环境工程微生物学
习题集
中国石油大学（北京）
化学科学与工程学院生物化工实验室编
2007.12
第一章 微生物生态
1. 什么叫生态系统?生态系统有什么功能?什么叫生物圈?什么叫生态平衡?
生态系统是在一定时间和空间范围内由生物（包括动物、植物和微生物的个体、种群、群落）与它们的生境（包括光、水、土壤、空气及其他生物因子）通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。简称生态系 生态系统是自然界的基本功能单元，其功能主要表现在生物生产、能量流动、物质循环和信息传递。它们是通过生态系统的核心——生物群落实现的。 生存在地球陆地以上和海面以下各约10km之间的范围，包括岩石圈、土壤圈、水圈和大气圈内所有生物群落和人以及它们生存环境的总体，叫生物圈。 即使有外来干扰，生态系统能通过自行调节的能力恢复到原来的稳定状态（例如土壤和水体的自净），这就是生态系统的平衡，即生态平衡。 2. 为什么说土壤是微生物最好的天然培养基?土壤中有哪些微生物?
土壤具有微生物所必需的营养和微生物生长繁殖及生命活动所需的各种条件。
土壤微生物以细菌量最大，约占70％~90％，含量可达2.5×109个／g土细菌，放线菌7.0×105个／g土，真菌4.0×105个／g土，藻类5.0×104个／g土，原生动物3.0×104个／g土。
3. 什么叫土壤自净?土壤被污染后其微生物群落有什么变化?
土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程，称土壤自净。
污（废）水长期灌溉会引起土壤“土著”微生物区系和数量的改变，并诱导产生分解各种污染物的微生物新品种。例如节细菌和诺卡氏菌原是“土著”菌，由于长期接触，它们也具有分解聚氯联苯的能力，这是诱导变异的结果。 4. 土壤是如何被污染的?土壤污染有什么危害?
土壤污染主要来自含有机毒物和重金属的污水和废水的农田灌溉；来自含有机毒物和重金属的污、废水的土地处理；来自固体废物的堆放和填埋等的渗漏液；来自地下储油罐泄漏以及喷洒农药。
土壤污染的不良后果有三：
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① 机、无机毒物过多滞留、积累在土壤中，改变了土壤理化性质，使土壤盐碱化，板结。毒害植物和土壤微生物，破坏土壤生态平衡；
② 壤中的毒物被植物吸收、富集、浓缩，随食物链迁移，会转移到人体；或被雨水冲刷流人河流、湖泊或渗入地下水，进而造成水体污染。污染物又随水源进人人体，毒害人类；
③ 水和废物中含有的各种病原微生物，例如病毒、立克次氏体、病原细菌及寄生虫卵等虽然有些在土壤中不适应而死亡，但有些可在土壤的长时间存活，它们可以通过各种途径转移到水体，进而进入人体中，引起人的疾病。
5. 什么叫土壤生物修复?为什么要进行土壤修复?
土壤生物修复是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢复其天然功能。 6. 土壤生物修复技术关键有哪些方面?
（1）微生物种：“土著”微生物目前用得较多，具有经济性，但效果较差；从污染土壤选育优势菌种若干种，经扩大培养接种到污染土壤中。 （2）微生物营养：与废水处理一样，土壤微生物也需一定的营养元素比例，即C：N：P比。因污染物过量积累，可能品种单一，营养元素比例失衡严重，要通过可行性试验确定适宜的营养元素比例。目前资料提供的数据各异，可参照一般土壤微生物的碳氮比25：1，污水好氧生物处理的BOD5：N：P=100：5：1等作基本参数，在试验过程中加以调整。
（3）溶解氧：土壤的结构、土质不同，污染物数量不等，其中的溶解氧量也随之不同。通气良好的土壤溶解氧在5 mg／L左右，粘土和积水土溶解氧极低，加上有污染物，溶解氧更低。
（4）微生物的环境因子：适量的水、pH和温度对于土壤的生物修复也有很大的影响。
7. 空气微生物有哪些来源?空气中有哪些微生物?
空气中微生物来源很多，尘土飞扬可将土壤微生物带至空中，小水滴飞溅将水中微生物带至空中，人和动物身体的干燥脱落物，呼吸道、口腔内含
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微生物的分泌物通过咳嗽、打喷嚏等方式飞溅到空气中。敞开的污（废）水生物处理系统通过机械搅拌、鼓风曝气等可使污水中的微生物以气溶胶的形式飞溅到空气中。
空气微生物没有固定的类群，在空气中存活时间较长的主要有芽孢杆菌、霉菌和放线菌的孢子、野生酵母菌、原生动物及微型后生动物的胞囊。从高空分离到的细菌有产碱杆菌属、芽孢杆菌属、八叠球菌属、冠氏杆菌属、小球菌属。霉菌有曲霉属、格孢菌属、枝孢属、单孢枝霉属及青霉属。 8. 空气中有哪些致病微生物?以什么微生物为空气污染指示菌?
室内空气中存在多种致病微生物。此外，还有白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌（即铜绿色假单胞菌）、沙门氏菌、大肠杆菌、白喉杆菌、肺炎球菌及结核杆菌、病毒粒子、阿米巴（变形虫）胞囊、立克次氏体等。 一般以室内1m3空气中细菌总数为500~1000个以上作为空气污染的指标。空气污染的指示菌以咽喉正常菌丛中的绿色链球菌为最合适，绿色链球菌在上呼吸道和空气中比溶血性链球菌易发现，且有规律性。
9. 水体中微生物有几方面来源?微生物在水体中的分布有什么样的规律?
水体中微生物的来源有四方面：
① 水体中固有的微生物 有荧光杆菌、产红色和产紫色的灵杆菌、不产色的好氧芽孢杆菌、产色和不产色的球菌、丝状硫细菌、球衣菌及铁细菌等。
② 来自土壤的微生物 由于雨水冲刷地面，将土壤中的微生物带到水体中。
③ 来自生产和生活的微生物 各种工业废水、生活污水和牲畜的排泄物夹带各种微生物进入水体。
④ 来自空气微生物 雨雪降落时，将空气中的微生物夹带入水体中。 水体中微生物种类很多，微生物在水体中的分布与数量受水体的类型、有机物的含量、微生物的拮抗作用、雨水冲刷、河水泛滥、工业废水、生活污水的排放量等因素影响。
10. 什么叫水体自净?可根据哪些指标判断水体自净程度?
河流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
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和状态，叫作水体自净。 衡量水体自净的指标
（1）P／H指数：P代表光合自养型微生物，H代表异养型微生物，两者的比即P／H指数。P／H指数反映水体污染和自净程度。水体刚被污染，水中有机物浓度高，异养型微生物大量繁殖，P／H指数低，自净的速率高。在自净过程中，有机物减少，异养型微生物数量减少，光合自养型微生物数量增多，故P／H指数升高，自净速率逐渐降低，在河流自净完成后，P／H指数恢复到原有水平。
（2）氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线：水体中的溶解氧是由空气中的氧溶于水而得到补充，同时也靠光合自养型微生物的光合作用放出氧得到补充。阳光的照射是关键因素，白天和夜晚水中溶解氧液度差异较大。在白天有阳光和阴天时的溶解氧浓度差异也较大。昼夜的差异取决于微生物的种群、数量或水体断面及水的深度。
11. 水体污染指标有哪几种?污化系统分为哪几“带”?各“带”有什么特征?
当有机污染物排入河流后，在排污点的下游进行着正常的自净过程。沿着河流方向形成一系列连续的污化带，例如：多污带、α—中污带、β—中污带和寡污带，这是根据指示生物的种群、数量及水质划分的。
污化指示生物包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤蚯蚓、软体动物和水生昆虫。
（1）多污带：多污带位于排污口之后的区段，水呈暗灰色，很浑浊，含大量有机物，BOD高，溶解氧极低（或无），为厌氧状态。在有机物分解过程中，产生H2S、CO2和CH4等气体。
（2）α—中污带：α—中污带在多污带的下游，水为灰色，溶解氧少，为半厌氧状态，有机物量减少，BOD下降，水面上有泡沫和浮泥，有NH3、氨基酸及H2S，生物种类比多污带稍多。
（3）β—中污带：β—中污带在。—中污带之后，有机物较少，BOD和悬浮物含量低，溶解氧浓度升高，由于NH3和H2S分别氧化为NO3和SO42，
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两者含量均减少。细菌数量减少，每毫升水只有几万个。藻类大量繁殖，水生植物出现。
（4）寡污带：寡污带在卢—中污带之后，它标志着河流自净过程已完成，
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