本文格式為Word版，下載可任意編輯——環境工程微生物學五章以后答案

第五章微生物的生長繁殖與生存因子

1．微生物與溫度的關系如何？高溫是如何殺菌的？高溫殺菌力與什么有關系？答：溫度是微生物的重要生存因子。在適合的溫度范圍內，溫度毎升高10攝氏度，酶促反應速度將提高1~2倍，微生物的代謝速率和生長速率均可相應提高。適合的培養溫度使微生物以最快的生長速率生長，過高或過低的溫度均會降低代謝速率和生長速率。

高溫主要破壞微生物的機體的基本組成物質——蛋白質，酶蛋白和脂肪。。蛋白質被高溫嚴重破壞而發生凝固，為不可逆變性，微生物經超高溫處理后必然死亡。細胞質膜含有受熱易溶解的脂類，當用超高溫處理時，細胞質膜的脂肪受熱溶解使膜產生小孔，引起細胞內含物泄漏而死亡。

高溫的殺菌效果和微生物的種類，數量，生理狀態，芽孢有無及pH都有關系。

2．什么叫滅菌？滅菌方法有哪幾種？試述其優缺點。

答：滅菌是通過超高溫或其他的物理、化學因素將所有的微生物的營養細胞和所有的芽孢或孢子全部殺死。

滅菌的方法有干熱滅菌法和濕熱滅菌法。

濕熱滅菌法比干熱滅菌法優越，由于濕熱的穿透力和熱傳導都比干熱的強，濕熱時微生物吸收高溫水分，菌體蛋白易凝固變性，所以滅菌效果好。

3．什么叫消毒？加熱消毒的方法有哪幾種？

答：消毒是用物理、化學因素殺死致病菌，或是殺死所有微生物的營養細胞或一部分芽孢。

方法有巴斯德消毒法和煮沸消毒法兩種。

4．嗜冷微生物為什么能在低溫環境生長繁殖？

答：嗜冷微生物具備更有效的催化反應的酶，其主動傳送物質的功能運轉良好，

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使之能有效地集中必需的營養物質，嗜冷微生物的細胞質膜含有大量的不飽和脂肪酸，在低溫下保持半滾動性。

5．高溫菌和中溫菌在低溫環境中的代謝能力為什么減弱？

答：在低溫條件下，微生物的代謝極微弱，基本處于休眠狀態，但不致死。嗜中溫微生物在低于十攝氏度的溫度下不生長，由于蛋白質合成的啟動受阻，不能合成蛋白質。又由于大量酶對反饋抑制異常敏感，很易和反饋抑制劑緊湊結合，從而影響微生物的生長。處于低溫下的微生物一旦獲得適合溫度，即可恢復活性，以原來的生長速率生長繁殖。

6．細菌、放線菌、酵母菌、霉菌、藻類和原生動物等的正常生長繁殖分別要求什么樣的pH？

答：大多數細菌、藻類和原生動物的最適合pH為6.5~7.5，它們的pH適應范圍在4~10之間。放線菌為7.5~8.0。酵母菌和霉菌在3~6。

7．試述pH過高或過低對微生物的不良影響。用活性污泥法處理污（廢）水時為什么要保持在pH6以上？

答：(1)pH過低，會引起微生物體表面由帶負電變為帶正電，進而影響微生物對營養物的吸收。(2)過高或者過低的pH還可影響培養基中的有機化合物的離子作用，從而間接影響微生物。由于細菌表面帶負電，非離子狀態化合物比離子狀態化合物更簡單滲入細胞。(3)酶只在最適合的pH時才能發揮其最大活性，極端的pH使酶的活性降低，進而影響微生物細胞內的生物化學過程，甚至直接破壞微生物細胞。(4)過高或者過低的pH均降卑微生物對高溫的抗爭能力。

8.在培養微生物過程中，什么原因使培養基pH下降？什么原因使pH上升？在生產中如何調理控制pH？

答：微生物在培養基中分解葡萄糖，乳產生有機酸會引起培養基的pH下降，培

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養基變酸。微生物在含有蛋白質、蛋白胨及氨基酸等中性物質培養基中生長，這些物質可經微生物分解，產生NH3和胺類等堿性物質，使培養基pH上升。在生產過程中，處理城市生活污水、污泥中含有蛋白質，可不加緩沖性物質。假使不含蛋白質、氨等物質，處理前就要投加緩沖物質。緩沖物質有碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化銨及氨等。以碳酸氫鈉最正確。

霉菌和酵母菌對有機物具有較強的分解能力。pH較低的工業廢水可用霉菌和酵母菌處理，不需要堿調理pH，可節省費用。

9.微生物對氧化還原電位要求如何？在培養微生物過程中氧化還原電位如何變化？有什么方法控制？

答：各種微生物要求的氧化還原電位不同。一般好氧微生物要求的Eh為+300~+400mV；Eh在+100mV以上，好氧微生物生長。兼性厭氧微生物在Eh為+100mV以上進行好氧呼吸，在Eh為+100mV一下時進行無氧呼吸。專性厭氧菌要求Eh為-200~-250mV，專性厭氧的產甲烷菌要求的Eh更低，為-300~-400mV，最適為-330mV。

在培養微生物的過程中，由于微生物繁殖消耗了大量氧氣，分解有機物產生氫氣，使得氫氣還原電位降低，在微生物對數生長期降到最低點。

氧化還原電位可用一些還原劑加以控制，使微生物體系中的氧化還原電位維持在低水平上。這類還原劑有抗壞血酸、硫二乙醇鈉、二硫蘇糖醇、谷胱甘肽、硫化氫及金屬鐵。

10.好氧微生物需要氧氣作何用？充氧效率與微生物生長有什么關系？答：氧對好氧微生物有兩個作用：(1)作為微生物好養呼吸的最終電子受體；(2)參與甾醇類和不飽和脂肪酸的生物合成。

充氧量與與好氧微生物的生長量、有機物濃度等成正相關性。

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11.兼性厭氧微生物為什么在有氧和無氧條件下都能生長？

答：兼性厭氧微生物既有脫氫酶也有氧化酶，所以，既能在無氧條件下，又能在有氧條件下生存。在好癢條件下生長時，氧化酶活性強，細胞色素及電子傳遞體系的其他組分正常存在。在無氧條件下，細胞細胞色素及電子傳遞體系的其他組分減少或全部喪失，氧化酶無活性；一旦通入氧氣，這些組分的合成很快恢復。

12.專性厭氧微生物為什么不需要氧？氧對專性厭氧微生物有什么不良影響？答：由于專性厭氧微生物一遇到氧就會死亡。

在氧氣存在時，專性厭氧微生物代謝產生的NADH2和O2反應生成H2O2和NAD，而專性厭氧微生物沒有過氧化氫酶，它將被生成的過氧化氫殺死。O2還可以產

??生游離O?,由于專性厭氧微生物沒有破壞O的超氧化物歧化酶而被O殺死。耐222氧的厭氧微生物雖具有超氧化物歧化酶，能耐O2然而他們缺乏氧化氫酶，仍會被氧化氫殺死。

13.紫外線殺菌的機理是什么？何謂光復活和暗復活現象？

答：紫外輻射的波長范圍是200~390nm，紫外輻射對微生物有致死作用是由于微生物細胞中的核酸、嘌呤、嘧啶、及蛋白質對紫外輻射有特別強的吸收能力。DNA和RNA對紫外輻射的吸收峰在260nm處，蛋白質對紫外輻射的吸收峰在280nm處.紫外輻射能引起DNA鏈上兩個鄰近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚體，致使DNA不能復制，導致微生物死亡。

經紫外輻射照射的菌體或孢子懸液，隨即暴露于藍色可見光下，有一部分受損傷的細胞可恢復其活力，這種現象叫光復活。在黑暗條件下修復DNA鏈稱為暗復活。

14.幾種重金屬鹽如何起殺菌作用的？

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答：重金屬汞、銀、銅、鉛及其化合物可以有效的殺菌，它們都是蛋白質的沉淀劑。其殺菌機理是與酶的-SH基結合，使酶失去活性；或與菌體蛋白質結合使之變性或沉淀。

15.氯和氯化物的殺菌機理是什么？

答：氯和氯化物對細胞壁有較強的吸附穿透能力，可有效地氧化細胞內含巰基的酶，還可以快速地抑制徽生物蛋白質的合成來破壞微生物。

16.有哪幾種有機化合物殺菌劑？它們的殺菌機理死是什么？

答：(1)醇：醇是脫水劑和脂溶劑，可使蛋白質脫水，變性，溶解細胞質膜的脂類物質，進而殺死微生物機體。(2)甲醛：甲醛可與蛋白質的氨基結合而干擾細菌的代謝能力。(3)酚：酚與其衍生物能引起蛋白質變性，并破壞細胞質膜。(4)新潔而滅：是一種表面活性強的殺菌劑。對大量非芽孢型的致病菌、革蘭氏陽性菌及革蘭氏陰性菌有著極強的致死作用。(5)合成洗滌劑：去污能力強，還有殺菌作用。(6)染料：有抑菌作用。

17.為何滲透壓？滲透壓有與微生物有什么關系？

答：任何兩種濃度的液體被半滲透膜隔開，均會產生滲透壓。當兩液面高差產生的壓力足夠阻止水在滾動時，滲透中止，這時出現的兩液面高差間的壓力就是滲透壓。

在等滲透壓中的微生物生長得很好，在低滲透壓中溶液中的水分子大量滲入微生物體內，使微生物發生膨脹，嚴重者破碎，在高滲透壓溶液中，微生物體內水分子大量滲到體外，使細菌質壁分開。

18.水的活度與枯燥對微生物有什么影響？

答：大多數股微生物在aw為0.95~0.99時生長最好。嗜鹽細菌屬的細菌很特別，

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它們在低于0.80的含NaCl的培養基中生長最好。少數霉菌和酵母菌在aw為0.60~0.70時仍能生長。在aw為0.60~0.65時大多數微生物中止活動。枯燥能使細菌體內的蛋白質變性，引起代謝活動中止，所以枯燥會影響微生物的活性以及生命力。

19.何謂表面張力？它對微生物有什么影響？

答：表面張力是分子力的一種表現。它發生在液體和氣體接觸時的邊界部分。是由于表面層的液體分子處于特別狀況決定的。液體內部的分子和分子間幾乎是緊挨著的，分子間經常保持平衡距離，稍遠一些就相吸，稍近一些就相斥，這就決定了液體分子不像氣體分子那樣可以無限擴散，而只能在平衡位置附近振動和旋轉。在液體表面附近的分子由于只顯著受到液體內側分子的作用，受力不均，使速度較大的分子很簡單沖出液面，成為蒸汽，結果在液體表面層(跟氣體接觸的液體薄層)的分子分布比內部分子分布來得稀疏。相對于液體內部分子的分布來說，它們處在特別的狀況中。表面層分子間的斥力隨它們彼此間的距離增大而減小，在這個特別層中分子間的引力作用占優勢。因此，假使在液體表面上任意劃一條分界限MN把液面分成a、b兩部分，如下圖。F表示a部分表面層中的分子對b部分的吸引力，F6表示右部分表面層中的分子對a部分的吸引力，這兩部分的力一定大小相等、方向相反。這種表面層中任何兩部分聞的相互牽引力，促使了液體表面層具有收縮的趨勢，由于表面張力的作用，液體表面總是趨向于盡可能縮小，因此空氣中的小液滴往往呈圓球形狀。

表面張力是潤濕的函數。假使細菌不被液體培養基潤濕，它們將在表面生成一層薄菌膜。假使它們被潤濕，則在培養基中均勻生長、培養基變混濁。若要使那些在液體培養基中均勻生長的細菌呈膜狀生長，則可增加類脂質含量，保護菌體不受潤濕，細菌則可呈膜狀生長。20.抗生素是如何殺菌和抑菌的？

答：抗生素是通過四個方面殺菌和抑菌的：(1)抑制微生物細胞壁合成；(2)破

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壞微生物的細胞質膜；(3)抑制蛋白質合成；(4)干擾核酸的合成。

21.在自然環境和人工環境中微生物之間存在哪幾種關系？舉例說明。答：有種內關系和種間關系，包括：

(1)競爭關系：在好氧生物處理中，當溶解氧或營養成為限制因子時，菌膠團細菌和絲狀菌表現出明顯的競爭關系。

(2)原始合作關系（互生關系）：固氮菌具有固定空氣中氮氣的能力，但不能利用纖維素作碳源和能源，而纖維素分解菌分解纖維素為有機酸對他本身的生產繁殖不利，但當兩者一起生活時，固氮菌固定的氮為纖維素分解菌提供氮源，纖維素分解菌分解纖維素的產物有機酸被固氮菌用作碳源和能源，也為纖維素分解菌解毒。

(3)共生關系：原生動物中的纖毛蟲類、放射蟲類、有孔蟲類與藻類共生。(4)偏害關系：乳酸菌產生乳酸使pH下降，抑制腐敗細菌生長。(5)捕食關系：大原生動物吞食小原生動物。

(6)寄生關系：蛭弧菌屬有寄生在假單胞菌等菌體中的種。

第六章微生物的遺傳和變異

1.什么是微生物的遺傳性和變異性？遺傳和變異的物質基礎是什么？如何得以證明？

答：微生物將其生長發育所需要的營養類型和環境條件，以及對這些營養和外界條件產生的一定反應，或出現的一定性狀傳給后代，并相對穩定的一代一代傳下去。這時微生物的遺傳。

微生物從它適應的環境遷移到不適應的環境后，微生物改變自己對營養和環境條件的要求，在新的生活條件下產生適應新環境的酶，從而適應新環境并良好生長，這是遺傳的變異。

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DNA是遺傳和變異的物質基礎。可以從格里菲斯經典的轉化試驗和大腸桿菌T2噬菌體感染大腸桿菌的試驗得到證明。

2.微生物的遺傳基因是什么？微生物的遺傳信息是如何傳遞的？

答：微生物的遺傳基因是微生物體內儲存傳遞信息的、有自我復制功能的單位。從分子遺傳學的角度看，微生物的遺傳信息是通過DNA將決定各種遺傳性狀的信息傳遞給子代的。

3.什么叫分子遺傳學的中心法則？什么叫反向轉錄？

答：DNA的復制和遺傳信息傳遞的基本規則，稱為分子遺傳學的中心法則。只含RNA的病毒其遺傳信息儲存在RNA上，通過反轉錄酶的作用由RNA轉錄為DNA，這叫反向轉錄。

4.DNA是如何復制的？何謂DNA的變性和復性？

答：DNA的自我復制大致如下：首先是DNA分子中的兩條多核苷酸鏈之間的氫鍵斷裂，彼此分開成兩條單鏈；然后各自以原有的多核苷酸鏈上的堿基排列順序，各自合成出一條新的互補的多核苷酸鏈。新合成額一條多核苷酸鏈和原有的多核苷酸鏈又以氫鍵連接成新的雙螺旋結構。

當自然雙鏈DNA受熱或其他因素的作用下，兩條鏈之間的結合力被破壞而分開成單鏈DNA，即稱為DNA的變性。

變性的DNA溶液經適當處理后重新形成自然DNA的過程叫復性。

5.微生物有幾種RNA？它們各有什么作用？

答：RNA有4種：tRNA，rRNA，mRNA，反義RNA。

mRNA叫幸事RNA，作為多聚核苷酸的一級結構，其上帶有指導氨基酸的信息密碼，它反義氨基酸，具傳遞遺傳性的功能。

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tRNA叫轉移RNA，其上有和mRNA互補的反密碼子，能識別氨基酸及識別mRNA上的密碼子，在tRNA-氨基酸合成酶的作用下傳遞氨基酸。

反義RNA起調理作用。決定mRNA翻譯合成速度。rRNA和蛋白質合成的核糖體為合成蛋白質的場所。由tRNA，rRNA，mRNA，反義RNA協作合成蛋白質。6.微生物生長過程中蛋白質是如何合成的？細胞是如何分裂的？

答：(1)DNA復制：首先，決定某種蛋白質分子結構的相應一段DNA鏈的自我復制。

(2)轉錄mRNA：轉錄是雙鏈DNA分開，以它其中一條單鏈為模板遵循堿基配對的原則轉錄出一條mRNA。新轉錄的mDNA鏈的核苷酸堿基的排列順序與模板DNA鏈的核苷酸堿基排列順序互補。轉錄后，mRNA的順序又通過三聯密碼子的方式由tRNA翻譯成相應的氨基酸排列順序，產生具有不同生理特性的功能蛋白。

(3)翻譯：翻譯由tRNA完成，tRNA鏈上有反密碼子與mRNA鏈上對氨基酸順序編碼的核苷酸堿基順序互補。tRNA具有特定識別作用的兩端：tRNA的一端識別特定的氨基酸，并與之暫時結合形成氨基酸-tRNA的結合分子。另一端上有三個核苷酸堿基順序組成的反密碼子。它識別mRNA上的互補的三聯密碼子，并與之暫時結合。

(4)蛋白質合成：通過兩端的識別作用，把特定氨基酸轉送到核糖體上，使不同的氨基酸依照mRNA上的堿基順序連接起來，在多肽合成酶的作用下合成多肽鏈，多肽鏈通過高度折疊形成特定的蛋白質結構，最終產生具有不同生理特性的功能蛋白。

由于DNA復制和蛋白質合成而使兩者成倍增加后的一個有秩序的過程，即微生物細胞的分裂。微生物將成倍增加的核物質和蛋白質均等地分派給兩個子細胞，在細胞的中部合成橫膈膜并逐漸內陷，最終將兩個子細胞分開，細胞分裂完成。

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7.微生物變異的實質是什么？微生物突變類型有幾種？變異表現在哪些方面？答：微生物變異的實質是基因突變。突變的類型有自發突變和誘發突變。表現在個體形態的變異、菌落形態的變異、營養要求的變異、對溫度，pH要求的變異，毒力的變異，抗爭能力的變異，生理生化特性的變異以及代謝途徑產物的變異等。

8.廢水處理中變異現象有哪幾方面？

答：廢水處理中變異現象有：有營養要求的變異；對溫度，pH要求的變異；對毒物的耐毒能力的變異；個體形態和菌落形態的變異及代謝途徑產物的變異等。

9.什么叫定向培育和馴化？

答：定向培育是人為用某一特定環境長期處理某一微生物群體，同時不斷將它們進行移種傳代，以達到累積和選擇適合的自發突變體的一種古老的育種方法。定向培育在環境工程中稱為馴化。

10.試述紫外輻射殺菌的作用機理。

答：紫外輻射的波長范圍是200~390nm，紫外輻射對微生物有致死作用是由于微生物細胞中的核酸、嘌呤、嘧啶、及蛋白質對紫外輻射有特別強的吸收能力。DNA和RNA對紫外輻射的吸收峰在260nm處，蛋白質對紫外輻射的吸收峰在280nm處.紫外輻射能引起DNA鏈上兩個鄰近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚體，致使DNA不能復制，導致微生物死亡。

11.DNA損傷修復有幾種形式？各自如何修復？

答：(1)光復活和暗復活：一部分損傷的DNA在藍色區域可見光處，特別510nm波長的光照的條件下，DNA修復酶將損傷區域兩端的磷酸酯鍵水解，切割受損的DNA，將新的核苷酸插入，由連接好形成正常的DNA，這叫光復活。受損傷

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的DNA也可能在黑暗時被修復成正常的DNA。這叫暗復活。(2)切除修復：在有Mg2?和ATP存在的條件下，uvrABC核酸酶在同一條單鏈上的胸腺嘧啶二聚體兩側位置，將包括胸腺嘧啶二聚體內的有12~13個核苷酸額單鏈切下。通過DNA多聚酶Ⅰ的作用，釋放出被切割的12~13個核苷酸額單鏈。DNA連接酶縫合新合成的DNA片段和原有的DNA鏈之間的切割，完成修復。(3)重組修復：受損傷的DNA先經復制，染色體交換，使子鏈上的空隙部分面對正常的單鏈，DNA多聚酶修復空隙部分成正常鏈。留在親鏈上的胸腺嘧啶二聚體依靠切除修復過程去除掉。(4)sos修復：在DNA收到大范圍重大損傷時誘導產生一種應急反應，使細胞內所有的修復酶增加合成量，提高酶活性。或誘導產生新的修復酶修復DNA受損傷的部分而成正常的DNA。(5)適應性修復：細菌由于長期接觸低劑量的誘變劑會產生修復蛋白（酶），修復DNA上因甲基化而遭遇的損傷。

12.何謂雜交、轉化和轉導？各自有什么實踐意義？

答：雜交是通過雙親細胞的融合，使整套染色體的基因重組，或者是通過雙親細胞的溝通，使部分染色體基因重組。雜交育種將固氮基因轉移給不固氮的微生物使它們具有固氮能力，對農業生產和缺氮的工業廢水生物處理是很有意義的。

受體細胞直接吸收來自供體細胞的DNA片段，并把它整合到自己的基因組里，從而獲得了供體細胞部分遺傳性狀的現象，稱為轉化。遺傳和變異物質基礎的經典試驗是轉化的突出例子。

通過溫柔噬菌體的媒介作用，把供體細胞內特定的基因攜帶至受體細胞中，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現象，稱為轉導。

13.什么是質粒？在遺傳工程中有什么作用？舉例說明。

答：在原核微生物中，除有染色體外，還有令一種較小的，攜帶少量遺傳基因的環狀DNA分子叫質粒，也叫染色體外DNA。

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質粒可以用來培育優良菌種，在基因工程中常被用作基因轉移的運載工具——載體。

例：(1)多功能超級細菌的構建。(2)解烷抗汞粒菌的構建。(3)脫色工程菌的構建。(4)Q5T工程菌。

14.何謂基因工程？它的操作有幾個步驟？

答：基因工程是指基因水平上的遺傳工程。是用人工的方法把所需要的某一供體生物的DNA提取出來，在離體的條件下用限制性內切酶將離體DNA切割成帶有目的基因的DNA片段，每一段平均長度有幾千個核苷酸，用DNA連接酶把它和質粒的DNA分子在體外連接成重組的DNA分子，然后將重組體導入某一受體細胞中，以便外來的遺傳物質在其中進行復制擴增和表達；而后進行重組體克隆篩選和鑒定；最終對外源基因表達產物進行分開提純，從而獲得新品種。它包括5個步驟：(1)先從供體細胞中選擇獲取帶有目的基因的DNA片段；(2)將目的DNA的片段和質粒在體外重組；(3)將重組體轉入受體細胞；(4)重組體克隆篩選和鑒定；(5)外源基因表達產物的分開提純。

15.什么叫PCR技術？有幾個操作步驟？

答：PCR技術稱DNA多聚酶鏈式反應。是DNA體外擴增的技術。

步驟：(1)加熱變性：將待擴增的DNA置于94~95攝氏度的哥嫂問水浴中加熱5分鐘，使雙鍵DNA解鏈為單鏈DNA，分開的兩條單鏈DNA作為擴增的模板。(2)退火：將加熱變性的單鏈DNA溶液的溫度緩慢下降至55攝氏度后，在這過程中將引物DNA的堿基與單鏈模板DNA一端堿基互補配對。

(3)延伸：在退火過程中，當溫度下降至72攝氏度時，在耐熱性TaqDNA多聚酶、適應的pH和一定的離子強度下，寡核苷酸引物堿基和模板DNA結合延伸成雙鏈DNA。經過30~35次循環，擴增倍數達106，可將長達2kb的DNA由原來的1pg擴增到0.5~1μg。若經過60次循環，DNA擴增倍數可達109~1010。

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16.基因工程和PCR技術在環境工程中有何實踐意義？舉例說明。

答：在環境保護方面利用基因工程獲得了分解多種有毒物質的新型菌種。若采用這種多功能的超級細菌可望提高廢水生物處理的效果。并在廢水生物處理模擬試驗中也取得一些成果。

PCR技術廣泛運用于法醫鑒定、醫學檢疫、環境監測等方面。

其次篇微生物生態第一章微生物生態

1.什么叫生態系統？生態系統有什么功能？什么叫生態圈？什么叫生態平衡？答：生態系統是在一定時間和空間范圍內由生物（包括動物、植物和微生物的個體、種群、群落）與它們的生境（包括光、水、土壤、空氣及其他生物因子）通過能量滾動和物質循環所組成的一個自然體。它的功能有生物生產、能量滾動、物質循環和信息傳遞。

生存在地球陸地以上和海面以下約10km之間的范圍，包括巖石圈、土壤圈、水圈和大氣圈內所有生物群落和人以及它們生存環境的總體，叫生態圈。即使有外來感染，生態系統能通過自行調理的能力恢復到原來的穩定狀態，這就是生態系統的平衡，即生態平衡。

2.為什么說土壤是微生物最好的自然培養基？土壤中有哪些微生物？答：由于土壤具有微生物所必需的營養和微生物生長繁殖及生命活動所需要額各種條件，所以說土壤是微生物最好的自然培養基。土壤中的微生物有細菌，放線菌，真菌，藻類，原生動物和微型動物。

3.什么叫土壤自凈？土壤被污染后其微生物群落有什么變化？

答：土壤對施入其中的一定負荷的有機物或有機污染物具有吸附和生物降解能

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力，通過各種物理、生化過程自動分解污染物使土壤恢復到原有水平的凈化過程，稱為土壤自凈。

土壤被污染后，土壤的微生物區系和數量發生改變，并誘導產生分解各種污染物的微生物新品種。

4.土壤是如何被污染的？土壤污染有什么危害？

答：土壤污染的主要來在含有有機毒物和重金屬的污水和廢水的農田澆灌；來自含有有機毒物和重金屬的污、廢水的土地處理；來自固體廢物的堆放和填埋等的滲漏液；來自地下儲油罐泄漏和以及農藥噴灑。

危害：(1)有機、無機毒物過多滯留、積累在土壤中，改變了土壤的理化性質，使土壤鹽堿化，板結。毒害植物和土壤微生物，破壞土壤生態平衡。(2)土壤中的毒物被植物吸收、富集、濃縮，隨食物鏈遷移，會轉移到人體；或被雨水沖刷流入河流、湖泊或滲入地下水，進而造成水體污染。污染物又隨水源進入人體，毒害人類。(3)污水和廢水中含有的各種病原微生物雖然有些在土壤中不適應而死亡，但有些可在土壤中長時間存活，它們可以通過各種途徑轉移到水體，進而進而人體，引起人的疾病。

5.什么叫土壤生物修復？為什么要進行土壤修復？

答：土壤生物修復是利用土壤中土壤中的自然微生物資源或人為投加目的菌株，甚至用構建的特異降解功能菌投加到各污染土壤中，將滯留的污染物快速降解和轉化，使土壤恢復其自然功能。

由于土壤受污染后會造成：(1)有機、無機毒物過多滯留、積累在土壤中，改變了土壤的理化性質，，使土壤鹽堿化，板結。毒害植物和土壤微生物，破壞土壤生態平衡。(2)土壤中的毒物被植物吸收、富集、濃縮，隨食物鏈遷移，會轉移到人體；或被雨水沖刷流入河流、湖泊或滲入地下水，進而造成水體污染。污染物又隨水源進入人體，毒害人類。3.污水和廢水中含有的各種病原微生物雖然

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有些在土壤中不適應而死亡，但有些可在土壤中長時間存活，它們可以通過各種途徑轉移到水體，進而進而人體，引起人的疾病。所以要進行土壤修復。

6.土壤生物修復技術關鍵有哪些方面？

答：土壤生物修復的技術的關鍵有四個方面：(1)微生物物種；(2)微生物營養：一般土壤微生物額碳氮比25：1,污水好氧生物處理的BOD5：N：P=100：5：1；(3)溶解氧；(4)微生物的環境因子。

7.空氣微生物有哪些來源？空氣中有哪些微生物？

答：空氣中微生物的來源好多，塵土飛揚可將土壤微生物帶至空中，小水滴飛濺將水中微生物帶至空中，人和動物身體的枯燥脫落物，呼吸道口腔內含微生物的分泌物通過咳嗽、打噴嚏等方式飛濺到空氣中。敞開的污水生物處理系統通過機器攪拌，鼓風曝氣等可使污水中的微生物以氣溶膠的形式飛濺到空氣中。

主要有芽孢桿菌、霉菌和放線菌的孢子、野生酵母菌、原生動物和微型后生動物的胞囊。

8.空氣中有哪些致病微生物？以什么微生物為空氣污染指示菌？

答：空氣中有白色葡萄球菌、金色葡萄球菌、綠膿桿菌、沙門氏菌、大腸桿菌、白喉桿菌、肺炎球菌及結核桿菌、病毒粒子、阿米巴胞囊、立克次氏體等。以綠色鏈球菌為空氣污染指示菌。

9.水體中微生物有幾方面來源？微生物在水體中的分布有什么樣的規律？答：水體中微生物的來源有：水體中固有的微生物、來自土壤的微生物、來自生產和生活的微生物、來自空氣的微生物。據海面0~10m的深處因受陽光照射含菌量較少，浮游藻類較多。5~10m以下至25~50m處的微生物數量較多，而且隨海水深度的增加而增加，50m以下微生物的數量隨海水深度增加而減少。

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10.什么叫水體自凈？可根據哪些指標判斷水體自凈程度？

答：河流接納了一定量的有機污染物后，在物理、化學和水生物等因素的綜合作用后得到凈化，水質恢復到污染前的水平和狀態，叫做水體自凈。判斷水體自凈程度的指標有P/H指數和氧濃度晝夜變化幅度和氧垂曲線。

11.水體污染的指標有哪幾種？污化系統分為那幾“帶〞？各“帶〞有什么特征？答：水體污染的指標有：BIP指數、細菌菌落總數、總大腸菌群。

多污帶：多污帶位于排污口之后的區段，水呈暗灰色，很渾濁，含有大量有機物，BOD高，溶解氧極低，為厭氧狀態。

α-中污帶：α-中污帶在多污帶的下游，水為灰色，溶解氧少，為半厭氧狀態，有機物量減少，BOD下降，水面上有泡沫和浮泥，有NH3、氨基酸及H2S，生物種類比多污帶稍多。細菌數量較多。

β-中污帶：β-中污帶在α-中污帶之后，有機物量較少，BOD和懸浮物含量低，溶解氧濃度升高，NH3和H2S含量減少，細菌數量減少，藻類大量繁殖，水生動物出現。

寡污帶：寡污帶在β-中污帶之后，標志者河流自凈過程已完成，有機物全部無機化，BOD和懸浮物含量極低，細菌極少，水的渾濁度低，溶解氧恢復到正常含量。

12.什么叫水體富營養化？評價水體富營養化的方法有幾種？

答：水體富營養化是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養物質大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡的現象。

評價方法有：觀測藍藻等指示生物，測定生物的現存量，測定原初生產力，測定透明度，測定氮磷等導致富營養化的物質。

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13.AGP是何意？如何測定AGP？

答：AGP是藻類生產的潛在能力。把特定的藻類接種在自然水體或廢水中，在一定的光照度和溫度條件下培養，使藻類增長到穩定期為止，通過測干重或細胞數來測其增長量。

將培養液用濾膜或高壓蒸汽滅菌器除去SS和雜菌。取500ml置于L型培養管，接入羊角月牙藻，將培養管放在往復振蕩器上，在20°C，光照度為4000~6000lx條件下震蕩培養7~20d后，取適量培養液用濾膜過濾，置于105°C烘至衡重，稱干重，計算一升藻類中的干重為該水樣的AGP。

其次章微生物在環境物質循環中的作用

1.什么叫生態系統？生態系統有什么功能？什么叫生態圈？什么叫生態平衡？答：生態系統是在一定時間和空間范圍內由生物（包括動物、植物和微生物的個體、種群、群落）與它們的生境（包括光、水、土壤、空氣及其他生物因子）通過能量滾動和物質循環所組成的一個自然體。它的功能有生物生產、能量滾動、物質循環和信息傳遞。

生存在地球陸地以上和海面以下約10km之間的范圍，包括巖石圈、土壤圈、水圈和大氣圈內所有生物群落和人以及它們生存環境的總體，叫生態圈。即使有外來感染，生態系統能通過自行調理的能力恢復到原來的穩定狀態，這就是生態系統的平衡，即生態平衡。

2.為什么說土壤是微生物最好的自然培養基？土壤中有哪些微生物？答：由于土壤具有微生物所必需的營養和微生物生長繁殖及生命活動所需要額各種條件，所以說土壤是微生物最好的自然培養基。土壤中的微生物有細菌，放線菌，真菌，藻類，原生動物和微型動物。

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3.什么叫土壤自凈？土壤被污染后其微生物群落有什么變化？

答：土壤對施入其中的一定負荷的有機物或有機污染物具有吸附和生物降解能力，通過各種物理、生化過程自動分解污染物使土壤恢復到原有水平的凈化過程，稱為土壤自凈。

土壤被污染后，土壤的微生物區系和數量發生改變，并誘導產生分解各種污染物的微生物新品種。

4.空氣中微生物的分布數量與什么因素有關？空氣中有哪些微生物？又有哪些致病微生物？

答：室外空氣中的微生物數量和環境衛生狀況、環境綠化程度有關。室內的與人員密度、空氣流通程度。室內衛生狀況有關。空氣中主要有芽孢桿菌、霉菌和放線菌的孢子、野生酵母菌、原生動物和微型后生動物的胞囊。空氣中有白色葡萄球菌、金色葡萄球菌、綠膿桿菌、沙門氏菌、大腸桿菌、白喉桿菌、肺炎球菌及結核桿菌、病毒粒子、阿米巴胞囊、立克次氏體等致病微生物。

5.水體中微生物分布有什么樣的規律？

答：據水面0~10m的深處因受陽光照射含菌量較少，浮游藻類較多。5~10m以下至25~50m處的微生物數量較多，而且隨水深度的增加而增加，50m以下微生物的數量隨水深度增加而減少。

6.什么叫水體自凈？可根據哪些指標判斷水體自凈程度？

答：河流接納了一定量的有機污染物后，在物理、化學和水生物等因素的綜合作用后得到凈化，水質恢復到污染前的水平和狀態，叫做水體自凈。判斷水體自凈程度的指標有P/H指數和氧濃度晝夜變化幅度和氧垂曲線。

7.污化系統分為那幾“帶〞？各“帶〞有什么特征？

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答：多污帶：多污帶位于排污口之后的區段，水呈暗灰色，很渾濁，含有大量有機物，BOD高，溶解氧極低，為厭氧狀態。

α-中污帶：α-中污帶在多污帶的下游，水為灰色，溶解氧少，為半厭氧狀態，有機物量減少，BOD下降，水面上有泡沫和浮泥，有NH3、氨基酸及H2S，生物種類比多污帶稍多。細菌數量較多。

β-中污帶：β-中污帶在α-中污帶之后，有機物量較少，BOD和懸浮物含量低，溶解氧濃度升高，NH3和H2S含量減少，細菌數量減少，藻類大量繁殖，水生動物出現。

寡污帶：寡污帶在β-中污帶之后，標志者河流自凈過程已完成，有機物全部無機化，BOD和懸浮物含量極低，細菌極少，水的渾濁度低，溶解氧恢復到正常含量。

8.水體污染的指標有哪幾種？什么叫水體富營養化？

答：水體污染的指標有：BIP指數、細菌菌落總數、總大腸菌群。

水體富營養化是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養物質大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡的現象。

9.在環境工程中有哪些人工生態體系？

答：活性污泥和生物膜是環境工程中的人工生態體系。10.活性污泥是什么？活性污泥有哪些微生物群落？

答：活性污泥是由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物與污（廢）水中有機的和無機固體物混凝交織在一起，形成的絮狀體或稱絨粒。

微生物群落有酵母菌、霉菌、放線菌、藻類、原生動物和某些微型后生動物。

11.生物膜是什么？生物膜有哪些微生物群落？

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答：生物膜是由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物粘附在生物濾池濾料上或粘附在生物轉盤盤片上的一層帶粘性、薄膜狀的微生物混合群體。

微生物群落有浮游球衣菌、藻類、固著性纖毛蟲、游泳性纖毛蟲、輪蟲、線蟲、寡毛類的沙蠶等。

12.菌膠團和原生動物在污水生物處理和水體自凈過程中各起什么作用？答：菌膠團：有很強的生物吸附能力和氧化分解有機物的能力。為原生動物和微型后生動物提供了良好的生存環境。具有指示作用：可以衡量活性污泥的性能。

原生動物：有指示作用、凈化作用、促進絮凝和沉淀的作用。

13.詳述纖維素的好氧和厭氧分解過程。有哪些微生物和酶參與?

答：纖維素好氧分解：纖維素在纖維素酶的作用下分解為纖維二糖，在纖維二糖酶的作用下分解為葡萄糖，再進入三羧酸循環成為ATP、水、二氧化碳。

微生物與酶：粘細菌、鐮狀纖維菌、纖維弧菌。纖維素酶、纖維二糖酶、氧化酶、脫氫酶、脫羧酶細胞色素氧化酶。

厭氧分解：厭氧發酵成為葡萄糖，葡萄糖經丙酮丁醇發酵成為：丙酮、丁醇、乙酸、水、二氧化碳。葡萄糖經丁酸發酵，生成丁酸、乙酸、水、二氧化碳。

微生物：產纖維二糖芽孢梭菌、無芽孢厭氧分解菌、嗜熱纖維芽孢梭菌。

14.詳述淀粉的好氧和厭氧分解過程。有哪些微生物和酶參與?

答：在好氧條件下，淀粉水解成葡萄糖，進而發酵成丙酮酸，經三羧酸循環完全氧化成水、二氧化碳。在厭氧條件下。淀粉經乙醇發酵，生成乙醇和二氧化碳。在專性厭氧菌的作用下葡萄糖經丙酮丁醇發酵成為：丙酮、丁醇、乙酸、水、二氧化碳。葡萄糖經丁酸發酵，生成丁酸、乙酸、水、二氧化碳。

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微生物和酶：好氧條件下：枯草芽孢桿菌、根酶、曲霉、α-淀粉酶、脫支酶。厭氧條件下：丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌、丁醇梭狀芽孢桿菌、丁酸梭狀芽孢桿菌、β-淀粉酶、葡萄淀粉酶。

15.脂肪酸是如何進行β-氧化的？其能量如何平衡？

答：脂肪酸先是被脂酰硫激活酶激活，然后α、β碳原子上脫氫、加水、脫氫、再加水，最終在α、β碳位之間的碳鏈斷裂，生成1mol乙酰輔酶A和碳鏈較原來少兩個碳原子的脂肪酸。乙酰輔酶A經三羧酸循環完全氧化成水、二氧化碳。剩下的碳鏈較原來少兩個碳原子的脂肪酸可重復一次β-氧化，以至完全形成乙酰輔酶A而告終。

第一次β-氧化可以得到16molATP，其后的每次可以得到17molATP。

16.繁雜有機物的沼氣發酵三階段理論內容是什么？甲烷可通過哪些途徑形成？答：第一階段：水解酸化階段，微生物為水解和發酵細菌，包括纖維素分解菌、碳水化合物分解菌、蛋白質分解菌，為專性、兼性厭養菌，分解產物為簡單小分子的單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及CO2、H2等。

其次階段：產氫產乙酸階段，微生物為產氫產乙酸菌（為專性、兼性厭養菌），分解產物為乙酸、丙酸、甲酸、乙醇、丙醇和CO2、H2等。

第三階段：產甲烷階段，微生物為二組生理作用不同的產甲烷菌，為絕對厭養菌，包括甲烷桿菌、球菌、八疊球菌等。其中一組把氫和CO2轉化為甲烷和水；另一組使乙酸脫羧產生甲烷和CO2。

形成途徑：由酸和醇的甲基生成；由醇的氧化使二氧化碳還原形成；脂肪酸有時用水做還原劑或供氫體產生；利用氫使二氧化碳還原；在氧和睡存在時，巴氏甲烷八疊球菌與甲酸甲烷桿菌能將一氧化碳還原成甲烷。

17.何謂氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用？它們各由哪些微生物起

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作用？

答：氨化作用：有機氮化合物在氨化微生物的脫氨基作用下產生氨。微生物：梭狀芽孢桿菌。

硝化作用：氨基酸脫下的氨，在有氧條件下，經亞硝酸細菌和亞硝酸細菌的作用轉化為硝酸。微生物：亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸球菌屬、亞硝酸螺菌屬、亞硝酸葉菌屬、亞硝酸弧菌屬、硝化桿菌屬、硝化桿球屬。

反硝化作用：兼性厭氧的硝酸鹽還原細菌將硝酸鹽還原成氮氣。微生物：施式假單胞菌，脫氮假單胞菌，熒光假單胞菌，紫色桿菌，脫氮色桿菌。

固氮作用：在固氮微生物的固氮沒催化作用下，把分子氮轉化為氨，進而合成有機氮化合物。微生物：根瘤菌、園褐固氮菌、黃色固氮菌、拜葉林克氏菌屬、萬氏固氮菌。

18.什么叫硫化作用？參與硫化作用有哪些微生物？

答：硫化作用：在有氧條件下，通過硫細菌的作用將硫化氫氧化為元素硫，再進而氧化成硫酸。參與的微生物：硫化細菌、硫磺細菌。

19.什么叫硫酸鹽還原作用？它有什么危害？

答：硫酸鹽還原作用：土壤淹水、河流、湖泊等水體處于缺氧狀態時，硫酸鹽，亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽和次亞硫酸鹽在微生物還原作用下形成硫化氫。在混凝土排水管和鑄鐵排水管中，硫酸鹽還原作用產生的硫化氫上升到污水表層，與污水表層溶解氧相遇，被氧化成硫酸使混凝土排水管和鑄鐵排水管受到腐蝕。

20.鐵的三態是如何轉化的？有哪些微生物引起管道腐蝕？

答：二價的亞鐵鹽易被植物微生物吸收利用，轉變成含鐵有機物。二價和三價鐵的化學轉化受pH和氧化還原電位的影響。pH為中性和有氧時，二價鐵氧化為三價的氫氧化物。無氧時，存在大量二價鐵，二價鐵還能被細菌氧化為三價

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鐵。鐵細菌、纖發菌和球衣菌可以引起管道腐蝕。

21.磁性細菌是一類什么樣的微生物？

答：趨磁細菌是一類在外磁場的作用下能作定向運動并在體內形成納米磁性顆粒－磁小體的細菌，其主要分布于土壤、湖泊和海洋等水底污泥中。

22.氧化鐵和錳的細菌有哪些？

答：氧化鐵和錳的細菌有：覆蓋生金菌、共生生金菌、土微菌屬。

第三章水環境污染控制與治理的生態工程及微生物學原理

1.什么叫活性污泥？它的組成和性質是什么？

答：由多種多樣的微生物與污廢水中的有機的和無機的固體物混凝交織在一起，形成的絮狀體或絨粒。

好氧活性污泥組成：好氧微生物和兼性厭氧微生物（兼有少量厭氧微生物）與其上吸附的有機無機固體雜質組成。

好氧活性污泥性質：含水率99%，密度1.002~1.006，具有沉降性能。有生物活性，有吸附、氧化有機物的能力。有自我繁殖的能力。成弱酸性。

厭氧活性污泥組成：兼性厭氧菌和專性厭氧菌與廢水中的有機雜質交織在一起形成顆粒污泥。

厭氧活性污泥性質：顏色呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定沉降能力。污泥直徑在0.5mm以上。

2.好氧活性污泥中有哪些微生物？

答：好氧微生物和兼性厭氧微生物（兼有少量厭氧微生物），多數是革蘭氏陰性菌，還有其他的革蘭氏陽性菌。

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3.表達好氧活性污泥凈化廢水的機理。

答：類似于水處理中混凝劑的作用，同時又能吸收和分解水中溶解性污染物。第一步，在有氧條件下活性污泥絨粒中的絮凝性微生物吸附水中的有機物；其次步，活性污泥絨粒中的水解性細菌水解大分子有機物為小分子有機物，同時，微生物合成自身細胞。廢水中的溶解性有機物直接被細菌吸收，在細菌體內氧化分解，其中間代謝產物被另一群細菌吸收，進而無機化；第三步，其他的微生物吸收或吞食未分解完全的有機物。

4.表達氧化塘和氧化溝處理廢水的機制。答：一般用于三級深度處理。機理：

有機物流入氧化塘，其中細菌吸收水中溶解氧，將有機物氧化分解為H2O，CO2，NH3，NO3-，PO43-，SO42-。細菌利用自身分解含氮有機物產生的NH3和環境中的營養物合成細胞物質。藻類利用H2O和CO2進行光合作用合成碳水化合物，再吸收NH3和SO42-合成蛋白質、吸收PO43-合成核酸。并繁殖新藻體。

5.菌膠團原生動物和微型后生動物有哪些作用？答：

a)指示作用b)凈化作用

c)促進絮凝和沉淀作用

6.在廢水生物處理過程中如何利用原生動物的演替和個體變化判斷處理效果？答：

活性污泥培養初期鞭毛蟲、變形蟲

活性污泥培養成熟期鐘蟲等固著型纖毛蟲、楯游泳型纖毛蟲、鞭毛蟲纖蟲、輪蟲24

活性污泥培養中期

7.如何培養活性污泥和進行微生物膜的掛膜？

答：間歇式曝氣培養和連續曝氣培養。1.取菌種2.馴化：間歇曝氣，先進低濃度水，曝氣，沉淀，傾去上清液，再進同濃度的新鮮廢水，繼續曝氣培養3.培養：馴化好的活性污泥用連續曝氣法培養。

有自然掛膜法，活性污泥掛膜法，優勢菌種掛膜法。活性污泥掛膜法：取活性污泥做菌種，將廢水和污泥混合，漸漸將混合液打入濾池，循環，然后變為慢速連續進水，這一過程中，活性污泥附在濾料上以廢水中的有機物為營養，生長繁殖。逐漸形成帶粘性的生物膜。

8.表達生物膜法凈化廢水的作用機理。

答：上層生物膜中的生物膜生物和生物膜面生物吸附廢水中的大分子有機物，將其水解為小分子有機物。同時吸收溶解性有機物和經水解的水分子有機物進入體內，并氧化分解它，微生物利用吸收的營養構建自身細胞。上一層的代謝產物流向下層，被下一層生物膜生物吸收，進一步被氧化分解成CO2和H2O。老化的生物膜和游離細菌被濾池掃除生物吞食。廢水得到凈化。

9.什么叫活性污泥絲狀膨脹？引起活性污泥絲狀膨脹的微生物有哪些？答：由于絲狀菌極度生長引起的活性污泥膨脹稱活性污泥絲狀膨脹。經常出現的有諾卡氏菌屬，浮游球衣菌，微絲菌屬，發硫菌屬，貝日阿托氏菌屬等。

10.促使活性污泥絲狀膨脹的環境因素有哪些？答：主要有：

a)溫度：最適合在30攝氏度左右。b)溶解氧

c)可溶性有機物及其種類d)有機物濃度（或有機負荷）

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e)pH變化

11.為什么絲狀細菌在廢水生物處理中能優勢成長？

答：在單位體積中，成絲狀擴展生長的絲狀細菌的表面積與容積之比較絮凝性菌膠團細菌的大，對有限制性的營養和環境條件的爭奪占優勢，絮凝性菌膠團細菌處于劣勢，絲狀菌就能大量繁殖成優勢菌，從而引起活性污泥絲狀膨脹。

12.如何控制活性污泥絲狀膨脹？

答：根本是要控制引起絲狀菌過度生長的環境因子。(1)控制溶解氧(2)控制有機負荷(3)改革工藝。

13.含碳含硫的高濃度有機廢水有幾種處理方法？答：厭氧消化法，有機光合細菌處理。

14.表達高濃度有機廢水厭氧沼氣（甲烷）發酵的理論及其微生物群落。答：第一階段：水解和發酵性細菌群將繁雜有機物水解發酵。微生物群落是水解發酵性細菌群，有專性厭氧的，有兼性厭氧的。

其次階段：產氫和產乙酸細菌群把第一階段的產物進一步分解為乙酸和氫氣。微生物群落是產氫，產乙酸細菌，只有少數被分開出來。

第三階段：將第一階段發酵的三碳以上的有機酸，長鏈脂肪酸，芳香族酸及醇等分解為乙酸和氫氣的細菌和硫酸還原菌。微生物群落是兩組生理不同的專性厭氧的產甲烷菌群。

第四階段：為同型產乙酸階段，是同型產乙酸細菌將氫氣和二氧化碳轉化為乙酸的過程。正在研究中。

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第四章污、廢水深度處理和微污染源水預處理中的微生物學原理1.污、廢水為什么要脫氮除磷？

答：氮和磷是生物的重要營養源。但水體中氮磷過多，危害極大。最大的危害是引起水體富營養化。藍藻、綠藻等大量繁殖后引起水體缺氧，產生毒素，進而毒死魚蝦等水生生物和危害人體健康。使水源水質惡化。不但影響人類生活，還嚴重影響工農業生產。

2.微生物脫氮工藝有哪些？

答：有A/O、A2/O、A2/O2、SBR等。

3.表達污、廢水脫氮原理。

答：脫氮首先利用設施內好氧段，由亞硝化細菌的消化作用，將NH3轉化為NO3—N。再利用缺氧段經反硝化細菌將NO3—N反硝化還原為氮氣，溢出水面釋放到大氣，參與自然界物質循環。水中含氮物質大量減少，降低出水潛在危險性。

4.參與脫氮的微生物有哪些？它們有什么生理特征？答：硝化作用段微生物：

氧化氨的細菌：專性好氧菌，在低氧壓下能生長。氧化NH3為HNO2，從中獲得能量共合成細胞和固定CO2。溫度范圍5~30攝氏度，最適溫度25~30攝氏度，pH范圍5.8~8.5，最適pH為7.5~8.0。

氧化亞硝酸細菌：大多數在pH為7.5~8.0，溫度為25~30攝氏度。反硝化作用段細菌：

反硝化細菌：所有能以NO3為最終電子受體，將HNO3還原為氮氣的細菌。

5.什么叫捷徑反硝化？在生產中它有何意義？

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答：即消化作用產生HNO2后就轉入反硝化階段。可縮短曝氣時間，節省運行費用。

6.脫氮運行管理中要把握哪幾個關鍵才能獲得高的脫氮效果？答：硝化段運行操作：(1)泥齡(2)要供給足夠氧

(3)控制適度的曝氣時間（水力停留時間）

(4)在硝化過程中，消耗了堿性物質NH3，生成HNO3，水中pH下降，對硝化細菌生長不利。(5)溫度

反硝化段運行操作：(1)碳源（電子供體/供氫體）(2)pH（由堿度控制）(3)最終電子受體NO2-和NO3-(4)溫度(5)溶解氧

7.何謂積磷菌？有哪些積磷菌？表達它的放磷和吸磷的生化機制。

答：某些微生物在好氧時能大量吸收磷酸鹽合成自身核酸和ATP，而且能逆濃度梯度過量吸磷合成儲能的多聚磷酸鹽顆粒于體內，供其內源呼吸用。稱這些細菌為聚磷菌。有深紅紅螺菌，著色菌屬，浮游球衣菌，貝日阿托氏菌屬等。

厭氧釋放磷的過程：產酸菌在厭氧或缺氧條件下分解蛋白質。脂肪、碳水化合物等大分子有機物為三類可快速降解的基質。聚磷菌則在厭氧條件下，分解體內的多聚磷酸鹽產生ATP，利用ATP以主動運輸方式吸收產酸菌提供的三類基質進入細胞內合成PHB。與此同時，釋放出PO43-于環境中。

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好氧吸磷過程：聚磷菌在好氧條件下，分解機體內的PHB和外源基質，產生質子驅動力，將體外的PO43-輸送到體內合成ATP和核酸，將過剩的PO43-聚合成細胞儲存物：多聚磷酸鹽。

8.有哪些除磷工藝？在運行操作中與脫氮有何不同？

答：Bardenpho生物除磷工藝，Phoredox工藝，A/O及A2/O，UCT工藝，VIP工藝，旁硫除磷——Phostrip工藝，SBR法等。

在一種廢水中同時除磷和脫氮，就要合理調整泥齡和水力停留時間，兼顧硝化細菌和反硝化細菌及除磷菌的生理要求，使其和諧生長繁殖。若只需除磷不需脫氮用化學法加藥劑除磷。

9.為獲得好的除磷效果要把握哪些運行操作條件？

答：要求NO2-和NO3-極低，溶解氧在0.2mg/L以下，氧化還原電位低于150mV，溫度30攝氏度左右，pH在7~8。

10.為什么要對微污染水源水預處理？有哪些預處理工藝？

答：盡管污染物濃度低，但經自來水廠原有的混凝，沉淀，過濾，消毒的傳統工藝處理后，未能有效去除污染物，只能去除20%~30%COD。特別是致癌物的前體物如烷烴類殘留在水中，經加氯處理后產生鹵代烴三氯甲烷和二氯乙酸等三致物。氨氮較高，導致供水管道中亞硝化細菌增生，促使NO2-濃度增高，殘留有機物還可能引起管道中異養菌滋生。導致水中細菌不達標，長期飲用影響健康。

采用膜法生物處理：生物濾池，生物轉盤，生物接觸氧化法，生物接觸氧化法，生物流化床等。

11.在微污染水源水中大約有些什么污染物？來自何處？

答：污染物：有機物，氨氮，藻類分泌物，揮發酚，氰化物，重金屬，農藥等。

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污染源：未經處理的工業廢水，生活污水，農業澆灌和養殖業排放水，還有未達排放標準的處理水。

12.在微污染水源水預處理系統中有哪些微生物群落？舉一例。

答：需要一個由適應貧營養的異樣除碳菌，硝化細菌和反硝化細菌，藻類，原生動物和微型后生動物組成的生態系。

在東江—深圳微污染水源水預處理系統中，微生物有貧營養異養菌，亞硝化細菌，硝化細菌，反硝化細菌，藻類，霉菌。原生動物有：鐘蟲，變形蟲，太陽蟲等。微型后生動物有：旋輪蟲等。

13.哪些水需要消毒？有哪些消毒方法？

答：飲用水，游泳池水，醫院污水，桶裝礦泉水，優質水，純凈水等需要消毒。方法：煮沸法，加氯消毒，臭氧消毒，過氧化氫消毒，紫外輻射殺菌，微電解殺菌殺藻等。

14.加氯消毒怎么會產生“三致〞物？

答：致癌物的前體物如烷烴類殘留在水中，經加氯處理后產生鹵代烴三氯甲烷和二氯乙酸等三致物。

第五章有機固體廢棄物與廢氣的微生物處理及其微生物群落

1.何謂堆肥法、堆肥化和堆肥？

答：堆肥法俗稱堆肥。農村將秸稈，落葉，和禽畜糞便和尿用土坑堆集，依靠現存其上的微生物和土壤微生物發酵腐熟后施農田。其產品即稱堆肥。后來堆肥法用來處理城市的生活垃圾，延至處理城市所有的有機固體廢棄物。堆肥化是依靠自然界廣泛分布的細菌，放線菌和真菌等微生物，有控制的促進可生物降解的有機物向穩定的腐殖質轉化的生物化學過程。

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堆肥是堆肥化的產品。是優質的土壤改良劑和農肥。

2.表達好氧堆肥的機理。參與堆肥發酵的微生物有哪些？

答：在通氣條件下，好氧微生物分解大分子有機固體廢棄物為小分子有機物，部分有機物被礦化成無機物。并放出大量的熱量，使溫度升高至50~65攝氏度，如不通風，溫度會高到80~90攝氏度。這期間發酵微生物不斷的分解有機物，吸收利用中間代謝產物合成自身細胞物質，生長繁殖。以其更大數量的微生物群體分解有機物，最終有機固體廢棄物完全腐熟成穩定的腐殖質。

微生物：發酵初期有中溫好氧的細菌和真菌，分解碳水化合物等，同時釋放熱量，使溫度升至50攝氏度；好熱性的細菌，放線菌和真菌分解纖維素和半纖維素。溫度升至60攝氏度時，真菌中止活動，繼續由好熱的細菌和放線菌分解纖維素和半纖維素。溫度升至70攝氏度時，致病菌和蟲卵被殺死，此時，一般的嗜熱高溫細菌和放線菌也中止活動，堆肥腐熟穩定。

3.好氧堆肥的運行條件有哪些？答：

a)C：N在25：1~30：1發酵最好，有機物含量若不夠，可饞雜糞肥；b)濕度適當，30℃時，含水率在45%，45℃時，含水率在50%左右；c)氧供應充分；d)有一定數量的氮和磷；

e)嗜溫菌發酵最適合溫度30~40℃，嗜熱菌發酵最適合溫度55~60℃，5~7天能達衛生無害化。pH在5.5~8.5，可自行調理，不需添加中和劑；f)發酵周期為7天。

4.好樣堆肥法有幾種工藝？簡述各個工藝過程。答：

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a)靜態堆肥工藝：發酵周期50天。操作條件差。用人工翻動，第2，7，12天各翻動一次。在以后35天的腐熟階段每周翻動一次。在翻動同時可噴灑適量水以補充蒸發水分。

b)高溫動態堆肥工藝：兩個階段。前5~7天為動態發酵，機械攪拌，通入充足空氣，好氧菌活性強，溫度高，快速分解有機物。發酵7天絕大部分致病菌死亡。7天后用皮帶將發酵半成品輸送到另一車間進行靜態二次發酵，垃圾進一步降解穩定，20~25天完全腐熟。

c)立倉式堆肥工藝：倉高10~15米，分隔6格。經分選，破碎后的垃圾由皮帶輸送至倉頂一格，受自重力和柵板的控制，逐日下降至下一格。一周全下降至底部，出料運輸到二次發酵車間繼續發酵使之腐熟穩定。從頂部至以下五格均通入空氣，從頂部補充適量水，溫度高，發酵過程極迅速，24h溫度上升到50℃以上，70℃可維持3天。之后溫度逐漸下降。

d)滾筒式堆肥工藝：達諾生物穩定法。滾筒直徑2~4米，長度15~30米，轉速0.4~2.0r/min。滾筒橫臥稍傾斜。經分選，粉碎的垃圾送入滾筒，旋轉滾筒垃圾隨著翻動并向滾筒尾部移動。在旋轉過程中完成有機物生物降解，升溫，殺菌等過程。5~7天出料。

5.厭氧堆肥和衛生填埋的機理是什么？

答：厭氧堆肥的原理和廢水厭氧消化原理一致。有機固體廢棄物經分選和粉碎以后，進入厭氧處理裝置，在兼性厭氧微生物和厭氧微生物的水解酶作用下，將大分子降解為小分子的有機酸，腐殖質和CH4，CO2，NH3，H2S等。衛生填埋處理原理與厭氧堆肥原理一致，均利用好氧微生物，兼性厭氧微生物和厭氧微生物處理。

6.為什么廢氣要處理？其處理工藝有哪些？

答：廢氣中含有大量有毒污染物，散發揮發性有機污染“三致〞物，還有惡臭，強

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刺激性，強腐蝕及易燃易爆的組分，導致空氣污染。

處理工藝：吸附，吸收，氧化及等離子體轉化法。還有生物凈化法。

7.惡臭污染物有哪些？分別有哪些微生物處理？表達其代謝途徑。

答：含硫惡臭污染物，包括H2S，甲硫醇（MM），二甲基硫醚（DMS），二甲基二硫醚（DMDS），二甲基亞礬（DMSO），及NH3等。

二甲基亞礬（DMSO）由生絲微菌屬S處理，代謝結果是產生硫酸和二氧化碳，而其中間代謝產物HCHO經絲氨酸途徑同化，合成細胞物質。

DMDS是由排硫硫桿菌E6代謝，DMS由硫桿菌屬SN-1代謝，與一般硫化細菌的代謝一致。

8.有一個工廠的廢氣含甲苯，另一個工廠的廢氣含CO2和NH3，你如何處理這答：兩個廠的廢氣？試設計一個工藝流程處理之。

采用活性污泥為菌源馴化甲苯降解