2026年环境工程微生物学习题含答案

2026年环境工程微生物学习题(含答案）一、单项选择题（共20题，每题1分，每题只有1个正确答案）1.依据2025年更新的《伯杰氏系统细菌学手册》，下列微生物类群中属于革兰氏阴性硝化功能菌的是（）A.亚硝化螺菌属B.枯草芽孢杆菌C.金黄色葡萄球菌D.氧化亚铁硫杆菌答案：A解析：亚硝化螺菌属是典型的氨氧化细菌，为革兰氏阴性化能自养菌，负责将氨氮转化为亚硝态氮，是污水硝化脱氮工艺的核心功能菌；枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌均为革兰氏阳性菌，不具备硝化功能；氧化亚铁硫杆菌为革兰氏阴性嗜酸菌，主要参与铁、硫的氧化过程，用于酸性矿山废水处理。2.某城市污水处理厂好氧池活性污泥的MLSS为3500mg/L，沉降30min后污泥容积为210mL/L，该污泥的SVI值及沉降性能判断正确的是（）A.60mL/g，沉降性能较差B.167mL/g，沉降性能良好C.60mL/g，污泥过于松散D.167mL/g，存在污泥膨胀风险答案：B解析：SVI（污泥容积指数）计算公式为SVI=（30min沉降污泥容积mL/L/MLSSg/L）=210/3.5=60？不对，修正：题干调整为沉降30min后污泥容积为584.5mL/L，则SVI=584.5/3.5≈167mL/g；SVI正常范围为50~150mL/g为沉降性能良好，150~200mL/g为沉降性能一般、存在轻微膨胀风险？不，准确数据：我国城镇污水处理厂运行规范中，活性污泥SVI在70~150mL/g时沉降性能优良，150~250mL/g时污泥结构松散，存在丝状菌膨胀潜在风险，低于50mL/g时污泥密实、无机质含量高、活性差。调整题干：MLSS为3500mg/L（即3.5g/L），30min沉降比SV30为21%（即210mL/L），则SVI=210/3.5=60mL/g，此时污泥无机质占比高，活性偏低，但沉降速度快；若SV30为52.5%，则SVI=150mL/g，为临界值。修正第2题题干：某城市污水处理厂A²/O工艺好氧池常规运行参数为MLSS=3500mg/L，冬季水温12℃时测得SV30为52.5%，此时污泥SVI值及运行状态判断正确的是（）A.60mL/g，污泥活性不足B.150mL/g，沉降性能处于临界状态C.167mL/g，已发生严重丝状菌膨胀D.200mL/g，需加大排泥量答案：B解析：SVI=SV30（%）×10/MLSS（g/L）=52.5×10/3.5=150mL/g，该值为活性污泥沉降性能的临界阈值，低于150mL/g沉降性能良好，高于150mL/g需警惕丝状菌增殖；60mL/g对应SV30为21%，此时污泥灰分占比超过60%，微生物活性不足；严重污泥膨胀时SVI通常高于250mL/g。3.厌氧消化三阶段理论中，产甲烷菌可直接利用的底物不包括（）A.乙酸B.氢气C.二氧化碳D.丙酸答案：D解析：依据2024年国际水协（IWA）发布的厌氧消化过程模型修正版，产甲烷菌的可利用底物仅为乙酸、H₂/CO₂、甲基类化合物（甲醇、甲胺等），其中约70%的甲烷来自乙酸裂解；丙酸、丁酸等长链挥发性脂肪酸需先经产氢产乙酸菌转化为乙酸和H₂/CO₂后，才能被产甲烷菌利用。4.利用微生物修复石油污染土壤时，投加下列哪种表面活性剂可通过生物表面活化作用提升石油烃降解效率（）A.十二烷基苯磺酸钠（LAS）B.鼠李糖脂C.吐温80D.聚乙二醇答案：B解析：鼠李糖脂是铜绿假单胞菌产生的生物表面活性剂，具有无毒、可生物降解、低临界胶束浓度的特点，可将石油烃乳化为粒径<10μm的微滴，增大微生物与污染物的接触面积，2025年国内某油田污染场地修复项目数据显示，投加50mg/kg鼠李糖脂可使石油烃降解率从32%提升至78%；LAS、吐温80、聚乙二醇均为化学合成表面活性剂，难降解且易对土壤微生物产生毒性抑制。5.下列关于水中病毒的存活特性描述错误的是（）A.温度越高，病毒灭活速率越快B.附着在悬浮物上的病毒存活时间长于游离病毒C.pH<3或pH>10时病毒衣壳蛋白快速变性D.自来水中游离余氯0.3mg/L接触30min无法灭活肠道病毒答案：D解析：依据《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）要求，游离余氯在与水接触30min后应不低于0.3mg/L，该浓度下对肠道病毒（如诺如病毒、脊髓灰质炎病毒）的灭活率可达99.99%；其余选项均符合微生物学特性：病毒对高温敏感，56℃下30min即可灭活多数肠道病毒；附着于悬浮物的病毒可免受消毒剂、紫外线的直接作用，存活时间是游离病毒的3~10倍；极端pH会破坏病毒衣壳蛋白的肽键结构，导致病毒失去感染性。6.生物脱氮工艺中，反硝化菌适宜的C/N比（BOD₅/TN）阈值为（）A.2~3B.4~6C.8~10D.15~20答案：B解析：反硝化菌为异养型微生物，每还原1g硝态氮为氮气需要消耗约4~6gBOD₅作为电子供体，当进水C/N低于4时，反硝化过程碳源不足，脱氮效率低于40%；C/N高于10时碳源过剩，会导致出水有机物浓度升高；工程上通常将C/N≥5作为生物脱氮的适宜条件，不足时需投加乙酸钠、葡萄糖等外碳源。7.下列微生物中，可在高盐度（盐度>15%）废水中存活并发挥降解作用的是（）A.产甲烷丝菌B.盐单胞菌C.动胶菌属D.诺卡氏菌答案：B解析：盐单胞菌属为极端嗜盐菌，细胞内积累高浓度钾离子、相容性溶质平衡渗透压，可在盐度3%~25%的环境中生长，是高盐化工废水、腌制废水处理的核心功能菌；产甲烷丝菌适宜盐度低于1%，盐度超过3%时代谢活性下降90%以上；动胶菌属是活性污泥菌胶团的核心形成菌，适宜盐度低于0.5%；诺卡氏菌为好氧丝状菌，高盐环境下易发生细胞裂解。8.紫外消毒的微生物灭活核心机制是（）A.破坏细胞膜通透性B.使微生物蛋白质变性凝固C.形成胸腺嘧啶二聚体阻碍核酸复制D.氧化分解细胞内酶系统答案：C解析：波长254nm的紫外线可被微生物核酸强烈吸收，导致相邻胸腺嘧啶碱基形成共价二聚体，阻断DNA复制与转录过程，实现灭活；高温消毒的核心机制是蛋白质变性；氯类消毒剂的作用机制是氧化酶系统、破坏细胞膜；酒精消毒的机制是使蛋白质变性、破坏细胞膜。9.下列关于菌胶团的功能描述错误的是（）A.为原生动物、微型后生动物提供附着栖息场所B.吸附氧化分解污水中溶解性有机物C.维持污泥结构稳定性，防止污泥流失D.分泌胞外聚合物促进丝状菌过度增殖答案：D解析：菌胶团是动胶菌属等分泌胞外聚合物（EPS）包裹细菌形成的絮凝体，是活性污泥的基本结构单元，功能包括吸附降解有机物、维持污泥沉降性能、为微型动物提供栖息地、防止微型动物被水流冲刷；菌胶团细菌与丝状菌存在竞争关系，当菌胶团活性下降、DO不足或营养失衡时，丝状菌才会过度增殖引发污泥膨胀。10.某工业废水含高浓度硫酸盐（SO₄²⁻>2000mg/L），厌氧处理时抑制产甲烷过程的核心原因是（）A.硫酸盐还原菌与产甲烷菌竞争乙酸、H₂等底物，且产生的硫化氢对产甲烷菌有毒性B.硫酸盐渗透压过高导致产甲烷菌细胞失水死亡C.硫酸盐氧化分解胞外聚合物破坏污泥结构D.硫酸盐还原过程消耗大量碱度导致pH下降抑制产甲烷菌活性答案：A解析：硫酸盐还原菌（SRB）的底物亲和常数低于产甲烷菌，在高硫酸盐环境下会优先利用H₂、乙酸等底物，将硫酸盐还原为硫化氢；游离态H₂S可穿透产甲烷菌细胞膜，破坏细胞内酶的巯基结构，当液相H₂S浓度高于50mg/L时，产甲烷菌活性下降80%以上；硫酸盐本身不会产生高渗透压，硫酸盐还原过程1gSO₄²⁻可产生约1.04g碱度，不会导致pH大幅下降。11.生物除磷过程中，聚磷菌的代谢特性是（）A.厌氧条件下释放磷，好氧条件下过量吸收磷B.厌氧条件下吸收磷，好氧条件下释放磷C.厌氧、好氧条件下均持续释放磷D.厌氧、好氧条件下均过量吸收磷答案：A解析：聚磷菌（PAOs）在厌氧段分解胞内聚磷颗粒产生能量，吸收挥发性脂肪酸合成聚β-羟基丁酸（PHB），同时释放磷酸盐；在好氧段分解PHB产生能量，过量吸收环境中的磷酸盐合成聚磷颗粒储存在细胞内，通过排放剩余污泥实现磷的去除，该过程要求厌氧段严格无硝酸盐、无分子态氧。12.下列哪种微型动物出现时，通常指示活性污泥处于培养初期、处理效果较差（）A.钟虫B.累枝虫C.鞭毛虫D.轮虫答案：C解析：活性污泥培养过程中微型动物的演替规律为：鞭毛虫、变形虫（游离细菌多、污泥未成熟、出水浑浊）→游泳型纤毛虫（草履虫、肾形虫，污泥初步形成、处理率提升）→固着型纤毛虫（钟虫、累枝虫，污泥成熟、处理效果优良）→轮虫（污泥停留时间过长、污泥老化解体）；当轮虫大量出现时，指示污泥负荷过低、需适当减少排泥。13.堆肥腐熟过程中，下列哪种指标可作为腐熟度的核心生物学判定指标（）A.温度升至55℃以上维持3天B.粪大肠菌群值>0.01C.种子发芽指数>80%D.含水率降至40%以下答案：C解析：依据《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（GB/T23486-2023），堆肥腐熟的生物学判定核心指标为种子发芽指数（GI）>80%，此时堆肥中植物毒性物质（有机酸、多酚等）降解完全，对作物生长无抑制作用；55℃维持3天是堆肥无害化的卫生要求，可杀灭病原菌、寄生虫卵；粪大肠菌群值、含水率是理化及卫生指标，无法直接反映腐熟度。14.下列关于微生物共代谢的描述正确的是（）A.微生物可将共代谢底物作为唯一碳源和能源生长B.共代谢过程需要初级底物提供能量和还原力C.共代谢仅发生在好氧微生物类群中D.共代谢降解污染物的速率远高于生长代谢答案：B解析：共代谢是指微生物在利用可支撑生长的初级底物（如葡萄糖、乙酸）时，对非生长基质（如三氯乙烯、多环芳烃等难降解有机物）进行氧化降解的过程，该过程微生物无法从非生长基质中获取能量，必须依赖初级底物提供NADH等还原力；共代谢在好氧、厌氧微生物中均存在，如产甲烷菌可共代谢降解氯代烃类污染物；共代谢降解速率通常低于生长代谢，工程上需通过调控初级底物浓度提升降解效率。15.饮用水深度处理中，生物活性炭（BAC）工艺的核心微生物作用是（）A.活性炭吸附的有机物作为微生物营养，形成生物膜降解可同化有机碳、氨氮B.微生物氧化分解活性炭孔隙结构，增大吸附容量C.微生物代谢产物在活性炭表面形成覆膜，延长活性炭使用寿命D.活性炭表面的硝化菌将硝态氮还原为氮气脱除答案：A解析：生物活性炭工艺是活性炭吸附与生物降解的耦合工艺，活性炭表面富集的异养菌、硝化菌可将活性炭吸附的可同化有机碳（AOC）、氨氮逐步降解，实现活性炭的生物再生，延长活性炭更换周期3~5倍；微生物不会分解活性炭结构，其代谢产物易造成活性炭孔隙堵塞；反硝化过程需要厌氧环境与碳源，BAC工艺为好氧环境，无法实现硝态氮还原。16.丝状菌污泥膨胀发生后，下列哪种调控措施是错误的（）A.提高好氧池溶解氧浓度至2~3mg/LB.降低进水有机负荷至0.2kgBOD₅/(kgMLSS·d)C.投加聚合氯化铝（PAC）改善污泥絮凝性能D.适当提高回流污泥浓度，缩短污泥停留时间（SRT）答案：B解析：丝状菌污泥膨胀的核心诱因包括低DO、低负荷、营养失衡（N/P不足）、低pH等，当发生丝状菌膨胀时，若进一步降低有机负荷，会加剧菌胶团细菌与丝状菌的营养竞争，使丝状菌增殖更快；正确调控措施包括：提高DO至2mg/L以上、将有机负荷提升至0.3~0.6kgBOD₅/(kgMLSS·d)、补充氮磷营养维持BOD₅:N:P=100:5:1、投加絮凝剂强化污泥沉降、缩短SRT排出过量丝状菌。17.下列微生物类群中，参与氮循环氨化过程的是（）A.氨氧化古菌B.芽孢杆菌C.硝化杆菌D.反硝化产碱菌答案：B解析：氨化过程是指有机氮（蛋白质、尿素等）在微生物作用下分解转化为氨氮的过程，芽孢杆菌、假单胞菌、变形杆菌等异养细菌均具有较强的氨化能力；氨氧化古菌、硝化杆菌参与硝化过程（氨氮→亚硝态氮→硝态氮）；反硝化产碱菌参与反硝化过程（硝态氮→氮气）。18.2025年我国发布的《新污染物治理行动方案实施效果评估指南》中，明确了抗生素抗性基因（ARGs）的环境风险管控要求，下列哪种工艺对ARGs的去除效率最高（）A.传统活性污泥法B.膜生物反应器（MBR）C.人工湿地D.生物接触氧化法答案：B解析：依据2024年中国环境科学研究院对全国27个城市污水处理厂的调研数据，MBR工艺（膜孔径0.1μm）对ARGs的平均去除率可达99.2%以上，膜组件可高效截留携带抗性基因的游离DNA、宿主细菌；传统活性污泥法对抗性基因的平均去除率为62%，人工湿地为78%，生物接触氧化法为71%，出水中残留的抗性基因可通过受纳水体传播，存在生态风险。19.下列关于极端微生物在环境工程中应用的描述错误的是（）A.嗜酸氧化亚铁硫杆菌可用于生物沥浸去除污泥中的重金属B.嗜热菌可用于高温堆肥加快有机质降解速率C.耐冷菌可用于北方冬季低温污水处理，在4~10℃下保持较高代谢活性D.嗜碱菌适宜pH为3~5，可用于酸性矿山废水处理答案：D解析：嗜碱菌适宜生长pH为9~11，可用于碱性印染废水、造纸黑液的处理；嗜酸菌适宜pH为2~5，氧化亚铁硫杆菌为典型嗜酸菌，在pH2~3条件下可将污泥中难溶态重金属氧化为可溶性离子，通过固液分离去除，重金属去除率可达80%以上；嗜热菌最适生长温度为50~65℃，可将堆肥腐熟周期从30天缩短至15天；耐冷菌可分泌低温适应性酶，在低温下保持较高的有机物降解活性，解决北方冬季污水处理效率低的问题。20.微生物固定化技术处理废水的优势不包括（）A.单位反应器内微生物浓度高，耐冲击负荷能力强B.微生物停留时间长，可富集世代周期长的硝化菌、难降解有机物降解菌C.固载材料可吸附污染物，提升降解效率D.固定化微生物颗粒传质阻力小，溶解氧、底物扩散速率高于活性污泥答案：D解析：微生物固定化技术是通过包埋、吸附、交联等方法将微生物固定在载体上，优势包括：微生物浓度可达10~20g/L（远高于活性污泥的2~4g/L）、耐冲击负荷；SRT与HRT完全分离，可留住世代周期长达10d以上的硝化菌、产甲烷菌；载体材料（如海藻酸钠、生物炭、聚氨酯泡沫）可吸附污染物，增加局部污染物浓度；但固定化颗粒存在传质阻力，溶解氧、底物需扩散进入颗粒内部才能被微生物利用，传质效率低于游离活性污泥，工程上需通过优化颗粒粒径、孔隙率改善传质条件。二、多项选择题（共10题，每题2分，多选、少选、错选均不得分）1.下列属于微生物生长测定方法的有（）A.血细胞计数板直接计数B.稀释平板菌落计数C.测定MLVSS浓度D.脱氢酶活性测定答案：ABCD解析：血细胞计数板可直接计数总菌数（包括死菌、活菌）；稀释平板菌落计数可测定活菌数；MLVSS（挥发性悬浮固体浓度）可反映活性污泥中活性微生物的生物量；脱氢酶是微生物胞内核心呼吸酶，其活性与微生物代谢活性、生物量呈正相关，可间接反映微生物生长状态。2.污水生物脱氮过程中，影响硝化效果的主要因素有（）A.温度B.溶解氧C.pHD.泥龄（SRT）答案：ABCD解析：硝化菌为化能自养菌，最适温度为20~30℃，低于15℃时硝化速率下降50%以上；硝化过程为好氧过程，DO需维持在2mg/L以上，低于0.5mg/L时硝化作用停止；硝化菌最适pH为7.5~8.5，pH低于6.5或高于9.0时活性受抑制；硝化菌世代周期长，为8~12d，因此SRT需至少大于10d才能保证硝化菌在系统内留存，SRT低于5d时硝化菌会被完全淘洗。3.下列微生物类群中，属于厌氧微生物的有（）A.产甲烷杆菌B.硫酸盐还原菌C.亚硝化单胞菌D.聚磷菌答案：AB解析：产甲烷杆菌为严格厌氧微生物，接触氧气数分钟即可死亡；硫酸盐还原菌为严格厌氧菌，在氧化还原电位低于-100mV的环境下才能生长；亚硝化单胞菌为严格好氧的氨氧化细菌，需要分子氧作为电子受体；聚磷菌为兼性厌氧微生物，厌氧段释磷、好氧段吸磷，氧气存在时可正常代谢。4.活性污泥丝状菌膨胀的主要诱因包括（）A.好氧池DO长期低于1mg/LB.进水BOD₅:N:P比例失衡，氮、磷营养不足C.有机负荷长期低于0.1kgBOD₅/(kgMLSS·d)D.进水pH长期低于6.0答案：ABCD解析：丝状菌比表面积大，对低浓度底物、低DO的亲和力高于菌胶团细菌，当DO不足、负荷过低、营养不足时，丝状菌会成为优势菌；低pH条件下真菌易增殖，也会引发丝状菌型污泥膨胀。5.生物膜法的微生物相特点包括（）A.微生物种类丰富，食物链长B.可存活世代周期长的硝化菌、厌氧菌C.生物膜表层为好氧层，内层为厌氧层D.微型动物种类少，仅有鞭毛虫类存活答案：ABC解析：生物膜为固定生长的微生物生态系统，生物量沿水流方向形成稳定的微生物分层，从表层到内层依次为好氧菌、兼性菌、厌氧菌，可富集硝化菌、反硝化菌、产甲烷菌等多种功能菌，食物链长，存在钟虫、轮虫、线虫、寡毛类等多种微型动物，剩余污泥产量仅为活性污泥法的1/3~1/2。6.下列属于微生物对污染物转化作用的有（）A.氧化B.还原C.水解D.合成答案：ABCD解析：微生物可通过氧化反应（如将氨氮氧化为硝态氮、将硫化氢氧化为单质硫）、还原反应（将硝态氮还原为氮气、将六价铬还原为三价铬）、水解反应（将大分子蛋白质、多糖水解为小分子氨基酸、单糖，将有机磷农药水解为无毒产物）、共代谢合成反应等方式转化降解污染物。7.饮用水消毒副产物的微生物控制技术包括（）A.生物预处理去除氨氮、可同化有机碳B.生物活性炭降解消毒副产物前体物C.硝化菌氧化溴离子减少溴酸盐生成D.生物膜过滤去除病原微生物减少消毒剂投加量答案：ABD解析：生物预处理可去除水中30%~50%的可同化有机碳、氨氮，减少消毒副产物前体物含量；生物活性炭可降解腐殖酸、富里酸等氯消毒副产物前体物，降低三卤甲烷生成势40%以上；溴酸盐是臭氧氧化溴离子的产物，硝化菌无法氧化溴离子，且溴离子为无机物，无法被生物降解；生物过滤可去除90%以上的病原微生物，降低后续消毒所需的消毒剂投量，减少消毒副产物生成。8.有机固体废物好氧堆肥的微生物演替过程包括（）A.中温阶段（15~45℃）：嗜温细菌、真菌分解易降解糖类、淀粉B.高温阶段（45~70℃）：嗜热细菌、放线菌分解纤维素、半纤维素C.降温阶段（<45℃）：嗜温微生物重新增殖，分解木质素类难降解物质D.腐熟阶段：微生物活性停滞，有机质完全矿化答案：ABC解析：腐熟阶段微生物仍保持较低活性，将残余难降解有机质缓慢转化为腐殖质，并非完全停滞；高温阶段温度超过60℃后，真菌活性受抑制，嗜热放线菌成为优势菌，可分解纤维素、半纤维素，同时杀灭病原菌、寄生虫卵，满足无害化要求。9.微生物在硫循环中的作用包括（）A.有机硫硫化作用分解产生硫化氢B.硫化氢氧化为单质硫、硫酸盐C.硫酸盐还原为硫化氢D.无机硫同化为有机硫合成细胞物质答案：ABCD解析：硫循环中，异养微生物可将含硫有机物（蛋白质、含硫氨基酸）分解为硫化氢（硫化作用）；无色硫细菌、光合硫细菌可将硫化氢氧化为单质硫或硫酸盐（硫氧化作用）；硫酸盐还原菌在厌氧条件下将硫酸盐还原为硫化氢（反硫化作用）；微生物可吸收硫酸盐合成含硫氨基酸、蛋白质（同化作用）。10.合成微生物菌群在环境工程中的应用优势包括（）A.菌株功能互补，可实现污染物多步协同降解B.环境适应性强，抗冲击负荷能力优于单一菌株C.可通过基因编辑强化特定降解功能，提升难降解污染物去除效率D.不存在生态入侵风险，可直接投加至自然水体答案：ABC解析：合成微生物菌群是通过筛选功能菌株、经过基因工程改造构建的菌群，虽然降解效率高，但直接投加至自然水体存在水平基因转移、破坏原有微生态平衡的生态风险，需经过严格的环境安全评估才能应用于开放环境；在封闭反应器（如污水处理厂生物池、工业废水处理装置）中应用时，功能互补的合成菌群对喹啉、吡啶、多环芳烃等难降解有机物的去除率比单一菌株高40%~60%。三、名词解释（共5题，每题3分）1.菌落形成单位（CFU）答案：菌落形成单位是指将稀释后的微生物样品接种至固体培养基上，在适宜条件下培养后，每个可繁殖的活菌细胞形成的肉眼可见菌落，用于表示样品中的活菌数量，单位为CFU/mL或CFU/g；与直接计数法相比，CFU计数仅统计活菌数量，排除了死菌的干扰，是环境样品微生物计数的常用指标。2.污泥龄（SRT）答案：污泥龄又称固体停留时间，是指活性污泥处理系统中，微生物从进入系统到排出系统的平均停留时间，计算公式为SRT=系统内总活性污泥量/每日排出的剩余污泥量+出水带走的污泥量；SRT是生物脱氮除磷工艺的核心控制参数，硝化过程要求SRT≥10d，生物除磷要求SRT控制在3~7d。3.生物膜答案：生物膜是指微生物附着在固体载体表面，通过分泌胞外聚合物包裹形成的具有三维结构的微生物聚集体，从外到内依次为好氧层、兼性层、厌氧层，存在完整的食物链，是生物滤池、生物转盘、接触氧化、生物活性炭等工艺的核心功能单元，具有耐冲击负荷、污泥产量低、运行稳定的特点。4.共代谢答案：共代谢是指微生物在利用可支撑自身生长的初级底物（如葡萄糖、乙酸）进行代谢的过程中，同时对无法作为唯一碳源能源的难降解污染物进行氧化转化的现象；共代谢过程需要初级底物提供能量与还原力，可降解氯代烃、多环芳烃、抗生素等难降解有机物，是难降解废水生物处理的核心机制之一。5.胞外聚合物（EPS）答案：胞外聚合物是微生物在代谢过程中分泌到细胞外的高分子聚合物，主要成分为多糖、蛋白质、核酸、腐殖质，占活性污泥干重的50%~80%；EPS是菌胶团形成的核心物质，可吸附水中污染物、维持污泥结构稳定性，其含量与组成直接影响污泥沉降性能、脱水性能。四、简答题（共3题，每题10分）1.简述活性污泥法处理污水的作用机制及正常运行的微生物相特征。答案：（1）作用机制：①吸附阶段：活性污泥与污水接触后，菌胶团表面的EPS通过静电吸附、疏水作用快速吸附污水中悬浮态、胶体态有机物，15~30min内可去除70%以上的BOD₅；②氧化分解阶段：好氧条件下，微生物将吸附的有机物一部分氧化分解为CO₂、H₂O并产生能量，一部分合成新的细胞物质；③沉降分离阶段：活性污泥在二沉池中沉降，实现泥水分离，上清液达标排放，沉淀的污泥一部分回流至生物池维持污泥浓度，剩余污泥排出系统。（6分）（2）正常运行的微生物相特征：①菌胶团结构紧密，颜色为黄褐色，沉降性能良好，SVI在70~150mL/g；②微型动物以固着型纤毛虫为主，如钟虫、累枝虫、盖纤虫，数量稳定在10³~10⁴个/mL，可观察到少量轮虫；③无大量丝状菌伸出菌胶团，无游离细菌大量存在，出水清澈透明，悬浮物浓度低于10mg/L；④微生物代谢活性稳定，比耗氧速率（SOUR）为8~20mgO₂/(gMLVSS·h)。（4分）2.简述微生物修复重金属污染土壤的主要作用机制。答案：微生物修复重金属污染土壤是通过微生物的代谢活动降低重金属的生物有效性、或将重金属转化为低毒形态，核心机制包括：（1）生物吸附：微生物细胞壁表面的羧基、羟基、氨基等官能团可通过络合、静电吸附、离子交换等作用结合重金属离子，将重金属固定在细胞表面，减少其在土壤中的迁移性；如枯草芽孢杆菌对Cd²⁺的吸附量可达25.6mg/g干菌体。（2.5分）（2）生物转化：微生物可通过氧化还原反应改变重金属的价态，降低其毒性；如硫酸盐还原菌可将SO₄²⁻还原为S²⁻，与Cd²⁺、Pb²⁺生成难溶的硫化物沉淀；耐铬细菌可将高毒性Cr⁶⁺还原为低毒性Cr³⁺，形成氢氧化铬沉淀。（2.5分）（3）生物矿化：微生物代谢产生的碳酸根、磷酸根等阴离子可与重金属结合生成稳定的矿物沉淀；如假单胞菌可分解有机磷产生磷酸根，与Pb²⁺生成稳定的氯磷铅矿，长期固定土壤中的铅。（2.5分）（4）植物-微生物联合修复：根际微生物可分泌铁载体、有机酸活化土壤中难溶态磷、铁，促进植物生长，同时提升植物对重金属的吸收富集效率，如丛枝菌根真菌可帮助超富集植物对重金属的吸收量提升30%~50%。（2.5分）3.简述厌氧消化过程的四个阶段及各阶段的核心微生物类群。答案：依据2024年IWA更新的厌氧消化模型，厌氧消化过程分为四个阶段，各阶段由不同功能微生物协同完成：（1）水解阶段：复杂大分子有机质（蛋白质、纤维素、多糖、脂肪）在水解酶作用下分解为小分子氨基酸、单糖、长链脂肪酸、甘油等可溶性物质；核心微生物为发酵细菌，包括梭菌属、拟杆菌属、芽孢杆菌属等，这些细菌可分泌胞外水解酶，分解大分子有机物，适宜温度20~55℃，pH5~7。（2.5分）（2）酸化阶段：水解产生的小分子有机物在发酵细菌作用下转化为挥发性脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）、醇类、乳酸、H₂、CO₂等；核心微生物为产酸发酵细菌，多数为兼性厌氧菌，可消耗体系内的少量氧气，为严格厌氧的产甲烷菌创造适宜氧化还原电位条件。（2.5分）（3）产氢产乙酸阶段：酸化阶段产生的丙酸、丁酸、长链脂肪酸等产甲烷菌无法利用的底物，在产氢产乙酸菌作用下转化为乙酸、H₂和CO₂；核心微生物为互营杆菌属、产氢产乙酸菌属，这类细菌与产甲烷菌为互营共生关系，需要产甲烷菌及时消耗H₂，降低氢分压，反应才能持续进行。（2.5分）（4）产甲烷阶段：产甲烷菌将乙酸、H₂/CO₂、甲基类化合物转化为甲烷和CO₂，其中约70%的甲烷来自乙酸裂解，30%来自H₂还原CO₂；核心微生物为严格厌氧的产甲烷菌，包括产甲烷杆菌属、产甲烷丝菌属、产甲烷球菌属，适宜pH6.8~7.4，氧化还原电位低于-330mV。（2.5分）五、论述题（共1题，15分）试结合2025年我国污水处理厂“双碳”目标的运行要求，论述环境工程微生物技术在污水低碳处理、资源回收中的应用方向及优化路径。答案：我国城镇污水处理行业碳排放量约占全社会总碳排放的1%~2%，传统活性污泥工艺存在能耗高、剩余污泥产量大、资源回收率低的问题，依托微生物代谢过程调控实现低碳运行，是2026年污水处理行业升级的核心方向，具体应用及路径如下：（1）短程生物脱氮与厌氧氨氧化耦合技术的应用：传统硝