任然具有较强的代谢能力，去除有机物的效果好，而且处于静止期的微生物积累大量贮存物，强化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。2、什么是水体自净？试述水体自净的主要过程，如何判断及评价水体自净程度？P答：河流（水体）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。衡量水体自净程度的指标：①P/H指数：P/H指数低，水体自净程度低；P/H指数高，水体自净程度高。当P/H指数恢复到原有水平时，则水体自净完成。②氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线：氧浓度昼夜差异小，水体自净程度低；氧浓度昼夜差异大，水体自净程度高。当氧浓度昼夜差异增大到最大值后又回到被污染前的原状态，则水体自净完成。3、详述脂肪的好氧分解和厌氧分解过程。P答：脂肪在脂肪酶的催化下，分解成为甘油和高级脂肪酸，而甘油在消耗ATP和甘油激酶的催化下首先被转化为α-磷脂甘油，再在NAD+和磷酸甘油脱氢酶的作用下被转化为磷酸二羟丙酮，磷酸二羟丙酮可酵解成丙酮酸，再氧化脱羧成乙酰CoA，进入三磷酸循环完全氧化为二氧化碳和水。磷酸二羟丙酮也可沿酵解途径逆行生成1-磷酸葡萄糖，进而生成葡萄糖和淀粉。脂肪酸则通常通过β-氧化途径氧化，最终完全形成乙酰辅酶A。4、用生物法处理废水时，对废水的进水水质有何要求？P答：①好氧生物处理必须有充分的氧气供应。②酸碱度：对于好氧生物处理,PH应控制在6-9；对于厌氧生物处理,PH应控制在6.5-7.5。③温度：大多数细菌适宜的温度20-40℃。④有毒物质：废水中不能含有过多的有毒物质，多数重金属如锌、铜、铅、铬离子有毒性，某些非金属物质如:酚、甲醛、氰化物、硫化物也有毒性。这些有毒物质能抑制其他物质的生物氧化作用,废水中也不应含有过多的油类物质。⑤养料：微生物的繁殖必须要有各种养料，其中包括碳、氮、磷、硫，微量的钾、钙、镁、铁等和维生素。不同的微生物对每一种营养元素数量的要求是不同的。5、营养物质通过细胞膜的方式主要有哪些？并说明其转运特点。P答：营养物质通过细胞膜的方式有四种，即单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团转位。单纯扩散是物理过程，从高浓度区向低浓度区扩散，不与膜上的分子发生反应，即不需要载体和消耗能量。是水和气体通过细胞膜的方式。促进扩散是利用渗透酶将营养物质从细胞质膜的外表面运送到细胞质膜的内表面并释放的过程，依靠浓度驱动，不需要消耗能量。主动运输过程需要渗透酶和消耗能量逆浓度梯度进行。主动运输的渗透酶有3种：单向转运载体、同向转运载体和反向转运载体。其作用机制包括钠钾泵主动运输、离子浓度主动运输和H+浓度梯度主动运输。通过主动运输进入细胞的物质有氨基酸、糖、无机离子（K+、Na+等）、硫酸盐、磷酸盐及有机酸等。基团转位参与运输的是磷酸转移酶系统，需要消耗能量，被运输的物质反生了化学变化，它是通过单向性的磷酸化作用而实现的。6、检验饮用水时，为什么一般不直接测定致病菌，而检测指示菌？指示菌应符合哪些条件？用发酵法监测饮用水中的大肠杆菌群数时，常分哪几步进行检测？每步是依据大肠杆菌群的什么性状进行的？P答：由于致病菌数量少，检测不方便，故选用和它相近的非致病菌作间接指示。指示菌应符合的条件：指示菌应与所检测的致病菌的相关形状相近，而且检测技术较简便。用发酵法检测饮用水中的大肠菌群数时，常用三步进行：①初步发酵实验：样品稀释后，选择三个稀释度，每个稀释度接种三管乳糖胆盐发酵管。36±1℃培养48±2h，观察是否产气。大肠菌群中的埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌数和克雷伯氏菌属在37℃能不同程度地分解乳糖产酸产气。②确定性实验：将产气发酵管培养物转种于伊红美蓝琼脂平板上，36±1℃培养18-24h，观察菌落形态。因为大肠菌群中的四类菌体在伊红美蓝培养基中的菌落特征各不相同，而加以区别。③复发酵实验：挑取平板上的可疑菌落，进行革兰氏染色观察。同时接种乳糖发酵管36±1℃培养24±2h，观察产气情况，有产酸产气者为有大肠菌群存在。7、有机物沼气发酵的微生物学原理。P答：产甲烷菌利用含一个或两个碳原子的有机物产生二氧化碳和甲烷，利用其中间代谢产物和能量物质ATP合成蛋白质、多糖、脂肪和核酸等物质，用以构成自身细胞。产甲烷的四阶段理论：第一阶段：水解和发酵性细菌群将复杂有机物如：纤维素、淀粉等水解为单糖后，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂类水解为各种低级脂肪酸和醇；第二阶段：产氢和产乙酸细菌把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气；第三阶段：本阶段的微生物是两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群。一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷或氢气和一氧化碳合成甲烷；另一组是将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇甲基胺裂解为甲烷；第四阶段：本阶段为同型产乙酸阶段，是同型产乙酸细菌将氢气和二氧化碳转化为乙酸的过程。8、什么是灭菌与消毒？灭菌方法有哪几种？试述其优缺点。P答：灭菌是通过超高温或其他的物理、化学因素将所有微生物的营养细胞和所有的芽孢或孢子全部杀死。灭菌的方法有干热灭菌法和湿热灭菌法。与干热灭菌相比，湿热灭菌的穿透力和热传导都要更强，且在湿热时微生物吸收高温水分，菌体蛋白很易凝固、变性，灭菌效果好。9、细菌的呼吸作用的本质是什么？它可分为几种类型？各类型有何区别？P答：生物氧化的本质是氧化与还原的统一过程，是指细胞内一系列产能代谢的总称。生物氧化可分为发酵和呼吸，其中呼吸有可分为好氧呼吸和无氧呼吸。发酵的特点：有机物仅发生部分氧化，以它的中间代谢产物（即分子内的低分子有机物）为最终电子手提，释放少量能量，其余能量保留在最终产物中。好氧呼吸的特点：底物按常规方式脱氢，经完整的呼吸链（电子传递体系）传递氢，同时底物氧化释放出的电子也经过呼吸链传递给O2、O2得到电子被还原，与脱下的H结合成H2O，并释放能量（ATP）。无氧呼吸的特点：底物按常规脱氢后，经部分电子传递体系递氢，最终有氧化态的无机物（个别为有机物）受氢。10、环境生物技术中的高新技术有哪些？在污染控制工程中有什么作用？P答：环境生物技术中的高新技术有：遗传诱变育种、基因工程、酶工程、微生物制剂、生物表面活性剂等。质粒育种和基因工程培育出能快速降解有机氯农药、有机磷农药、塑料、合成洗涤剂等难降解污染物的高效菌。固定化酶和固定化微生物技术用来处理含特殊污染物质如硫磷农药的污（废）水有很好的效果。为生物细胞外多聚物可用作表面活性剂、絮凝剂或助凝剂、沉淀剂，它不会引起二次污染，使用安全。微生物制剂在环境工程中的应用也很广泛。环境毒理学部分（2005）一、名词解释（15×2=30分）1、环境毒理学：利用毒理学方法研究环境，特别是空气、水和土壤中已存在或即将进入的有毒化学物质及其在环境中的转化产物，对人体健康的有害影响及其作用规律的一门学科。P12、急性毒性实验：指一次染毒或24h内重复染毒的毒性实验研究。P733、生物浓缩：指生物体从环境中蓄积某种污染物，出现生物体中浓度超过环境中浓度的现象，又叫生物富集。P144、生物积累：生物个体随其生长发育的不同阶段从环境中蓄积某种污染物，而使浓度系数不断增大的现象称为生物积累。P145、物理转化作用：指污染物通过蒸发、渗透、凝聚、吸附，以及放射性元素的蜕变等一种或几种过程实现的转化。P156、毒物：在一定条件下，以较小剂量给予机体时，能与生物体相互作用，引起生物体功能或器质性损伤的化学物质，或剂量虽微，但累积到一定的量，就能干扰或破坏机体的正常生理功能，引起暂时或持久性病理变化，甚至危及生命的化合物，称为毒物。P477、半数致死剂量：能引起一群动物的50%死亡的最低剂量，用LD50表示。P508、半数耐受浓度：也称半数存活浓度，半数耐受浓度，是指在一定时间内一群水生生物中50%个体能耐受的某种环境污染物在水中的浓度，单位为mg/L。P39#9、协同作用：指几种化学物的联合作用大于各种化学物单独作用之和。P6810、拮抗作用：指几种化学物的联合作用小于每种化学物单独作用的总和。P6811、蓄积系数：分次给受试物后引起50%受试动物出现某种毒效应的总剂量（以ΣLD50(n)表示）与一次给受试物后引起50%受试动物出现同一毒效应的剂量（以LD50(1)表示）的比值。P7912、生物半减期：指一种外来化合物在体内消除到原有浓度（或量）的一半所需要的时间。P8113、基因突变：基因突变是DNA在分子水平上发生碱基对组成或排列顺序的改变，此种突变只限于染色体内特定的位点，故又称点突变。P8314、染色体畸变：当细胞中的染色体受到化学致突变物作用后，发生了较严重的损伤或破坏，以致出现了可用显微镜直接观察到的结构和数目的改变，称为染色体畸变。P8415、残毒：水体中的有毒污染物保留或积累在水生动植物体内的部分。P225*二、简述（7×10=70分）1、简述环境毒理学的研究对象、主要任务和内容。P2-P4答：环境毒理学的研究对象：环境毒理学的研究对象主要是环境污染物（environmentalpollutant）。环境污染物主要是人类的生产和生活活动所产生的化学性污染物。此外研究对象还包括环境、微量元素和人体之间的密切关系，以及一些环境污泥因素，如噪声、射频电磁辐射、电力辐射等。环境毒理学的主要任务：①判明环境污染物和其他有害因素对人体的危害及其作用机理；②探索环境污染物对人体健康损害的早期检测指标，即用最灵敏的探测手段，找出环境污染物作用于机体后最初出现的生物学变化，以便及早发现并设法排除；③定量评定环境污染物对机体的影响，确定其剂量-反应（效应）关系，为制定环境卫生标注提供科学依据。环境毒理学的主要内容：研究环境污染物及其在环境中降解和转化产物对机体相互作用的一般规律，包括毒物在体内的吸收、分布和排泄等生物转运过程和代谢转化等生物转化过程，剂量与作用的关系，毒物化学结构和毒性以及影响毒作用的各种有关因素。2、简述毒物通过生物膜的主要方式及其机理。P21答：①被动扩散：膜两侧的毒物从高浓度向低浓度扩散，化学物并不与膜起反应，不消耗能量。②滤过：化学物通过细胞膜的亲水性孔道的过程。③*特殊转运：被转运的毒物必须与生物膜组成成分发生可逆性结合，并形成复合物。包括主动转运和易化扩散。a.主动转运：外来化合物通过生物膜由低浓度处转运并需要消耗能量的过程。其特点是需要通过蛋白载体作用，载体可逆浓度梯度，使化学物通过细胞膜，因此需要消耗能量。b.易化扩散：又称载体扩散，膜上蛋白质载体特异性地与某种化学毒物结合后，其分子内部发生构型变化而形成适合该物质透过的通道而进入细胞。易化扩散只能按顺浓度梯度方向转运，因为不需要消耗能量。④膜动转运：颗粒物和大分子物质的转运常伴有膜的运动，称为膜动转运。包括吞噬作用和胞吐。a.吞噬作用：由于生物膜具有可塑性和流动性，因此，对颗粒状物质（如大气中的烟尘）和液粒，细胞可以通过细胞膜的变形移动和收缩，把它们包围起来最后摄入细胞内，又称胞饮作用。b.胞吐：某些大分子物质也可通过胞吐方式从细胞内转运到细胞外。又称为出胞作用。3、简述靶位点学说。P54*答：当污染物达到某一浓度，并足以引发一系列有害生物效应的部位，称之为污染物毒作用的靶位点。许多污染物常能选择性的作用于某种细胞或某一大分子位点，也有的能作用于多种细胞或多个位点。污染物的这种特异性的损伤作用，主要取决于污染物本身的理化性质，同时也与生物体靶位点的生物大分子结构及其功能密切相关。污染物作用的靶位点通常是污染物及其代谢产物与生物体接触的部位，或者是生物转运和生物转化过程所发生的部位。靶位点的生理学功能不同，对污染物及其代谢产物的敏感性或耐受性也不同。4、简述多环芳烃物质的致癌机理。P128答：多环芳烃类物质并非直接致癌物，必须经过细胞微粒体中的混合功能氧化酶活化后才具有致癌性。下面以苯并α芘来说明其致癌机理：苯并α芘进入人体，在微粒体混合功能氧化酶的作用下达到代谢产物-环氧化物，→7，8-环氧化物+环氧化物水化酶→7，8-二羟基化合物，经环氧化成为7，8-二氢二醇-9，10-环氧化物（近似致癌物），其9，10位的氧环被打开，苯并α芘分子的10位碳原子上形成亲电子的阳离子（终致癌物）。终致癌物可与DNA等生物大分子发生共价结合，造成DNA不能修复或修而不复，细胞就可能发生癌变。5、简述有机磷农药毒性大小与化学结构的关系。P158*答：有机磷农药毒性大小与化学结构之间的关系：多数有机磷农药属于磷酸脂类或硫代磷酸脂类，其通式为R1R2PXY，其中R1、R2碱基集团，X为氧或硫原子，Y为各种不同的酸性基团。有机磷农药毒性大小和X、Y、R基团有关。R为乙基毒性最大，X为氧原子时较硫原子毒性大，Y为强酸根时毒性较强。6、简述N-亚硝基化合物的致癌机理。P132答：N-亚硝基化合物的致癌机理还不十分清楚，研究较多的只有二甲基亚硝胺等几种物质。现以二甲基亚硝胺为例说明之。二甲基亚硝胺在细胞内首先需要经微粒体混合功能氧化酶的羟化酶催化，通过α-C羟化，形成α-羟基二甲基亚硝胺，由于α-羟基二甲基亚硝胺不稳定，将通过水解脱去一个烷基，形成单烷基亚硝胺，单烷基亚硝胺也不稳定，将分解形成羟基重氮甲烷和自由甲基，自由甲基具有亲电子性，易与DNA的亲核基团结合，使细胞中的DNA受损伤。轻微的损伤可在短期内修复，严重的可引起细胞死亡。但这两种情况都不会引起细胞的癌变，只有当受损伤的DNA不能修复或修而不复，而且这种细胞仍能长期存在下去，细胞癌变才会开始。7、简述镉的毒作用及其机理。P143答：①镉与含巯基、氨基、羧基的蛋白质分子结合形成的镉结合蛋白，可导致各种酶活性的抑制。特别是抑制产氨酰基氦肽酶，该酶还有的锌被镉置换后失去活性，结果使蛋白质的分解和再吸收减少。②镉还可干扰铜、钴等必需微量元素在体内的正常生理功能和代谢过程而产生相应的毒作用。③镉损伤人体肾小管，引起糖尿、蛋白尿和氨基酸尿等症状，并使尿酸、尿钙、尿磷和酸性粘多糖的排出量增加。④镉与含巯基蛋白的结合，不仅是许多酶活性抑制或灭活的机理，也是镉在生物体内长期蓄积的主要原因。⑤骨髓内血红蛋白的合成也受到镉的抑制。⑥镉还可以干扰白蛋白及其他蛋白的合成。⑦镉对免疫功能的抑制作用，可以降低机体的自身稳定功能，并最终导致肿瘤的发生。三、问答题（5×10=50分）1、污染物在环境中的迁移和转化有何异同和联系？P10-P15*答：污染物的迁移（transportofpollution）是指污染物在环境中发生的空间位置的相对移动过程。污染物的转化（transformationofpollution）是指污染物在环境中通过物理的、化学的或生物学的作用改变形态或者转变成另一物质的过程。异同：在迁移和转化过程中，污染物直接或间接地作用于人体或其他生物体，发生作用时污染物距离污染源可能已经很远很远，也可能已经完全不是从污染源刚刚排放出来时的那种污染物，或者污染物的浓度和组成成分等方面都已经发生了巨大的变化。联系：污染物在环境中的迁移和转化过程往往是相互依赖和伴随进行的一个复杂的连续过程。迁移为转化提供了环境条件，而转化又为迁移提供了新的理化特征等物质基础，两者既相互区别，又相互联系。（异同和联系可以从定义、转变方式，以及影响因素等方面考虑。定义可以概括性的回答。）2、肾脏排泄毒物的机理包括哪几种方式？P26答：①肾小球滤过：肾小球毛细血管内皮细胞有较大膜孔，通透性较大，不论是脂溶性还是水溶性物质，只要分子量小于69000的物质都能通过肾小球滤过作用而抵肾小管。②肾小管的主动分泌：某些有机阴离子和有机阳离子毒物可通过两种不同机制进行分泌，使毒物由近曲肾小管细胞一侧中主动分泌到尿中。③肾小管的重吸收：a.肾小球中解离的、极性的水溶性毒物不再被重新收，而随尿液排出;b.未解离、非极性和脂/水分配系数大的毒物，可通过肾小管上皮细胞重吸收回到血液中。3、致畸物的致畸作用具有什么毒理学特点？这些特点在致畸试验中有什么意义？P95*答：致畸物的致畸作用具有的毒理学特点：①胚胎与致畸物发生接触时，可因胚胎所处的发育阶段不同而呈现不同的敏感性。一般在器官形成起，胚胎对致畸物最敏感，故此期称为敏感期或危险期。②种属差异在致畸作用中较为明显，不同种系的动物显出不同的敏感性。意义*：利用这些特点，可以在致畸试验中充分了解致畸物对不同物种，或同一物种的不同发育阶段的致畸作用。4、飘尘粒径的大小及飘尘的载体作用对污染物的毒害作用有什么影响？P193*答：（1）d>5um：95%被鼻腔阻留、气管吸附、被纤毛细胞清扫出来。（2）d<5um：进入支气管、肺的深部→纤毛上皮的摆动向外推送，咳出。（3）d<1um：①到达肺泡，在吞噬细胞的作用下，沉积在终末支气管壁和肺泡，并且随肺泡和支气管表面液体流动，1h后，90%向外移动排至咽部而被吞咽或咳出，被吞咽的飘尘将进入胃肠道；②到达肺泡壁，进入肺间质，随淋巴流动进入局部淋巴结；③易溶解的颗粒，进入血液，流到全身器官（80%d<um）；④不易溶解的颗粒，经肺部巨噬细胞的吞噬作用而得到清除。5、大量使用化学农药对生态系统有何影响？P*答：大量使用化学农药使大气、土壤、水体、农畜、水产品受到污染，并化学农药通过食物链对人体健康造成危害。另外，一些高毒农药在杀死害虫的同时，也杀死、杀伤害虫的天敌和其它益鸟，影响了生态平衡。同时害虫对农药产生了抗药性，使农药施用量越来越大，加重了农业环境污染，使其陷入恶性循环之中。湖南大学2006年招收攻读硕士学位研究生入学考试环境工程专业试题环境工程微生物学部分一、二、改错题（下列各题，请先判断其“正确”或“错误”。如果判断为“错误”的，请写出正确答案。每小题2分，共20分）1、微生物的个体很微小，有些个体之间差别很小，为了区分个体间的小差别，通常用“株”来表示，因而，“株”是微生物的最小分类单位。P×（“种”是微生物分类的最小单位。“株”不是分类单位）2、自然界中产甲烷菌有很多种，其中有些是好氧菌，有些是厌氧菌，有些是兼性厌氧菌。P×（产甲烷菌是专性厌氧菌）3、放线菌的菌体由纤细的长短不一的菌丝组成，在固体培养基上呈辐射状，菌丝分支，为单细胞。P√4、霉菌的菌落疏松，但菌丝细小，与培养基结合紧密，用接种环不容易挑取。P×（霉菌的菌落形态较大）5、在对细菌进行染色时通常采用酸性染料，这是由于细菌在通常培养情况下带正电荷。P×（在对细菌进行染色时通常采用碱性染料，这是由于细菌在通常培养情况下带负电荷）6、用霉菌、酵母菌处理有机废水时，有时会出现活性污泥丝状膨胀，这时可以通过改个工艺来解决，如采用生物膜法、接触氧化法、将二沉池改为气浮池等。P√7、HgCl2的杀菌机理是与微生物酶的—SH基结合，使酶失去活性，或与菌体蛋白质结合，使之变性或沉淀。P√8、任何土质中的微生物种类都按细菌、真菌、放线菌、原生动物、藻类的顺序由多到少排列。P×（任何土质中的微生物种类都按细菌、放线菌、真菌、原生动物、藻类的顺序由多到少排列）9、空气中由于有较强的紫外线，具有较干燥、温度变化大、缺乏营养等特点，因而空气中基本上没有微生物。P×（空气中基本上少有微生物）10、高浓度有机废水多用好氧发酵处理。P√三、名词解释（每小题3分，共30分）1、加富培养基：由于样品中细菌少，或是对营养要求比较苛刻不易培养出来，故用特别的物质或成分促使微生物快速生长，这种用特别物质或成分配制而成的培养基称加富培养基，也叫富集培养基。P2、光复活现象：经紫外线辐射照射的菌体或孢子悬液，随即暴露于蓝色可见光下，有一部分受损伤的