微生物對環(huán)境污染和危害

1、第七章 微生物對環(huán)境的 污染與危害,第一節(jié) 水體富營養(yǎng)化 第二節(jié) 病原微生物 第三節(jié) 微生物的代謝產(chǎn)物,本節(jié)內(nèi)容： 一、概述 二、水體富營養(yǎng)化的優(yōu)勢藻類 三、水體富營養(yǎng)化的危害 四、水體富營養(yǎng)化的形成及影響因素 五、水體富營養(yǎng)化的監(jiān)測與防治,第一節(jié) 水體富營養(yǎng)化,一 、概述 1.水體富營養(yǎng)化定義,是指大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體，使藻類

2、等浮游生物異常增殖，從而破壞水體生態(tài)平衡,導(dǎo)致水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。,水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象發(fā)生在湖泊等內(nèi)陸水體被稱為水華（又叫水花）；發(fā)生在海洋被稱為赤潮（又叫紅潮）。,昆明滇池水華,,2、我國水體富營養(yǎng)化的發(fā)展趨勢及現(xiàn)狀,（1）湖泊（水庫）,A、富營養(yǎng)化呈急劇惡化趨勢。,B、富營養(yǎng)化水體分布面積廣泛,我國已成為世界上湖泊富營養(yǎng)化最嚴(yán)重的國家之一,,,北部呼倫湖,南方深圳洪湖,西部新疆博斯騰湖,昆明滇池,東部無錫太湖,安徽巢湖,A、赤潮發(fā)

3、生的頻率越來越快,（2）海洋,,2003年全海域共發(fā)現(xiàn)赤潮119次，其中，在赤潮監(jiān)控區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)赤潮36次。,B、赤潮發(fā)生的面積越來越大幾十平方公里 幾百平方公里 幾千平方公里 上萬平方公里 2003年全海域赤潮累積面積達(dá)14550平方公里,,,,,C、赤潮持續(xù)時間越來越長幾天 幾個星期 幾個月,,,1989年8月-10月黃驊發(fā)生

4、嚴(yán)重赤潮，持續(xù)時間之長、致災(zāi)面積之大是國內(nèi)罕見的，使沿岸養(yǎng)蝦業(yè)遭受滅頂之災(zāi)。,1999年5月15日，上海外灘赤潮,1999年7月16日遼東灣夜光蟲赤潮,2005年6月9日浙江玉環(huán)海域發(fā)生 條帶狀的赤潮,二 、水體富營養(yǎng)化的優(yōu)勢藻類,(一)湖泊優(yōu)勢藻類,湖泊中優(yōu)勢藻類主要是藍(lán)細(xì)菌（又稱藍(lán)藻）中的微囊藻屬、魚腥藻屬、束絲藻屬和顫藻屬等種類。其次是綠藻、硅藻、隱藻等。,我國湖泊水華中主要微型藻類出現(xiàn)的頻率依次為：

5、藍(lán)細(xì)菌>綠藻>硅藻>隱藻,藍(lán)細(xì)菌門,微 囊 藻,顫 藻,平 裂 藻,魚 腥 藻,綠 藻 門,,,斜生 珊藻,二型珊藻,硅藻門,,直鏈藻,,小 環(huán) 藻,,（二）海洋優(yōu)勢藻類,海洋優(yōu)勢藻類以甲藻中的夜光藻、裸甲藻、膝溝藻、角甲藻、多甲藻、原甲藻為主。 此外還有硅藻、金藻、黃藻、藍(lán)藻等。,甲藻門夜光藻 藻體呈球形，透明，肉眼可見，腹面有一條凹溝，口位于溝中央，近口處長出一根極小的鞭毛和一條

6、粗大的鞭毛，海生。細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)淡紅色 ，大量密集時呈紅色，受波濤振蕩刺激以后放出熒光，是我國赤潮的主要藻類。,甲藻門 原甲藻屬,細(xì)胞倒卵形，兩甲殼組成，前端有V形鞭毛孔,本種可產(chǎn)生腹瀉性貝毒（DSP）。,利馬原甲藻,,海洋原甲藻,中國的渤海、東海、香港和南沙群島等水域有分布，是形成赤潮的主要種類之一。,環(huán)溝藻,常見于溫帶和熱帶淺海水域。,圖B-C：鏈狀群體（LM）。,本種具有毒性,膝溝藻科　亞歷山大藻屬鏈狀亞歷山大藻,本種可

7、產(chǎn)生麻痹性貝 毒（PSP）。,圖A：腹面觀（示意圖）； 圖B：鏈狀群體（LM）；,膝溝藻屬 多紋漆溝藻,圖A：腹面觀（LM）； 圖B：背面觀（LM）；,日本水域該種赤潮引起魚類大量死亡。,是南海北部沿海主要的赤潮生物。,角甲藻屬,三角角甲藻,叉狀角甲藻,梭角甲藻,圖A：腹面觀（示意圖）；,圖B：腹面觀,硅藻門圓篩藻屬 星臍圓篩藻,在我國沿海分布甚廣，為最常見的種類之一。各季節(jié)均有，數(shù)量也較大。,中肋骨條藻,分

8、布極廣，以沿岸為最多，曾多次引發(fā)赤潮。我國的各海區(qū)　均有分布。,圖A：殼環(huán)面觀（示意圖，鏈狀群體）；,B：殼環(huán)面觀（LM，鏈狀群體）；,黃藻門,異彎藻屬　赤潮異彎藻,在溫帶近海底層水溫>15～20℃的夏季大量繁殖。該種在大連灣膠州灣等曾多次形成赤潮。,單細(xì)胞,略呈橢圓形，長約8～25μm，寬約6～5μm。無細(xì)胞壁，由周質(zhì)膜包被。具兩條不等長的鞭毛。藻體活動時，鞭毛常彎曲或與細(xì)胞長軸成垂直伸出。每個細(xì)胞約有8～20個棕黃色的

9、大盤狀色素體。,原生動物 　　櫛毛蟲科　　　　中縊蟲屬紅色中縊蟲,本種分布在溫帶到北極的河口水域。我國大連灣海域，廣東沿海紅海灣、大亞灣東部和珠江口的外伶河水域均發(fā)生過紅色中縊蟲赤潮，持續(xù)時間2天左右。,,,圖A：細(xì)胞個體（示意圖）； 圖B：細(xì)胞形態(tài)（LM）。,藍(lán)藻門 顫藻科　　　　束毛藻屬 紅海束毛藻,藻體由短筒形細(xì)胞重 疊成絲狀群體。,該種在我國南海大量分布。

10、 束毛藻可以產(chǎn)生類似與神 經(jīng)毒素的藻毒素，并對漁業(yè)等產(chǎn)生危害。,圖B：群體（LM）；,我國海洋赤潮微型生物出現(xiàn)的頻率依次為：,夜光藻（36次）> 其他甲藻（22次）> 硅藻（14次）> 藍(lán)細(xì)菌（5次）,三、水體富營養(yǎng)化的危害,1、產(chǎn)生毒素，威脅人畜生命安全2、水質(zhì)嚴(yán)重惡化，影響水廠供水3、水生生物大量死亡，經(jīng)濟(jì)損失慘重 4、湖泊失去旅游觀光價值,1.產(chǎn)生毒素，威脅人畜生命安全 據(jù)報

11、道，在富營養(yǎng)化的水體中主要有微囊藻、魚腥藻、束絲藻、裸甲藻、原甲藻等20多種藻類產(chǎn)生 毒素。1986年，福建東山居民食用被裸甲藻污染的花蛤，造成136人中毒，1人死亡。 1995年，4月，菲律賓約2萬漁民食用了污染麻痹性貝毒的海產(chǎn)品，其中4名兒童死亡。 1996年，巴西某血透中心發(fā)生一起銅綠微囊藻毒素的水進(jìn)行血透的醫(yī)療事故，使131名病人中毒，其中83人發(fā)生膽汁淤積性肝病，44人死于肺衰竭。

12、 我國自20世紀(jì)60年代至今，據(jù)不完全統(tǒng)計，有600余人因誤食含有毒貝類而中毒，至少有29人死亡。,2、水質(zhì)嚴(yán)重惡化，影響水廠供水,太湖曾因藍(lán)藻大規(guī)模的爆發(fā)，致使無錫水廠在1991、1997和2007年5月三度停止供水，引發(fā)水荒。市民大批搶購純凈水。,太湖中藍(lán)藻暴發(fā)導(dǎo)致水質(zhì)惡化 無錫自來水大范圍發(fā)臭,,,1972年,汕頭港赤潮,大量毛蚶死亡,鄰近的潮汕養(yǎng)殖場直接經(jīng)濟(jì)損失36萬元。 1989年,河北黃驊縣海域因赤潮使貝蝦

13、減產(chǎn)2000噸,損失過億元。 1998年,深圳、珠海海域發(fā)生赤潮，深圳網(wǎng)箱死魚150噸，損失達(dá)2000萬元；珠海萬山群島死魚120噸，黃花魚苗210萬尾，損失達(dá)1500多萬元。 據(jù)統(tǒng)計，我國每年因赤潮帶來的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾億元之多。,3、水生生物大量死亡，經(jīng)濟(jì)損失慘重,美國佛羅里達(dá)州發(fā)生短裸甲藻赤潮，造成大量魚死亡,4、湖泊失去旅游觀光價值,曾經(jīng),我風(fēng)姿酌綽,可現(xiàn)在……,,富營養(yǎng)湖—藻類大量繁殖,富營養(yǎng)湖—太湖，200

14、7.5藻類死亡水體發(fā)臭,四、水體富營養(yǎng)化的形成和影響因素 （一）. 富營養(yǎng)化的形成——以湖泊為例,富營養(yǎng),沼澤地,湖泊消亡,自然條件下：,幾百年或幾千年,不可逆,貧營養(yǎng),,,,人為條件下：,貧營養(yǎng),幾十年,可逆,,富營養(yǎng),,沼澤地,,,湖泊消亡,（二）、 富營養(yǎng)化的影響因素1、營養(yǎng)物質(zhì)—— 氮、磷限制因子在水中的含量決定了藻類的生物量。 據(jù)計算：1g N 10.8g藻

15、 1g P 78g藻,,,當(dāng)水體中含氮量>0.3mg/L 含磷量>0.02mg/L,,,,藻類旺盛繁殖,據(jù)研究表明： 當(dāng)水體中磷濃度<5ug/L時，磷可能是制約微型藻類生長的限制性營養(yǎng)鹽。 當(dāng)水中氮濃度<20ug/L時，氮成為制約微型藻類生長的限制性營養(yǎng)鹽。 如果氮、磷二者濃度均小于上述標(biāo)準(zhǔn)，則兩者均可能是限制性營養(yǎng)鹽。

16、具體是哪種，則根據(jù)N：P比率決定。,國際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OCED）提出：N：P12時，P是限制性因素；5<N:P<12時，則N、P均起作用。 當(dāng)水中無機(jī)氮成為限制因子時，則能固氮的藍(lán)細(xì)菌常成為優(yōu)勢種。,2 、形成場所 ——靜止或水流緩慢的水體易發(fā)生3、季節(jié)與水溫——夏季無風(fēng)時易發(fā)生 湖泊水溫>25℃，海洋水溫20-30℃，適合藻類大量繁殖。,4、光照——光照充足時易發(fā)生,5、pH —— pH7-

17、9時易發(fā)生,思考題,1、什么是水體富營養(yǎng)化？造成水體富營養(yǎng)化的主要原因是什么？2、引起湖泊水華和海洋赤潮的優(yōu)勢藻類主要有哪些？,五、水體富營養(yǎng)化的檢測指標(biāo),1.水體含氮量大于0.2~0.3mg/L 2.含磷量大于 0.01~0.02mg/L3.生化需氧量大于10mg/L4.細(xì)菌總數(shù)（淡水，pH7~9）達(dá) 105個/mL5.葉綠素a（藻類生長量的標(biāo)志）大于10mg/m3。,六、水體富營養(yǎng)化的防治㈠外環(huán)境控制——限制氮磷等營

18、養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體1.控制城市生活污水和工業(yè)廢水中氮磷的排放（提高處理率，嚴(yán)控直排；對污廢水進(jìn)行深度處理除氮磷）⑴提高生活污水和工業(yè)廢水的處理率，嚴(yán)控直排。目前污廢水處理率較低，一些城市生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水未經(jīng)處理便直接排放到江河湖海。以上海為例，據(jù)報道，上海市區(qū)2003年日均污廢水蒎放量大550萬噸，一年高達(dá)20億噸，比全年平均降水產(chǎn)生的水量還多，而經(jīng)過污水處理后排入江河的污廢水量僅占10%。 ⑵對污廢水進(jìn)行深度處理除氮磷。

19、常規(guī)生物污水處理只能去除污水中25%的磷，但改進(jìn)后可去除55%。例如，目前在太湖流域內(nèi)已經(jīng)建成的三十幾座污水處理廠中只有幾座有脫蛋除磷措施。特別是一些化肥、食品加工、皮革、制藥等企業(yè)廢水氮磷濃度較高，影響較大。如云南滇池有昆明市內(nèi)168家企業(yè)向內(nèi)排污，僅化肥廠、氮磷廠、制藥廠三類就占企業(yè)總排30 %,,因此，應(yīng)首先加強(qiáng)對一些含氮磷較高的化肥、食品加工、皮革、制藥等企業(yè)廢水的二級處理出水進(jìn)行除氮磷的深度處理。深度處理方法有：生物法除氮

20、磷；化學(xué)法除磷。瑞典有600家污水處理廠使用生物-化學(xué)法除磷，出水水質(zhì)＜0.5mg/l(3.)提倡使用無磷洗滌劑洗滌劑含磷一般為5%～6%，占生活污水中磷的16%～35%，有的甚至高達(dá)50%～70%，是生活污水中磷的主要來源。在我國，地面水中磷污染的30%來自含磷洗衣粉、洗滌劑。因此，逐步限制合成洗衣粉的含磷量和含磷洗衣粉的生產(chǎn)使用。提倡使用無磷洗衣粉是控制生活污水中磷含量的有效措施。,,無錫市從1999年開始就實施了太湖治污禁磷

21、工程，截至2001年初，太湖全流域已基本做到不再銷售和使用含磷洗滌劑，使入湖磷污染負(fù)荷減少了約16%。此外，西湖、巢湖、滇池、三峽水庫流域的重慶都已實施了不再銷售和使用含磷洗衣粉。,,2.控制農(nóng)村肥料流失（1）.加強(qiáng)糞便的貯存管理（重點是畜禽養(yǎng)殖業(yè)）（2）.科學(xué)合理施用化肥。 目前化肥施用率為30%（3）.提高使用農(nóng)家有機(jī)肥。3.加強(qiáng)水體周圍的生態(tài)保護(hù)建設(shè)。（1）.建立并保護(hù)水體周圍及上游的森林植被。（

22、2）.建立水體周圍的緩沖林帶。在湖邊應(yīng)保證有2~5km的湖濱保護(hù)帶，沿海應(yīng)有灘涂。保護(hù)帶或灘涂內(nèi)土地應(yīng)當(dāng)退田還濕地、退田還草、退田還林。（3）.嚴(yán)禁在水源地開展旅游活動。如北京市嚴(yán)禁在密云水庫地段興建娛樂設(shè)施，保護(hù)了供水安,,4.加強(qiáng)對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的管理。（1）.控制養(yǎng)殖數(shù)量和密度在國務(wù)院批準(zhǔn)的《太湖水污染防治“九五規(guī)劃”及2010年規(guī)劃》明確規(guī)定太湖湖泊圍網(wǎng)養(yǎng)殖總規(guī)模限制在0.1萬h㎡=0.1萬公頃（2）.控制投餌量（減少

23、餌料中氮磷對水體的影響）為了獲得較高的魚產(chǎn)量，常投入大量人畜糞尿、化肥等營養(yǎng)物質(zhì)，網(wǎng)箱養(yǎng)魚帶投入顆粒飼料。我國近海地區(qū)大規(guī)模的對蝦養(yǎng)殖場投入大量餌料，引起海水的富營養(yǎng)化，致使蝦大量死亡，與投餌量太大造成水體富營養(yǎng)化有很大關(guān)系。,,內(nèi)環(huán)境控制(除內(nèi)源)去除水體中的氮磷、去除水體中的藻類1. 去除水體中的氮磷：工程轉(zhuǎn)移法、種植高等植物一旦氮磷進(jìn)入水體，要想把氮磷從水體中去除十分困難。目前采用的方法有工程轉(zhuǎn)移（去除）法和生物去除等方法

24、。工程轉(zhuǎn)移法a.清除淤泥——措施徹底，但費(fèi)用高、時間長，需注意生態(tài)影響。由于湖底淤泥中有大量的水溶性磷酸鹽，在酸性環(huán)境中可轉(zhuǎn)化為可溶性磷，使底泥中的N、P等營養(yǎng)鹽源源不斷地釋放出來。因此，通過清除湖底淤泥可切斷內(nèi)源性N、P營養(yǎng)物質(zhì)的供給。清除的淤泥可作為肥料或沼氣原料。生態(tài)影響：1970年，南京玄武湖大規(guī)?？啬嗪螅笮退参锶郝湎?，造成藻類大量繁殖，水質(zhì)惡化。,b.引水稀釋或深層排水。最初杭州西湖采用了引入錢塘江水稀釋沖

25、污的方法防止富營養(yǎng)化，一天的換水兩相當(dāng)于西湖貯水量的1/33左右。換水對于富營養(yǎng)化的治理效果不大，因淤泥中含大量氮磷，可以隨隨時釋放出來。,種植高等水生植物并定期收獲——重要措施高等水生植物生態(tài)系統(tǒng)對水質(zhì)凈化去除水中營養(yǎng)鹽作用突出，通過觀察，可以發(fā)現(xiàn)：水草茂盛則水質(zhì)清澈，水產(chǎn)豐盛，湖泊生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定；缺少水草則水質(zhì)混濁，水產(chǎn)貧乏，湖泊生態(tài)系統(tǒng)脆弱。所以，保護(hù)和恢復(fù)水生植物已被視為保護(hù)和治理湖泊環(huán)境的重要措施。,,生長在湖泊淺水區(qū)和湖灘

26、地中的水生植物有：沉水植物（如眼子菜、金魚藻）浮水植物（鳳眼蓮、水浮蓮）挺水植物（蘆葦、香浦）濕地植物（沙草、河柳）,【別名】水案板、水板凳、金梳子草、地黃瓜、壓水草,眼子菜,鳳 眼 蓮,鳳 眼 蓮,,污染導(dǎo)致流溪河營養(yǎng)化 水浮蓮瘋長威脅廣州飲水源2003-12-02 11:18:03　　廣州日報　　南方網(wǎng)訊　“在豐水期間，水浮蓮多的時候可以達(dá)到1.3米厚，不僅使我們李溪攔河壩的閘門提起來都很難，而且嚴(yán)重影響我們發(fā)電站的

27、正常發(fā)電?！弊蛉眨?日），面對廣州市重要水源———流溪河沿岸漂浮的水浮蓮，廣州市白云區(qū)李溪水力發(fā)電站的工作人員蕭燕萍不無擔(dān)憂，“更為嚴(yán)重的是，水浮蓮的繁殖速度驚人，而河水被大量的水浮蓮覆蓋后，也很快變成暗藍(lán)色，水質(zhì)也越變越糟……”事實上，本報記者今年11月24日隨同廣東省人大視察團(tuán)視察流溪河的環(huán)保情況時，參加視察的代表們就警告說，流溪河上水浮蓮的問題如果仍不采取措施有效治理的話，流溪河的水質(zhì)將受重大影響，其后果將非常嚴(yán)重。,,2.去除水

28、中藻類生物除藻；化學(xué)藥劑除藻；機(jī)械除藻生物除藻——通過增加持定生物種，改變生態(tài)食物鏈的結(jié)構(gòu)和功能，效果明顯。例如：增加以浮游藻類為食的魚類（鰱魚、羅非魚、鳙魚）和螺類（控制藍(lán)藻效果明顯）。武漢東胡20世紀(jì)80年代中期，無意中投加鰱魚，發(fā)生藻類消失?；瘜W(xué)藥劑除藻——適用于小面積水域①硫酸銅 按總水體積0.1～0.5mg/l注意：1.在早春時加入。 2.處理飲用水有副作用。例如，澳大利亞發(fā)生居民因飲用經(jīng)硫

29、酸銅處理過的水使肝功能受損。 ②漂白粉或氯 0.5～1.0mg/l——殺藻又除氣味。 準(zhǔn)確用量最好先經(jīng)試驗確定。,③機(jī)械除藻 略,,第二節(jié) 病原微生物,一、空氣中的病原微生物 1、空氣中的病原微生物主要通過三種不同途徑傳播疾?。?（1）附著于塵埃上 （2）附著于飛沫小滴上 （3）附著于飛沫核上 （4）附著于污水噴灌產(chǎn)生的氣溶膠上,2、空氣微生物污染的防治措施（1）加強(qiáng)通風(fēng)

30、換氣（2）空氣過濾（3）空氣消毒 ①紫外線照射 ②化學(xué)藥品消毒法,水體中的微生物種類多種多樣，主要來源于空氣、土壤、污水、垃圾、以及死亡的動植物。水中微生物雖多，但大部分都不是病原微生物。進(jìn)入水體中的病原微生物大多數(shù)來自人或動物的排泄物，常見的病原微生物有傷寒桿菌、霍亂弧菌、痢疾桿菌、鉤端螺旋體和甲型肝炎病毒等。這些病原微生物主要通過醫(yī)院污水和生活污水的排放進(jìn)入水環(huán)境，當(dāng)它們進(jìn)入水體后，則以水體作為它們的生存環(huán)境

31、和傳播的媒介，傳播的疾病主要是腸道傳染病，如傷寒、痢疾、霍亂和腸炎等，以下介紹幾種主要的病原微生物。,二、水中的病原微生物,1傷寒桿菌傷寒桿菌來源廣泛，污染水源機(jī)會多，由水傳播，是暴發(fā)疾病的重要病原菌之一。傷寒桿菌主要有三種：傷寒沙門氏菌(Salmonella typhosa)、副傷寒沙門氏菌(S.paratyphi)和乙型副傷寒沙門氏菌(S. schottmuelleri)。它們的大小為（0.6～0.7）×（2.0～4.

32、0）µ m。不生芽孢和莢膜，借周生鞭毛運(yùn)動，革蘭氏陰性反應(yīng)，加熱到60℃，30min可以殺死，對5%的石炭酸，可抵抗5min。傷寒和副傷寒是一種急性的傳染病，發(fā)病的主要癥狀是持續(xù)發(fā)燒、惡心、厭食、頭痛和肌痛等；可使胃腸壁形成潰瘍，并發(fā)腸出血、腸穿孔等，以及產(chǎn)生腹瀉。潛伏期約10～14d，自然病程約一個月。感染來源為被感染者或帶菌者的尿及糞便，一般是由于與病人直接接觸傳染或與病人排泄物所污染的物品、食物、水等接觸而被傳染。,

33、,1986年，湖北省仙桃市曾發(fā)生一起特大的傷寒病暴發(fā)流行，發(fā)病人數(shù)3064例，死亡26例，發(fā)病率2.79%，原因是作為該市的飲用水水源的仙下河，接納了該市6萬人產(chǎn)生的未經(jīng)處理的生活污水和醫(yī)院污水。,,,痢疾桿菌痢疾桿菌主要指志賀菌屬（Shigella）中的痢疾桿菌和副痢疾桿菌兩種。它們引起的細(xì)菌痢疾性腹瀉，居我國腹瀉病例的第一、二位。（1）痢疾桿菌（痢疾志賀氏菌Shigella dysenteriae）系不運(yùn)動、無芽孢的革蘭氏陰性桿

34、菌，其大小為（0.4～0.6）µm×（1.0～3.0）µm。所引起的痢疾在夏季最為流行，發(fā)病癥狀是急性發(fā)作，有腹痛及里急后重癥狀，有時發(fā)燒，大便中有血及粘液，一般病情較重。（2）副痢疾桿菌（副痢疾志賀氏菌S. parodysenteriae） 這種桿菌的大小為0.5µm×（1.0～1.5）µm。所引起疾病的癥狀為水瀉樣腹瀉，可出現(xiàn)嘔吐和脫水癥狀，總的癥狀較痢疾桿菌輕。,,痢

35、疾桿菌一般無鞭毛，加熱到60℃能耐10min，對1%的石炭酸，可抵抗半小時。它們的主要傳播方式是食用污染的食物和飲用污染的水。痢疾流行性很強(qiáng)，常在洪水過后流行，且痢疾桿菌只感染人，不感染動物，在環(huán)境中生存力不強(qiáng)，所以痢疾傳染方式主要是人與人之間的接觸傳染。痢疾桿菌的感染劑量極小，十個細(xì)菌即可產(chǎn)生癥狀，所以即使水中該菌濃度不高，仍有可能引起人群的感染。1990年，鞍山市某居民區(qū)發(fā)生弗氏痢疾桿菌引起腹瀉，發(fā)病529人，患病率為小區(qū)居民人

36、數(shù)的41.38%。事故發(fā)生的原因是供水間斷，污水反流到自來水管道中。,,霍亂弧菌霍亂弧菌在腸道傳染病中占重要的地位，霍亂是烈性傳染病，屬于國際檢疫疾病。霍亂的暴發(fā)與水污染有著密切的聯(lián)系，其密切程度勝過其它的腸道傳染病。霍亂弧菌（Vibrio comma）的細(xì)胞形態(tài)一般呈微彎曲桿狀，有時會變得細(xì)長而纖弱，或變得短而粗。大小一般為（0.3～0.6）×（1.0～5.0）µm。 細(xì)胞具有一根較粗的鞭毛，能運(yùn)動，為革蘭氏陰

37、性菌。在60℃下能耐10 min，在1%的石炭酸中能抵抗5 min，能耐受較高的堿度。,,在霍亂的輕型病例中，只造成腹瀉。在較嚴(yán)重或較典型的病例中，除腹瀉外，癥狀還有嘔吐、米湯樣大便、腹痛和昏迷等。此病病程短，嚴(yán)重者常在癥狀出現(xiàn)后12h內(nèi)死亡?；魜y弧菌曾在世界上有過七次大流行，它借水傳播，與病人或帶菌者接觸可能傳染，也可由食物或蠅類傳播。霍亂傳播迅速，流行季節(jié)也很明顯，集中發(fā)生于夏、秋季，主要發(fā)生在沿海地帶。據(jù)報道，在霍亂流行時，污水

38、中有病原菌檢出，含量為10—10個/100ml, 但人的感染劑量為10—10個。,,1991年，秘魯發(fā)生霍亂，患者12萬人，死亡750人，其原因是食用了受到霍亂弧菌污染的海產(chǎn)品。我國新疆于1993年也曾發(fā)生過霍亂流行。,,甲型肝炎病毒甲型肝炎病毒，可在甲型肝炎患者的糞便中較長時間存在，污水中存活也很久，潛伏期達(dá)2-6周?；颊叩貌『笾饕Y狀是黃疸，多為急性型，我國是甲型肝炎高發(fā)地區(qū)，感染和發(fā)病以兒童為主。 1976年雨季，遼寧省

39、農(nóng)村某地雨量過大，導(dǎo)致糞便外溢，深水井被污染，患者超過1000人。1988年1-3月上海甲肝暴發(fā)流行，臨床患者31萬多人，死亡47人，其原因是人們食用了受到甲型肝炎病毒污染的毛蚶所致。除上述傳染病菌和病毒外，水體中還有致病的枝原體、衣原體、立克次氏體和一些借水傳播的寄生蟲病，例如，蛔蟲、血吸蟲等。,在生活污水，制革廢水，醫(yī)院污水中都含有相當(dāng)數(shù)量的病原微生物。某些病原微生物污染水體后會引起傳染病暴發(fā)流行，影響人類健康，嚴(yán)重時會造成死亡

40、。為防止病原微生物污染水體，必須對含有病原微生物的污（廢）水進(jìn)行消毒后排放，醫(yī)院污水，尤其是腸道傳染病醫(yī)院的污水應(yīng)達(dá)到無菌程度排放。為了預(yù)防腸道傳染病，確保生活飲用水的水質(zhì)達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，必須對飲用水進(jìn)行消毒。,第三節(jié)、水中微生物的去除,,污水和飲用水的消毒方法很多，可分為化學(xué)消毒法和物理消毒法兩類?；瘜W(xué)消毒法是在水中投放各種消毒劑，主要包括氯、二氧化氯、臭氧和碘等氧化劑。物理方法主要包括煮沸、紫外線消毒、超聲波消毒和微電解消毒等方法。,

41、加氯消毒是我國目前廣泛應(yīng)用且經(jīng)濟(jì)有效、使用方便的消毒方法，我國常用的消毒劑是液氯、漂白粉和次氯酸鈉。 氯在常溫常壓下為黃綠色氣體，具有強(qiáng)烈刺激性臭味和高度腐蝕性。氯在0℃、0.366Mpa的壓力下轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)氯，液態(tài)氯為琥珀色油狀物，在鋼瓶中貯存運(yùn)輸。漂白粉是一種較復(fù)雜的含氯化合物，其化學(xué)成分大致為3Ca(OCl)Cl·Ca(OH)2·nH2O，常以Ca(OCl)Cl表示，漂白粉所含的有效氯約28%~35%（氯

42、的價數(shù)大于-1者稱為有效氯）。商品次氯酸鈉為水溶液，次氯酸鈉含量為8%~12%。,1. 加氯消毒,,氯加入水中后，氯分子水解生成次氯酸（HOCl），次氯酸再進(jìn)一步離解生成次氯酸根（OCl-）。 Cl2+H2O HOCl+HCl HOCl H++OCl-漂白粉和次氯酸鈉加入水中后，也會水解生成次氯酸2Ca(OCl)Cl+2H2O→Ca(OH)2+2HOCl+CaCl2NaOCl+H2O→NaOH

43、+HClO 次氯酸和次氯酸根都是強(qiáng)氧化劑，中性分子的次氯酸能破壞細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜，進(jìn)入菌體后破壞菌體的核酸和酶系（過氧化氫酶，脫氫酶等），使細(xì)菌死亡，而次氯酸根帶負(fù)電，無法進(jìn)入帶負(fù)電的細(xì)菌體內(nèi)，所以達(dá)不到殺菌目的。,,影響氯化消毒效果的主要因素有：水的混濁度、水的pH值、水的溫度和氯化物與水的接觸時間等。次氯酸（HOCl）在水溫20℃時，在水中的離解作用隨水的pH值變化如表10.1所示。表10.1 20℃下pH值對離解HCl

44、O的影響pH值45677.5891011OCl-含量/%0.050.52.521.048.975.097.099.599.9HClO含量/%99.9599.597.579.051.125.03.00.50.1 由表10.1可知，在20℃下，PH＜5時，幾乎100%呈HOCl形式存在于水中；pH值為7.5時，OCl－和HOCl約各占50%；在pH值≥9時，97%的HOCl離解成OCl－。因此，在消毒時應(yīng)注意控制水的pH值，

45、以免生成較多的OCl－，影響殺菌效率。,,加氯消毒時，如水的渾濁度很高，懸浮物質(zhì)較多，微生物多附著在懸浮顆粒上，使氯的作用不易到達(dá)微生物本身，也會降低殺菌效果。 水溫高時殺菌作用快，在0~5℃時全部殺滅一定量的大腸埃希氏菌所需的時間比20~25℃時所需的時間約多3倍，這是因為20℃時HOCl解離度較0℃時要高的原因。 用氯消毒時，由于氯不僅與微生物作用，還對水中的有機(jī)物和還原性無機(jī)物起氧化作用，因此，為保證消毒效果，加氯

46、量應(yīng)根據(jù)水源水有機(jī)物污染的程度而定，使在氧化和殺菌后還剩余一些有效氯，這些剩余的有效氯稱為余氯。世界衛(wèi)生組織（WHO）建議，要達(dá)到飲水有效消毒，濁度最好低于1度，用氯消毒時pH值最好低于8.0，接觸時間大于30min，而游離余氯應(yīng)為0.2~0.5mg/L，對于無防護(hù)的水源水，希望有較高的余氯。,,我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，氯加入水中接觸30min后，水中游離性余氯應(yīng)不低于0.3mg/L，在配水管網(wǎng)末梢的游離余氯量不低于0.05mg/L

47、。如果管網(wǎng)水游離余氯量急劇下降或消失，可作為水在管網(wǎng)內(nèi)遭受污染的信號，應(yīng)迅速采取措施。對于綜合醫(yī)院污水的消毒，要求污水與氯接觸時間不少于1h，總余氯量維持4～5mg/L。含結(jié)核桿菌的污水與氯接觸時間不少于1.5h，總余氯量6～8mg/L。,,水的消毒效果的檢驗仍以水的衛(wèi)生參數(shù)大腸菌群為指標(biāo)。余氯量的確定應(yīng)以大腸菌群指標(biāo)為準(zhǔn)，剩余氯含量要適當(dāng)，偏高時殺菌效果雖好，但可能形成臭味。值得注意的是，自來水廠用液氯或漂白粉消毒的過程中，如果水中

48、存在腐殖質(zhì)等有機(jī)物時，可產(chǎn)生致突變、致癌的鹵代有機(jī)物。為了飲水安全，解決的途徑有三個方面： ① 注意選擇較清潔的水體為水源水，通過混凝、沉淀、過濾等措施盡量去除水中有機(jī)物后再加氯消毒。② 通過理、化、生物等方法吸附或破壞飲水中生成的鹵代有機(jī)物。③ 在燒開水時應(yīng)適當(dāng)多煮沸一段時間，使揮發(fā)性鹵代有機(jī)物蒸發(fā)掉，以減少水中氯的次生代謝物的含量。,,鑒于用液氯或漂白粉消毒水有可能產(chǎn)生致癌的鹵代有機(jī)物的情況，在美國、加拿大和歐洲，有幾千家

49、水廠都用ClO2進(jìn)行消毒，這是因為二氧化氯比氯消毒具有以下優(yōu)越性：① ClO2遇有機(jī)物不致產(chǎn)生致癌的鹵代有機(jī)物；② 殺菌能力和在水中的穩(wěn)定性優(yōu)于Cl2；③ 可去除水中臭味；④ 水質(zhì)的pH值和污染輕重對ClO2消毒效果的影響均較小。不足之,處是二氧化氯不穩(wěn)定，見光容易分解，故消毒時要現(xiàn)制現(xiàn)用，主要用隔膜電解法和化學(xué)法制取，處理成本較高。,,2. 臭氧消毒 水的臭氧消毒也是一種傳統(tǒng)方法，多用于歐洲。臭氧為強(qiáng)氧化劑，在水中放出具強(qiáng)

50、氧化能力的新生氧（O），能氧化水中的有機(jī)物并殺死細(xì)菌及其芽孢。臭氧殺菌能力強(qiáng)，作用快，其殺菌速度比氯快600～3000倍，甚至幾秒鐘內(nèi)就能殺死細(xì)菌。臭氧消毒飲用水的用量約為1-3mg/L，與水接觸時間需10-15min，如經(jīng)接觸后仍能維持0.2～0.4mg/L的濃度，則可達(dá)到較好的殺滅病毒的效果。臭氧的劑量與水的污染程度有關(guān)，通常處于0.5～4.0mg/L之間。水的濁度越大，水的去色和消毒效果越差，臭氧的消耗量越高。,臭氧能破壞腐殖質(zhì)

51、，使之變?yōu)槎趸己退?,臭氧消毒的優(yōu)點是：①消毒效果較ClO2和Cl2高；②可去除水中的色、嗅、味及鐵錳和酚等；③不產(chǎn)生致癌的鹵代有機(jī)物。不足之處是：①在配水管道中無持續(xù)殺菌作用；②處理成本高。,,3.紫外線消毒紫外線殺菌的有效波長在200～300nm之間。紫外線消毒的主要作用機(jī)理是，紫外線改變核酸分子的結(jié)構(gòu)，從而殺死了細(xì)菌。紫外線消毒的優(yōu)點是，經(jīng)紫外線輻射消毒的水，其化學(xué)性質(zhì)不變，不產(chǎn)生臭味和有害健康的產(chǎn)物。其缺點是

52、，由于紫外線穿透力差，所以水中懸浮物和有機(jī)物會干擾殺菌效果，且該方法費(fèi)用較高。所以一般用于優(yōu)質(zhì)水及純水的消毒。,,影響紫外線消毒的因素，即消毒效果與紫外線燈管的功率和有效使用時間有關(guān)。紫外線穿透的水層深度決定于燈管的功率。紫外線燈管產(chǎn)生的幾乎是純254nm波長的短波紫外線輻射，隨著使用時間的增加，紫外線燈管的輻射強(qiáng)度逐漸降低，失去使用價值。有數(shù)據(jù)表明，國產(chǎn)燈管的有效使用時間一般在3000h以上；國外的燈管的有效使用時間一般都在7500h

53、以上，品質(zhì)良好的燈管可達(dá)8000h。燈管的結(jié)垢也影響紫外線的穿透力，減弱消毒效果。,,4. 微電解消毒微電解H2O產(chǎn)生活性氧（如02-、OH-）和H+。02-和OH-具有強(qiáng)氧化能力，可殺死細(xì)菌及藻類?；钚匝踹€可與水中氯離子作用生成HOCl，增強(qiáng)了殺菌能力。微電解消毒法應(yīng)用于優(yōu)質(zhì)飲用水的消毒、樓頂水箱水的消毒以及清除管道中的微生物污垢。H202是活潑的氧化劑，但H202不是對所有的微生物都起作用，有很多好氧菌和兼性厭氧菌都具有過氧化氫

54、酶，能將H2O2分解為O2和H2O而使之失效。H202可用于凈化程度高的飲用水消毒，尤其是桶裝飲用水因為細(xì)菌數(shù)量極少，H202可起到抑菌和保質(zhì)作用。,,5. 超聲波消毒法 超聲波是人們的聽覺器官不能感受到的、頻率超過20000Hz的彈性振動聲波。在超聲波作用下，能夠引起包括微型后生動物在內(nèi)的微生物死亡。其效果取決于超聲波強(qiáng)度和處理對象的生理特性。超聲波的作用機(jī)理是細(xì)胞在機(jī)械破壞下死亡，這是由于超聲波引起細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)等有機(jī)物的分解

55、，從而破壞了細(xì)胞的生命功能。,,水蛭、纖毛蟲、劍水蚤和其他有機(jī)體對超聲波特別敏感。事實證明，超聲波很容易殺死那些能夠給飲用水和工業(yè)用水帶來極大危害的較大型有機(jī)體，如用肉眼可見到的昆蟲（毛翅類、搖蚊、蜉蝣）的幼蟲、寡毛蟲、某些線蟲以及軟體動物的飾貝、水蛭等。這些有機(jī)體中的許多種類棲息在給水站的凈化構(gòu)筑物中，在有利條件下繁殖并占據(jù)很大的空間。,,試驗結(jié)果表明，在薄水層中用超聲波滅菌，1～2min內(nèi)可使95%的大腸桿菌死亡。同時，超聲波對痢疾

56、桿菌、斑疹傷寒、病毒和其他微生物均具有良好的殺滅作用。現(xiàn)在超聲波殺菌也應(yīng)用到牛奶滅菌中。除上述方法外，在一些特殊場所還應(yīng)用膜過濾消毒和加碘消毒等方法。,,2、水中微生物污染的防治措施 （1）污水的處理 排放前污水應(yīng)加氯消毒或加明礬、石灰、鐵鹽等絮凝劑后再砂濾，可除出大部分的病毒及病原菌。對于由污水而成的再生水，通常用石灰作絮凝劑，使水維持較高的堿性（pH＞11.5），并接觸1h以上，則病毒的殺滅率

57、可達(dá)到99.9％。 （2）認(rèn)真做好水源的衛(wèi)生防護(hù) 圍繞水源確定防護(hù)地帶，建立相應(yīng)的衛(wèi)生制度，使水源、水處理措施、輸水總管等不受污染，從而保證良好的生活飲用水。,（3）生活飲用水消毒,自來水廠常用的方法有加氯消毒、臭氧消毒和紫外線消毒。 ——目前最常用的是加氯消毒。 A、加氯消毒原理： Cl2+H2O = HOCl+H+Cl HOCl = H++OCl-

58、 HOCl和OCl-都有氧化能力 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)： 氯接觸30min后,游離性余氯不應(yīng)低于0.3mg/L。 集中式給水處理廠的出廠水除符合上述要求外,管網(wǎng)末梢 的水的游離性余氯不應(yīng)低于0.05mg/L。,B、微電解消毒原理：1）微電解H2O產(chǎn)生活性氧（如02-、OH-）和H+。 02-和OH-具有強(qiáng)氧化能力，可殺死細(xì)菌及藻類。

59、 2）活性氧還可與水中氯離子作用生成HOC1，更增強(qiáng)了殺菌 能力。 3）活性氧還可氧化水中的NH3和N02-為NO3-。 適應(yīng)水體：H202可用于凈化程度高的飲用水消毒， 尤其是桶裝飲用水因為細(xì)菌數(shù)量極少， H202可起到抑菌和保質(zhì)作用。,C、臭氧消毒干燥空氣放電時，部分氧氣即轉(zhuǎn)化為臭氧，濃度可達(dá)25m

60、g/L左右。與加氯消毒相比，水的臭氧消毒還有幾個優(yōu)點：1）不會造成異臭異味2）提高溶解氧量3）氧化有機(jī)物等4）目前尚未發(fā)現(xiàn)有害人體健康的產(chǎn)物。缺點：沒有余量，也就沒有后續(xù)的殺菌能力。鑒于加氯消毒可能產(chǎn)生致癌有機(jī)物，用臭氧氧化代替水廠中的濾前加氯和污水廠中的加氯消毒是可取的。,D、紫外線消毒1）紫外線消毒的機(jī)理有二：①短波射線一般有改變細(xì)胞組成的作用，從而促使細(xì)胞因突變而死亡；②紫外線的照射改變核酸分子的結(jié)構(gòu)從而

61、殺死細(xì)菌。2）紫外線由紫外燈發(fā)出，有效波長在200～300nm之間 3）優(yōu)點：紫外線照射是物理方法，經(jīng)過消毒的水化學(xué)性質(zhì)不變，不會產(chǎn)生臭味和有害健康的產(chǎn)物。4）缺點：因懸浮物和有機(jī)物干擾殺菌效果和費(fèi)用較高，所以只適用于少量清水的消毒，如優(yōu)質(zhì)水及純水的消毒,第三節(jié) 微生物代謝物與環(huán)境污染,一、微生物毒素與食品污染 1. 細(xì)菌毒素 2. 放線菌毒素 3. 真菌毒素 4. 藻

62、類毒素,1. 細(xì)菌毒素 可分為內(nèi)毒素與外毒素。內(nèi)毒素是微生物細(xì)胞的組分，通常為細(xì)胞壁的某一成分，只有當(dāng)菌體裂解或融溶時才能釋放。外毒素由微生物合成后，分泌到細(xì)胞外面。外毒素的毒力強(qiáng)于內(nèi)毒素，但不耐高溫。 常見的外毒素有白喉毒素、破傷風(fēng)毒素、霍亂腸毒素、肉毒毒素、葡萄球菌腸毒素等。,（1）肉毒毒素 是由肉毒梭菌產(chǎn)生的外毒素，是一種極強(qiáng)的神經(jīng)毒，主要作用于神經(jīng)和肌肉的連接處及植物神經(jīng)末梢，阻礙神經(jīng)

63、末梢乙酰膽堿的釋放，導(dǎo)致肌肉收縮不全和肌肉麻痹。肉毒毒素屬劇毒物，1mg可以殺死100萬只豚鼠。此毒素對熱極不穩(wěn)定，經(jīng)80℃、30min或100℃、10~20min可完全破壞。腸道中蛋白分解酶不能分解此毒素。肉毒梭菌是革藍(lán)氏陽性菌，產(chǎn)芽孢，能運(yùn)動，專性厭氧，可侵染水果、蔬菜、魚、肉、罐頭、香腸等食品。 預(yù)防肉毒中毒可把食品保存在pH﹥4.5，或鹽分﹥10%或溫度﹤3 ℃的條件下。罐頭食品需經(jīng)121℃高壓滅菌，以殺死芽孢。,（

64、2）葡萄球菌腸毒素 是由金黃色葡萄球菌的產(chǎn)毒菌株產(chǎn)生的外毒素，可引起食物中毒。當(dāng)腸道吸收了該毒素后，在2~6h之內(nèi)即可引起惡心嘔吐等急性腸胃病癥狀。毒性較弱，較少致命。 金黃色葡萄球菌為革蘭氏陽性、不產(chǎn)芽孢的球狀菌。該毒素用一般的烹飪方法不能破壞，需經(jīng)100 oC，2h處理方可破壞。因此預(yù)防中毒的方法是，防止一切污染該菌的機(jī)會。,2. 放線菌毒素 如鏈霉菌屬放線菌產(chǎn)生的放線菌素，可使大鼠產(chǎn)生

65、腫瘤。,3. 真菌毒素 是指以霉菌為主的真菌代謝活動所產(chǎn)生的毒素。 真菌毒素致病有下幾個特點： ①中毒常與食物有關(guān); ②發(fā)病有季節(jié)性或地區(qū)性； ③不產(chǎn)生抗體，也不能免疫； ④患者無傳染性； ⑤一次性大量攝入往往發(fā)生急性中毒；長期少量攝入則發(fā)生慢性中毒和致癌。,至今發(fā)現(xiàn)的真菌毒素達(dá)300種。其中，毒性較強(qiáng)的有黃曲霉毒素、棕曲霉毒素、黃綠青霉素、紅色青霉毒素B、青霉酸等。,黃曲霉毒

66、素主要由黃曲霉和寄生曲霉產(chǎn)生的毒素，是劇毒物，也是致癌物，可誘發(fā)肝癌。已確定結(jié)構(gòu)的黃曲霉毒素共有20多種，以黃曲霉毒素B1毒性最大，致癌性最強(qiáng)，穩(wěn)定性最高。黃曲霉毒素污染食物的范圍很廣，包括糧食、油、蔬菜、豆類、煙草、肉類、乳品、水果等，其中以花生、花生油、玉米、棉籽餅粉、棕櫚仁、可可豆、大米、小米等較常見，污染最重的是花生、花生油和玉米。 預(yù)防黃曲霉毒素污染的主要措施：降低含水量，降低相對濕度，充CO2降低氧量，使用化學(xué)

67、藥劑等。,4. 藻類毒素（1）甲藻 甲藻是藻類中對人類威脅最大的藻種，它產(chǎn)生的毒素對人類有劇毒。產(chǎn)生毒素的甲藻主要是膝溝藻屬的種類，海洋赤潮中的甲藻多為此屬。 （2）藍(lán)細(xì)菌 淡水中藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)生的毒素主要使魚類、家畜、水鳥等致死。 （3）金藻 海水中金藻綱產(chǎn)生的毒素可使魚類大量死亡。,二、氣味代謝物 從放線菌產(chǎn)生的土腥味物質(zhì)中分離到土腥素（或土臭味素）。土腥素是一種透明的中性油，相對分子

68、質(zhì)量182，嗅閾值極低＜0.2mg/L。具有土腥味的魚肉中也可檢出土腥素，魚肉的味閾值為0.6µg/100kg魚肉。其他引起環(huán)境污染的微生物氣味代謝物有氨、胺、硫化氫、硫醇、（甲基）吲哚、糞臭素、脂肪、酸、醛、醇、脂等。,三、酸性礦水 酸性礦水的形成：化學(xué)氧化和生物（耐酸細(xì)菌）氧化。FeS——﹥FeSO4+H2SO4 FeSO4 硫桿菌 ﹥Fe2(SO4)3FeS+ Fe2(SO4)