環(huán)境生物學(xué) 重點(diǎn)內(nèi)容

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1、環(huán)境科學(xué)：影響人類生存和發(fā)展的和經(jīng)過(guò)人工改造的自然因素總合。生態(tài)學(xué)：直接或間接影響生物生存和發(fā)展的各種因素總和。環(huán)境問(wèn)題的實(shí)質(zhì)：由于人類活動(dòng)超出了環(huán)境的承受能力，對(duì)其所賴以生存的自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生了破壞作用，導(dǎo)致人與其生存環(huán)境的不協(xié)調(diào)。環(huán)境問(wèn)題的根本：人類活動(dòng)作用于人們周圍的環(huán)境所引起環(huán)境質(zhì)量變化，及這種變化反過(guò)來(lái)對(duì)人們的影響。環(huán)境生物學(xué)：是研究生物與人類干擾的環(huán)境之間相互作用規(guī)律及其機(jī)理的學(xué)科，是環(huán)境科學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科。第一章 環(huán)境污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的行為環(huán)境污染：指有害物質(zhì)或因子進(jìn)入環(huán)境，并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化，使環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化，對(duì)人類以及其他生物的生存和發(fā)展產(chǎn)生

2、不利影響的現(xiàn)象。環(huán)境生物效應(yīng)：各種環(huán)境因素變化而導(dǎo)致系統(tǒng)變異的效果。污染源：造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源污染物：進(jìn)入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和性質(zhì)發(fā)生變化、直接或間接有害于人類生存和發(fā)展的物質(zhì)。（生產(chǎn)性、生活性）優(yōu)先污染物：有毒有機(jī)化學(xué)污染物、難降解污染物、具有生物積累作用的污染物、三致（致癌、致畸、致突變）污染物一、污染物的遷移：指污染物在環(huán)境中發(fā)生的空間位置的移動(dòng)及其引起的富集、分散和消失過(guò)程。遷移方式：機(jī)械遷移（水，風(fēng)），物理化學(xué)遷移（溶解沉淀、氧化還原、水解、絡(luò)合螯合、吸附解析），生物遷移（通過(guò)食物鏈放大積累作用）環(huán)境中污染物的形態(tài)：外部形態(tài)、化學(xué)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、污染物的轉(zhuǎn)化：

3、污染物在環(huán)境中通過(guò)物理、化學(xué)或生物的作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過(guò)程。轉(zhuǎn)化形式：物理轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化和生物轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化結(jié)果：污染物對(duì)生物的毒性降低，甚至轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)或形成易降解的結(jié)構(gòu) 增加污染物的生物可利用性，使污染物的生物毒性增強(qiáng)，或形成難降解的結(jié)構(gòu) 。大氣中的轉(zhuǎn)化：光化學(xué)氧化，催化氧化（光化學(xué)煙霧碳氧化物和氮氧化物在紫外線照射下發(fā)生光化學(xué)氧化，形成臭氧和過(guò)氧乙酰硝酸酯PAN）水體中的轉(zhuǎn)化：氧化還原反應(yīng)，配合作用（水體中有大量無(wú)機(jī)配為體），生物降解作用污染物生物地球化學(xué)循環(huán)合成作用：生物將所吸收的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)變成為生物體本身的有機(jī)物質(zhì)礦化作用：生物通過(guò)代謝作用將生物體的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物

4、質(zhì)或簡(jiǎn)單的有機(jī)物三、生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)運(yùn)：環(huán)境污染物經(jīng)各種途徑和方式同生物機(jī)體接觸而被吸收、分布和排泄等過(guò)程。污染物透過(guò)細(xì)胞膜的方式：被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、特殊運(yùn)輸（主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，易化擴(kuò)散）、胞飲污染物的吸收：呼吸系統(tǒng)吸收、消化管吸收、皮膚吸收植物對(duì)污染物的吸收途徑：根部吸收，蒸騰作用暴露在空氣中的地上部分，葉片吸收有機(jī)化合物蒸汽，表皮滲透吸收生物轉(zhuǎn)化：外源性化合物進(jìn)入生物機(jī)體后在有關(guān)酶系統(tǒng)的催化作用下的代謝變化過(guò)程。外源化合物：人工合成，具有不被現(xiàn)有酶系所識(shí)別和作用的分子結(jié)構(gòu)和化合鍵序列的化合物。生物轉(zhuǎn)化過(guò)程：相反應(yīng)：外源性化合物在有關(guān)酶的催化下經(jīng)由氧化、還原或水解反應(yīng)改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)，形成某些活性基團(tuán)

5、或進(jìn)一步使這些活性集團(tuán)暴露。（氧化、還原、水解）相反應(yīng)：相反應(yīng)產(chǎn)生的以及代謝物在另外的一些酶系統(tǒng)催化下通過(guò)上述活性基團(tuán)與細(xì)胞內(nèi)的某些化合物結(jié)合，產(chǎn)生二級(jí)代謝產(chǎn)物。（葡萄糖醛酸化、硫酸化、甲基化）（相反應(yīng)為解毒反應(yīng)時(shí)有毒化合物的功能基團(tuán)失活增加水溶性，由腎臟排出）影響生物轉(zhuǎn)化的因素：物種和個(gè)體的差異（最大，酶種類活性不同）飲食營(yíng)養(yǎng)狀況（蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、維生素缺乏影響轉(zhuǎn)化）生理因素（年齡性別、激素、內(nèi)分泌）四、環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的濃縮、積累與放大生物濃縮：指生物機(jī)體或處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的許多生物種群，從周圍環(huán)境中積蓄某種元素或難分解的化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過(guò)了環(huán)境中的濃度現(xiàn)象，又叫生物學(xué)

6、富集。生物積累：指生物在其整個(gè)代謝活躍期通過(guò)吸收、吸附、吞食等各種過(guò)程，從周圍環(huán)境中積蓄某種元素或難分解的化合物，以致隨著生長(zhǎng)發(fā)育，濃縮系數(shù)不斷增大的現(xiàn)象。生物放大：在生態(tài)系統(tǒng)中，由于高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物以低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物為食，某種元素或難分解的化合物在生物機(jī)體中的濃度隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)的提高而逐步增大的現(xiàn)象。生物濃縮系數(shù)：指生物體內(nèi)某種元素或難分解的化合物的濃度同它所生存的環(huán)境中該物質(zhì)的濃度比值。生物污染：對(duì)人和生物有害的微生物、寄生蟲(chóng)等病原體和變應(yīng)原等污染水、氣、土壤和食品，影響生物產(chǎn)量和質(zhì)量，危害人類健康的污染。重金屬生物轉(zhuǎn)化的環(huán)境效應(yīng)：微生物通過(guò)分泌和呼吸作用排除形成有機(jī)金屬化合物（有可能危害更大） 把

7、化合態(tài)金屬還愿成單質(zhì)第二章 污染物對(duì)生物的影響各級(jí)生物學(xué)水平：生物分子細(xì)胞器細(xì)胞組織器官器官系統(tǒng)個(gè)體種群群落生態(tài)系統(tǒng)防護(hù)性與非防護(hù)性生化反應(yīng)防護(hù)性：(保護(hù)機(jī)體抵抗污染物傷害)通過(guò)降低細(xì)胞中游離污染物的濃度，從而防止或限制細(xì)胞組成部分發(fā)生可能的有害反應(yīng)，消除對(duì)機(jī)體的影響?；旌瞎δ苎趸傅恼T導(dǎo)加快新陳代謝，生成水溶性的代謝產(chǎn)物，從而加速排泄。金屬硫蛋白的生成增加對(duì)金屬的束縛速度，從而降低金屬的生物利用率。非防護(hù)性：乙酰膽堿酯酶的抑制作用：有機(jī)磷農(nóng)藥 DNA加合物的的形成：若導(dǎo)致突變發(fā)生損害作用一、酶和生物大分子水平上的影響酶和污染物的作用：在酶催化氧化下，進(jìn)行代謝轉(zhuǎn)化 使體內(nèi)酶活性降低 對(duì)酶的誘導(dǎo)

8、作用，增加活性污染物對(duì)酶的影響：對(duì)酶輔助因子的影響 對(duì)酶活性中心的影響（與酶活性基團(tuán)結(jié)合，使酶失活） 破壞酶結(jié)構(gòu) 與酶激活劑作用 與基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)同種酶而抑制酶活性酶的抑制作用：不可逆性抑制，污染物與酶蛋白活性中心功能基因不可逆性結(jié)合。非競(jìng)爭(zhēng)性抑制，污染物與酶分子的結(jié)合位置不是底物的結(jié)合位置，因此增加底物濃度，不能使抑制作用逆轉(zhuǎn)。 競(jìng)爭(zhēng)性抑制，競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與酶底物在化學(xué)結(jié)構(gòu)上相似，與酶活性中心結(jié)合部位相同，可逆抑制。污染物對(duì)生物大分子的影響：干擾正常的受體和配體的作用 破壞生物膜 干擾細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài) 干擾細(xì)胞能量合成 脂質(zhì)過(guò)氧化與自由基 共價(jià)結(jié)合1、對(duì)蛋白質(zhì)，與氨基酸的活性基團(tuán)結(jié)合。2、對(duì)DNA，外源

9、性化合物及其活性代謝引起DNA損傷。3、對(duì)脂質(zhì)，脂質(zhì)自由基與分子氧反應(yīng)，生成脂質(zhì)過(guò)氧自由基。（使多種與脂質(zhì)蛋白結(jié)合的酶活性降低）二、細(xì)胞和器官水平上的影響對(duì)細(xì)胞的影響：1、細(xì)胞膜（引起磷脂過(guò)氧化 膜離子通透性 與膜上受體結(jié)合，干擾正常生理功能） 2、細(xì)胞器（使核糖體脫落，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成控制改變）對(duì)組織器官的影響：直接產(chǎn)生毒作用的器官為靶器官 污染物作用于靶器官后，其作用直接由靶器官表現(xiàn)出來(lái)，此靶器官為效應(yīng)器官 污染物在體內(nèi)積蓄的器官，但不一定顯示毒作用的器官為蓄積器官。三、個(gè)體水平上的影響（死亡、行為改變、繁殖下降、生長(zhǎng)和發(fā)育抑制、疾病敏感性增加、代謝率變化）致死劑量：在一定劑量或者濃度作用下

10、，引起動(dòng)物死亡。行為毒性：當(dāng)一種污染物或其他因素使得動(dòng)物一種行為改變超過(guò)正常變化的范圍。環(huán)境激素：具有動(dòng)物和人體激素活性，能干擾破壞野生動(dòng)物繁殖，誘發(fā)人類重大疾病的天然或者人工合成物。生長(zhǎng)指示器：反映生物機(jī)體能量獲取利用和代謝的綜合指標(biāo)P=從食物獲取能量（呼吸能量損失+排泄能量損失）四、種群和群落水平的影響對(duì)種群的影響： 個(gè)體數(shù)量減少，種群密度下降 影響種群性別比例和年齡結(jié)構(gòu) 遺傳結(jié)構(gòu)改變 競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系改變對(duì)群落的影響：群落組成和結(jié)構(gòu)的改變（優(yōu)勢(shì)種、耐污種、敏感種） 對(duì)物種多樣性的影響化學(xué)污染物對(duì)生物的聯(lián)合作用1、 協(xié)同作用：兩種或兩種以上化學(xué)污染物同時(shí)或數(shù)分鐘內(nèi)與機(jī)體接觸，其對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的生物學(xué)作

11、用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于他們分別單獨(dú)與機(jī)體接觸時(shí)所產(chǎn)生的生物學(xué)作用的總和。2、 相加作用：多種化學(xué)污染物混合產(chǎn)生的生物學(xué)作用強(qiáng)度等于個(gè)化學(xué)污染分別產(chǎn)生的作用強(qiáng)度之和。3、 獨(dú)立作用：各種化學(xué)污染物對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的毒性作用的機(jī)理不同，互不影響4、 拮抗作用：兩種或兩種以上化學(xué)污染物同時(shí)或數(shù)分鐘內(nèi)先后輸入體內(nèi)，其中一種化學(xué)污染物可干擾另一化學(xué)污染物原有的生物學(xué)作用使其減弱，或者相互干擾，時(shí)污染物的生物學(xué)作用強(qiáng)度低于任何一種污染物單獨(dú)輸入機(jī)體的強(qiáng)度。聯(lián)合作用的研究方法：過(guò)篩試驗(yàn)：將聯(lián)合作用污染物以半數(shù)致死劑量給予試驗(yàn)生物，死亡率80%為協(xié)同作用，死亡率30%為拮抗作用，兩者之間為相加作用。第三章 污染物的生物效應(yīng)監(jiān)測(cè)

12、生物測(cè)試：系統(tǒng)的利用生物的反應(yīng)，測(cè)定一種或多種污染物或環(huán)境因素單獨(dú)或聯(lián)合存在時(shí)，所導(dǎo)致的影響或危害。生物測(cè)試特點(diǎn)：利用的生物反應(yīng)包括分子、細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體、種群、群落生態(tài)系統(tǒng)各級(jí)水平上的反應(yīng)?？梢蕴峁┪锢砗突瘜W(xué)檢測(cè)無(wú)法得到的數(shù)據(jù)。生物測(cè)試分類：短期生物測(cè)試：被測(cè)試的生物在短時(shí)間內(nèi)暴露于高濃度的污染物下，測(cè)定污染物對(duì)生物機(jī)體的影響（快速估計(jì)污染物毒性、評(píng)定幾種不同毒物對(duì)某生物的相對(duì)毒性）測(cè)定半數(shù)致死濃度、半數(shù)抑制濃度、半數(shù)效應(yīng)濃度中期生物測(cè)試：介于長(zhǎng)期和短期之間的。長(zhǎng)期生物測(cè)試：在低濃度污染物作用下，暴露時(shí)間盡可能長(zhǎng)達(dá)受試生物整個(gè)生活史。測(cè)定不造成有害效應(yīng)的毒物最大濃度、最大允許毒物濃度毒

13、物：在一定條件下，以較小劑量給予機(jī)體時(shí)，能與生物相互作用，引起生物體功能或器質(zhì)性損傷的化學(xué)物質(zhì)，但積累到一定的量，就能干擾和破壞機(jī)體的正常生理功能，引起暫時(shí)或持久性的病理變化，甚至危及生命的化合物。中毒：生物體受到毒物作用引起功能或器質(zhì)性改變后出現(xiàn)的疾病狀態(tài)。效應(yīng)和反應(yīng)：效應(yīng)：接觸一定劑量化學(xué)物質(zhì)引起機(jī)體個(gè)體發(fā)生的生物學(xué)變化（針對(duì)個(gè)體）反應(yīng)：接觸一定劑量化學(xué)物質(zhì)后，表現(xiàn)一定程度某種效應(yīng)的個(gè)體在一個(gè)群體中所占比重（針對(duì)群體，發(fā)病率、死亡率）毒性參數(shù)：致死劑量、致死濃度：絕對(duì)致死劑量LD100，半數(shù)致死劑量LD50，最小致死劑量MLD，最大耐受劑量LD0最大無(wú)作用劑量：（化學(xué)物質(zhì)在一定時(shí)間內(nèi)，按一

14、定方式與機(jī)體接觸，按一定的檢測(cè)方法或觀察指標(biāo)，不能觀察到任何損害作用的最高劑量） 每日容許攝入量ADI，最高容許濃度MAC最小有作用劑量 毒帶作用 半數(shù)效應(yīng)濃度EC50 半數(shù)抑制濃度IC50毒性參數(shù)應(yīng)用： 急性毒性實(shí)驗(yàn): LD100、LD50、LD0、MLD 亞慢性實(shí)驗(yàn)：ADI、MAC、LD0 慢性毒性實(shí)驗(yàn)：ADI、MAC生物致突變效應(yīng)檢測(cè)Ames實(shí)驗(yàn)原理：利用一種突變型微生物菌株與被檢測(cè)化學(xué)物質(zhì)接觸，若該化學(xué)物質(zhì)具有致突變性，則可使突變?yōu)樯锇l(fā)生回復(fù)突變突變率= Ames實(shí)驗(yàn)：鼠傷寒沙門氏菌的組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株，在含微量組氨酸的培養(yǎng)基中，除極少數(shù)自發(fā)回復(fù)突變的細(xì)胞外，一般只能分裂幾次，形成

15、在顯微鏡下才能見(jiàn)到的微菌落。受誘變劑作用后，大量細(xì)胞發(fā)生回復(fù)突變，自行合成組氨酸，發(fā)育成肉眼可見(jiàn)的菌落。生物致畸效應(yīng)檢測(cè)作用機(jī)理：突變引起胚胎發(fā)育異常 對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)分化較為重要的酶類受到抑制 母體正常代謝過(guò)程被破壞 細(xì)胞分裂過(guò)程的障礙微宇宙法：研究污染物在生物種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈水平上的生物效應(yīng)的方法。（自然微宇宙、人工微宇宙）第四章 環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測(cè)與生物評(píng)價(jià)生物監(jiān)測(cè)：利用生物個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)，闡明環(huán)境污染狀況，從生物學(xué)角度為環(huán)境質(zhì)量的檢測(cè)和評(píng)價(jià)提供依據(jù)。相對(duì)理化監(jiān)測(cè)的的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)：直接反映出環(huán)境質(zhì)量對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響 綜合反映環(huán)境質(zhì)量狀況 連續(xù)監(jiān)測(cè) 靈敏

16、度高 成本小 可大面積密集布點(diǎn)缺：作用時(shí)間較長(zhǎng) 不能精確測(cè)得含量指示生物：對(duì)環(huán)境中某些物質(zhì)，能產(chǎn)生各種反應(yīng)或信息，而被用來(lái)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀和變化的生物。指示植物：對(duì)某些有害氣體有特殊敏感性，可監(jiān)測(cè)大氣中氣體濃度。指示植物的選擇：現(xiàn)場(chǎng)比較評(píng)比法（污染現(xiàn)場(chǎng)，受害最嚴(yán)重的植物） 栽培比較試驗(yàn)（將備選植物栽培好后，放到污染區(qū)看受害情況，減小條件差異帶來(lái)的影響） 人工熏氣法（備選植物放入熏氣室）大氣污染物植物監(jiān)測(cè)方法： 指示植物 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查 植物群落監(jiān)測(cè)法（敏感植物受害大氣污染，中等抗性受害污染較嚴(yán)重，高抗性受害嚴(yán)重污染） 現(xiàn)場(chǎng)盆栽定點(diǎn)監(jiān)測(cè)法 地衣苔蘚檢測(cè)法（對(duì)SO2 HF敏感。 根據(jù)植物單位面積生

17、物量、多度、蓋度、頻度、種類、數(shù)量的變化） 微核技術(shù)（染色體受損，形成四分體微核，根據(jù)微核數(shù)預(yù)測(cè)誘變劑效應(yīng)） 污染量指數(shù)法（KIPC=Cm/Cc 監(jiān)測(cè)點(diǎn)指示植物葉片中污染物含量/對(duì)照點(diǎn)同種植物中污染物含量 1.2清潔大氣，1.212.0輕度污染，2.013.0重度污染，3.0重度污染）注意的問(wèn)題：凍害、病蟲(chóng)害、肥料不足、農(nóng)藥藥害也可能使植物受害。問(wèn)題解決途徑：調(diào)查污染源（有害氣體種類） 觀察葉片受害癥狀 觀察植物受害方式（風(fēng)向、距離） 葉片內(nèi)污染物含量分析水污染生物監(jiān)測(cè)測(cè)定大腸桿菌群的原因：大腸桿菌和和致病菌數(shù)量有關(guān)，成正相關(guān)，且抵抗力強(qiáng)，易于檢查。水環(huán)境質(zhì)量生物學(xué)評(píng)價(jià)方法 一般描述對(duì)比法 指

18、示生物法 污水生物系統(tǒng)（原理：受污河由于自凈過(guò)程使得從上游到下游形成一系列在污染程度上逐漸減輕的連續(xù)帶，隨污染物濃度降低、生物種類變化，每一帶都生存有大體上能夠表示這一帶特征的生物。從而根據(jù)生物區(qū)系來(lái)鑒別該區(qū)域的有機(jī)污染程度。分為多污帶，中污帶，中污帶，寡污帶） 生物指數(shù)（特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，是數(shù)字便于比較。但是需要分類學(xué)和生態(tài)學(xué)專家進(jìn)行種類鑒定，同時(shí)只考慮了種類，沒(méi)考慮數(shù)量）Beak生物指數(shù)：IB=2nA+nB（nA敏感種種類，nB中等耐污種種類）生物標(biāo)志物：化學(xué)污染導(dǎo)致生物有機(jī)體化學(xué)和生理學(xué)的改變。（例如DDT蛋殼變薄，有機(jī)磷AchE的抑制，有機(jī)物PCBs混合功能氧化酶誘導(dǎo)）生物標(biāo)志物作用：污

19、染物早期反應(yīng)，有預(yù)警的作用 反應(yīng)在特定環(huán)境中的生物體是否正常，有環(huán)境診斷的作用 生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)時(shí)，可了解是否恢復(fù)到正常水平 表現(xiàn)速度快生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)：從生態(tài)系統(tǒng)的層次上，研究系統(tǒng)各組分，特別是有生命組分的質(zhì)量變化規(guī)律和相互關(guān)系，以及人為作用下結(jié)構(gòu)和功能的變化情況，從而評(píng)價(jià)其環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣。第五章 環(huán)境污染物生物凈化的原理一次污染物：直接從污染源排放到大氣中的原始污染物。二次污染物：由一次污染物與大氣中其他組分經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成的新污染物。污染與凈化指標(biāo)BOD：微生物好氧分解水樣中有機(jī)物所消耗的溶解氧量。有機(jī)物被好氧分解的兩個(gè)過(guò)程：碳化需氧量，有機(jī)碳氧化成CO2 硝化需氧，將還原態(tài)

20、氮氧化成亞硝態(tài)氮或硝態(tài)氮COD：用強(qiáng)化學(xué)試劑在化學(xué)氧化被測(cè)廢水所含有機(jī)物過(guò)程中消耗的氧量。BOD和COD區(qū)別于聯(lián)系： BOD是反映微生物能夠降解的呢部分有機(jī)物數(shù)量，基本反映了水體中生物氧化分解有機(jī)物的耗氧量，但檢出時(shí)間長(zhǎng)而且當(dāng)水體毒性過(guò)大會(huì)抑制微生物的作用。BODu是水樣在BOD測(cè)定瓶中經(jīng)長(zhǎng)期培養(yǎng)后所顯示的耗氧量。BOD5約為2/3 BODu COD幾乎可以表示所有有機(jī)物全部被氧化所需氧量，不受水體限制，速度快。COD包括能被微生物降解的有機(jī)物的耗氧量CODB，和不能被微生物降解的有機(jī)物的需氧量CODNB BODuCODB，因?yàn)樽鳛槲⑸餇I(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的有機(jī)物中，有1/3通過(guò)微生物的呼吸作用（異化）

21、被氧化分解，并轉(zhuǎn)變成能量，2/3的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)通過(guò)微生物的合成代謝（同化）轉(zhuǎn)為細(xì)胞物質(zhì)。 BODu=0.87CODB BOD5=0.58 CODBTOD(總需氧量)：廢水有機(jī)物徹底氧化燃燒氧化的總需氧量。（BODuTOD）TOC（總有機(jī)碳）：950，以鉑為催化劑，高溫燃燒水樣，測(cè)定排出氣體中CO2含量，以此確定廢水水樣中碳元素的重量，并從中扣除碳酸鹽等無(wú)機(jī)碳元素的含量。微生物對(duì)物質(zhì)降解與轉(zhuǎn)化的特點(diǎn) 微生物個(gè)體小，比表面積大，代謝速率快 微生物種類繁多，分布廣泛，代謝類型多樣 微生物具有多種降解酶 微生物繁殖快，易變異，適應(yīng)性強(qiáng) 微生物具有巨大的降解能力 共代謝作用共代謝：微生物在可用作碳源和能源的

22、基質(zhì)上生長(zhǎng)時(shí)，會(huì)伴隨著一種非生長(zhǎng)基質(zhì)的不完全轉(zhuǎn)化。（A在酶E1下到C在酶E2下繼續(xù)降解，而B(niǎo)與A有著類似的結(jié)構(gòu)，B也在酶E1下到D，但不能繼續(xù)降解。）生物降解：由于生物作用，把污染物大分子轉(zhuǎn)化為小分子，實(shí)現(xiàn)污染物的分解或降解。（實(shí)質(zhì)酶反應(yīng)）微生物代謝活動(dòng)在環(huán)境中的化學(xué)作用：氧化作用、還原作用、脫羧作用、脫氨基作用、水解作用、酯化作用、脫水作用、縮合作用、氨化反應(yīng)影響微生物對(duì)物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化作用的因素 微生物代謝活性（對(duì)數(shù)期代謝最旺盛） 微生物的適應(yīng)性 化合物結(jié)構(gòu) 環(huán)境因素（溫度、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)、氧、底物濃度）水體自凈作用：受污染的水質(zhì)自然地恢復(fù)到原樣的現(xiàn)象第六章 環(huán)境污染物的生物凈化方法活性污泥法：

23、利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮狀體處理有機(jī)廢水的一類好氧生物處理方法。菌膠團(tuán)：具有莢膜或粘液或明膠質(zhì)的絮凝性細(xì)菌相互絮凝聚集形成的菌膠團(tuán)快菌膠團(tuán)的作用：具有很強(qiáng)的吸附能力，氧化分解有機(jī)物的能力 菌膠團(tuán)的形成可以避免細(xì)菌被微型生物吞食 菌膠團(tuán)與污泥的沉降性能和二沉池能否有效泥水分離密切相關(guān) 為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供良好的生存環(huán)境，附著場(chǎng)所活性污泥的膨脹：一、 是由于活性污泥中大量絲狀菌的繁殖而引起的污泥絲狀菌膨脹。在單位體積中，呈絲狀擴(kuò)展生長(zhǎng)的絲狀細(xì)菌的表面積與體積比絮凝性菌膠團(tuán)細(xì)菌的大，在對(duì)有限制性的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條件的爭(zhēng)奪中占優(yōu)勢(shì)；絮凝性菌膠團(tuán)細(xì)菌處于劣勢(shì)，絲狀細(xì)菌大量生長(zhǎng)繁殖成優(yōu)勢(shì)菌，從而引起活性

24、污泥絲狀膨脹。（1、偏酸環(huán)境：偏酸易于絲狀菌生長(zhǎng)繁殖。 2、供氧不足 3、水溫偏高 4、碳氮比失衡）。二、 是由于菌膠團(tuán)細(xì)菌體內(nèi)大量累積高粘性物質(zhì)， 或有毒物質(zhì)侵害，而引起的非絲狀菌性膨脹。（非絲狀菌膨脹系由于菌膠團(tuán)細(xì)菌生理活動(dòng)異常，導(dǎo)致活性污泥沉降性能的惡化。這類污泥膨脹又可分為二種：一種是由于進(jìn)水含有大量的溶解性有機(jī)物，使污泥負(fù)荷FM（污染物濃度/微生物生物量）太高，而進(jìn)水中又缺乏足夠的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，或者混合液內(nèi)溶解氧不足。另一種非絲狀菌是進(jìn)水中含有較多的毒性物質(zhì)，導(dǎo)致活性污泥中毒，使細(xì)菌不能分泌出足夠量的粘性物質(zhì)基礎(chǔ)，形不成絮體，從而也無(wú)法在二沉池進(jìn)行泥水分離最終導(dǎo)致污泥解體?；钚晕?/p>

25、泥降解過(guò)程：菌膠團(tuán)絮凝和吸附廢水 污泥中微生物代謝增殖，污染物攝取分解階段 活性污泥凝聚、沉淀、濃縮活性污泥法的特征： 利用生物絮凝體為生化反應(yīng)的主體物 利用曝氣設(shè)備向生化反應(yīng)系統(tǒng)分散空氣或氧氣，為微生物提供氧源 對(duì)體系進(jìn)行混合攪拌以增加接觸和加速生化反應(yīng)傳質(zhì)過(guò)程 采用沉淀方式除去有機(jī)物，降低出水中微生物的固體含量 通過(guò)回流使沉淀池濃縮的微生物絮凝體返回到反應(yīng)系統(tǒng) 為保證系統(tǒng)內(nèi)生物細(xì)胞平均停留的時(shí)間穩(wěn)定，經(jīng)常排出一部分生物固體推流式活性污泥法CAS：水流呈推流式，在曝氣池的任何斷面上都存在有機(jī)基質(zhì)的濃度梯度標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法工藝流程：廢水初次沉淀池曝氣池二沉池出水 污泥 再生池 （回流污泥）剩余污

26、泥生物吸附法AB：先使原污水與高濃度的活性污泥混合，活性污泥迅速吸附污染物質(zhì)，再進(jìn)入沉淀池（吸附）。沉降后使?jié)饪s的污泥進(jìn)入再生曝氣池，通氧，此時(shí)活性污泥微生物便充分分解利用吸附的有機(jī)物，使活性污泥恢復(fù)原先很強(qiáng)的吸附能力（污泥再生）生物吸附法流程：廢水吸附曝氣池沉淀池出水 再生池（回流污泥）剩余污泥完全混合式活性污泥法CMAS：使原生污水和回流污泥進(jìn)入曝氣池后，立即與池內(nèi)原有的混合液完全混合，稀釋了廢水（此法能忍受較大的沖擊負(fù)荷）活性污泥工作參數(shù)：MLSS混合液懸浮固體，MLVSS混合液揮發(fā)性懸浮固體（可揮發(fā)的，能完全燃燒的），SV污泥沉降比（混合液靜置30min，沉降的污泥體積與原混合液體積之

27、比）反映了曝氣池正常運(yùn)行的污泥量SVI污泥容積系數(shù)（混合液靜置30min靜置沉降后體積與污泥干重之比）反映了污泥的凝聚性和沉降性Ls（F/M）污泥負(fù)荷（單位重量的活性污泥能處理的有機(jī)物數(shù)量）生物膜法：利用為生物在固體表面的附著生長(zhǎng)對(duì)廢水進(jìn)行生物處理的技術(shù)機(jī)理（特征）：通過(guò)廢水與生物膜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使廢水與生物膜接觸，進(jìn)行固液兩相的物質(zhì)交換，并在膜內(nèi)進(jìn)行有機(jī)物的生物氧化降解，使廢水得到凈化，同時(shí)生物膜內(nèi)微生物不斷得以生長(zhǎng)和繁殖（P256圖 69）特點(diǎn)：為生物多樣性高（不隨廢水流動(dòng)，和廢水停留時(shí)間無(wú)關(guān)。增殖速度小的容易被水沖走） 生物膜各段的微生物類群不同（微生物的群落組成隨廢水的凈化過(guò)程而相應(yīng)的發(fā)

28、生演替）生物膜中的食物鏈較長(zhǎng)（微生物不被廢水帶走，膜可以不斷增厚，使微生物種類增多）具有較高的脫氮能力（硝化細(xì)菌增殖速度小，在生物膜內(nèi)能夠良好發(fā)育）單位處理能力大 系統(tǒng)維護(hù)方便 操作運(yùn)行穩(wěn)定廢水的厭氧生物處理厭氧生物處理：在厭氧條件下，形成了厭氧微生物所需要的營(yíng)養(yǎng)條件和環(huán)境條件，利用這類微生物分解廢水中的有機(jī)物并產(chǎn)生CH4和CO2的過(guò)程，又叫厭氧發(fā)酵。厭氧生物處理過(guò)程：復(fù)雜有機(jī)物簡(jiǎn)單有機(jī)物簡(jiǎn)單有機(jī)酸、醇類CH4 CO2 水解和發(fā)酵細(xì)菌 產(chǎn)氫和產(chǎn)乙酸細(xì)菌 產(chǎn)甲烷菌（水解階段） （酯化階段） （甲烷化階段）微生物脫氮原理：硝化作用和反硝化作用。在有氧段進(jìn)行硝化作用，NH3氧化成NO2=，再氧化成N

29、O3=，在缺氧段進(jìn)行反硝化作用，HNO3HNO2NO2N2硝化作用運(yùn)行關(guān)鍵：泥齡較長(zhǎng) 供給足夠的DO 控制適度的曝氣時(shí)間（過(guò)渡曝氣沖淡CO2，使硝化細(xì)菌缺啥碳源） 控制PH值 7.58反硝化作用運(yùn)行關(guān)鍵：在極低的DO和有NO3-和有機(jī)物的環(huán)境，PH值、溫度合適就反應(yīng)微生物脫氮工藝流程（根據(jù)所用碳源分為內(nèi)碳源和外碳源，根據(jù)細(xì)菌存在狀態(tài)分為膜法系統(tǒng)和懸浮污泥系統(tǒng)）1、 懸浮多級(jí)污泥系統(tǒng)（P279 圖624）內(nèi)碳源的無(wú)需加碳源，外碳源的在反硝化這一步加碳源2、 懸浮單級(jí)污泥系統(tǒng)：A/O工藝、氧化溝工藝、橋本工藝、四段Bardenpho工藝氧化溝工藝：射曝氣機(jī)，污泥沿氧化溝循環(huán)流動(dòng)，曝氣機(jī)下游為好氧段

30、，進(jìn)行去碳和硝化，遠(yuǎn)離曝氣機(jī)的上游區(qū)段為缺氧段，進(jìn)行反硝化，廢水從缺氧段進(jìn)入。微生物脫氮的影響因素： PH值，消化反應(yīng)消耗堿，硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌要求弱堿性環(huán)境。 溫度，硝化細(xì)菌最適溫度為30 溶解氧，溶解氧對(duì)反硝化脫氮有抑制作用。但溶解氧對(duì)反硝化細(xì)菌是有利的，反硝化細(xì)菌為兼性厭氧菌，菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組織只有在有氧的條件下才能合成 碳源，通過(guò)影響反硝化細(xì)菌的活性來(lái)影響脫氮效率。外碳源多用甲醇。內(nèi)碳源：活性污泥微生物死亡、自溶后釋放的有機(jī)碳。微生物除磷原理：厭氧條件下積磷菌將體內(nèi)聚磷分解產(chǎn)生能量另一部分能量用于生理活動(dòng)需求 （厭氧放P）一部分能量用于吸收外界可溶性脂肪酸，形成PHB 好氧條件見(jiàn)

31、下，PHB分解產(chǎn)生能量另一部分能量用于細(xì)胞正常生長(zhǎng)繁殖 （好氧吸P） 一部分能量用于主動(dòng)過(guò)量吸收環(huán)境中的磷并合成聚磷微生物除磷的影響因素 碳源濃度和種類，有機(jī)物濃度高，誘發(fā)了反硝化作用，消耗了了硝酸鹽，不然硝酸鹽抑制發(fā)酵產(chǎn)酸菌，使得積磷菌合成PHB受阻（積磷菌只能直接利用低級(jí)脂肪酸，發(fā)酵產(chǎn)酸菌幫助積磷菌降解大分子物質(zhì)） 溶解氧 硝酸鹽和亞硝酸鹽（同，抑制厭氧發(fā)酵） 溫度 PH值，中性和弱堿性 工藝的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行方式，泥齡（泥齡越短效果越好）、厭氧區(qū)停留時(shí)間固體廢棄物的微生物處理一、堆肥：依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，有控制地促進(jìn)可被微生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物

32、學(xué)過(guò)程好氧堆肥過(guò)程：1、發(fā)熱階段：堆肥堆置初期，主要由中溫好養(yǎng)的細(xì)菌和真菌，利用堆肥中容易分解的有機(jī)物，如淀粉、糖類等迅速增殖，使堆肥溫度上升。2、高溫階段：好熱性的纖維素分解菌逐漸代替了中溫微生物，這時(shí)堆肥中殘留的或新形成的可溶性有機(jī)物繼續(xù)被分解轉(zhuǎn)化外，一些復(fù)雜的有機(jī)物如纖維素、半纖維素等也開(kāi)始分解。3、腐熟階段：好熱性微生物活動(dòng)減弱，產(chǎn)熱量減少，溫度逐漸下降，中溫微生物又逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌群，殘余物質(zhì)進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)繼續(xù)不斷積累好氧堆肥過(guò)程中微生物相變化：細(xì)菌、真菌纖維分解菌放線菌能分解木質(zhì)素的菌類厭氧堆肥過(guò)程：生成有機(jī)酸、醇、CO2、H2S、NH3等，使PH下降（酸性發(fā)酵） 甲烷菌分解有機(jī)

33、酸和醇，產(chǎn)生CH4和CO2（產(chǎn)氣發(fā)酵）厭氧堆肥特點(diǎn)：不設(shè)通氣系統(tǒng)，堆溫低，腐熟時(shí)間長(zhǎng)，方法簡(jiǎn)單省工二、衛(wèi)生填滿填滿坑中的生物過(guò)程：好氧分解階段 厭氧分解不產(chǎn)甲烷階段（硝酸根很硫酸根為氧源） 厭氧分解產(chǎn)甲烷階段 穩(wěn)定產(chǎn)氣階段三、厭氧發(fā)酵，和厭氧堆肥相似第七章 現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染生物技術(shù)：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程基因工程：遺傳物質(zhì)核酸的分離、提取、體外剪切、拼接重組以及擴(kuò)增和表達(dá)細(xì)胞工程：細(xì)胞的離體培養(yǎng)、繁殖、再生、融合以及細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)乃至染色體與細(xì)胞器的移植改建酶學(xué)工程：利用生物體內(nèi)酶所具有的某些特異性催化功能，借助固定化技術(shù)、生物反應(yīng)器和生物傳感器等新技術(shù)、新裝置，高效優(yōu)質(zhì)地

34、生產(chǎn)特定產(chǎn)品發(fā)酵工程：為微生物提供適宜的發(fā)酵條件，生產(chǎn)特定的產(chǎn)品。生態(tài)工程：一般指人工設(shè)計(jì)的、以生物種群為主要結(jié)構(gòu)組分、具有一定功能的、宏觀的、人為參與調(diào)控的工程系統(tǒng)。分為：物質(zhì)能量多層利用生態(tài)工程、物質(zhì)轉(zhuǎn)化與再生生態(tài)工程、無(wú)污染生態(tài)工程、污染自凈多功能生態(tài)工程、工農(nóng)業(yè)聯(lián)合生態(tài)工程生物氧化塘：利用藻類和細(xì)菌兩類生物間功能上的協(xié)同作用處理污水的一種生態(tài)系統(tǒng)。（P342圖75）人工濕地生態(tài)系統(tǒng)：根據(jù)自然濕地模擬的人工生態(tài)系統(tǒng)，用于處理污水污水土地處理系統(tǒng)：利用土地以及其中的微生物和植物根系對(duì)污染物的凈化能力來(lái)處理已經(jīng)過(guò)預(yù)處理的污水或廢水，同時(shí)利用其中的水分和肥分促進(jìn)農(nóng)作物、牧草或樹(shù)木生長(zhǎng)的工程設(shè)施第八章 污染環(huán)境的生物修復(fù)生物修復(fù)：利用生物將土壤、地表及地下水或海洋中的危險(xiǎn)性污染物現(xiàn)場(chǎng)去除或降解的工程技術(shù)系統(tǒng)特點(diǎn)：投資費(fèi)用省，環(huán)境影響小，能有效降低污染物濃度，是用于在其他技術(shù)難以應(yīng)用的場(chǎng)地。不能除去所有污染物，還需考察污染物，微生物活性受溫度和其他環(huán)境條件的影響原理：和生物處理一樣，是微生物對(duì)污染物的降解與轉(zhuǎn)化。