水处理生物学复习题 8页

环境工程微生物学复习题1、细菌和真菌细胞结构的相同点和不同点？相同点：都具有细胞壁(细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，而真菌细胞壁的主要成分是几丁质)、细胞膜、细胞质.不同点：细菌没有核膜包围形成的细胞核，属于原核生物；真菌有核膜包围形成的细胞核，属于真核生物。2、细菌的结构中有一特殊结构荚膜，荚膜结构的作用？1)保护作用，其大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤；可防止噬菌体吸附和裂解；一些致病菌的荚膜可以保护他们免受宿主细胞白细胞的吞噬。2)作为通透性屏障和离子交换系统，保护细菌免受重金属离子伤害。3)贮藏养料，当营养缺乏时，细菌可以利用荚膜多糖作为它的碳源和能源物质。4)表面附着作用。3、细菌在特殊的环境下可以形成芽孢结构，芽孢的功能是什么？芽孢和真菌的孢子繁殖有什么区别？芽孢的功能：壁厚，水分少，具有极强的抗热、抗化学药物、抗辐射等能力。芽孢：无性繁殖，是细菌的休眠体，较小，一个细胞产一个，形态简单，原核；真菌的孢子：既有无性繁殖又有有性繁殖，较大，一个产多个，形态多样，真核。4、细菌按照其细胞壁结构不同可以采用染色法进行分类，将细菌分为革兰氏阳性和阴性菌，请描述染色的原理是什么？通过初染和媒染后，在细胞的细胞壁及膜上结合了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。革兰氏阳性细菌壁较厚、肽聚糖含量较高和分子交联度较紧密，顾在酒精脱色时，肽聚糖网孔会因脱水而发生明显收缩，再加上它脂类很少，酒精处理也不能在胞壁上溶出大的空洞或缝隙，因此，结晶紫与碘复合物仍保留在细胞壁内，使其呈现出蓝紫色。革兰氏阴性细菌的细胞壁薄、肽聚糖位于内层且含量低，交联松散，与酒精反应后其肽聚糖不易收缩；再加上他的脂类含量高且位于外层，所以酒精作用时细胞壁上就会出现较大的空洞或缝隙，结晶紫与碘的复合物就会很容易被溶出细胞壁，脱去了原来初染的颜色。当蕃红或沙黄复染时，细胞就会带上复染染料的红色。5、细菌按照其形状可以分为几种形态？球状、杆状、螺旋状（弧菌）6、细菌的细胞结构从外到内包括哪些？一般结构：细胞壁、细胞膜、内含物、核区、间体、细胞质、内含物特殊结构：糖被、芽孢、鞭毛7、真菌的细胞结构从外到内包括哪些？细胞壁：厚度0.1-0.3um，化学成分为壳多糖细胞膜：厚度7-10nm，内层为蛋白质，中层为磷脂，外层糖类\n细胞核：有核膜和核仁，核内有染色体，核直径为0.7-3.0um，核仁直径为3nm，核膜与核仁永远存在线粒体：其形态数量分布与真菌发育阶段有关厌氧真菌细胞的特殊结构：细胞内无线粒体，有氢化酶体，提供给鞭毛能量其他细胞器：内质网，高尔基体，液泡，泡囊，膜边体等1、真菌的繁殖方式包括哪些？有性孢子和无性孢子2、常见的霉菌包括几个属？单细胞霉菌：毛霉属：产蛋白酶；根霉属：高产淀粉水解酶；绵霉属：与绵霉属病有关；多细胞霉菌：青霉属，生产青霉素；曲霉属：酒曲；镰刀霉属：处理含氰废水；木霉属：分解纤维素和木质素；交链孢霉属：与鼻炎有关；地霉：饲料，处理酒糟废水3、病毒的结构和原核以及真核微生物的区别？无细胞结构，没有细胞膜、细胞壁、细胞质、细胞核以及细胞器；（包膜+）蛋白质衣壳+核酸+极少量(或没有)酶蛋白；4、请描述病毒的繁殖过程：吸附→侵入→合成→装配→释放5、微生物所需要的六种营养物质：碳源、氮源、能源、水、生长因子、无机盐13、微生物的营养类型？营养类型能源碳源实例光能自养型光能CO2蓝细菌、紫硫细菌绿硫细菌、藻类光能异氧型光能CO2及简单有机物红螺细菌化能自养型无机物CO2硝化细菌、硫化细菌铁细菌、氢细菌化能异氧型有机物有机物绝大多数微生物原生动物14、微生物细胞对外界营养物质的吸收分为哪几种形式？几种形式的主要异同点？单纯扩散；促进扩散；主动运输；基团转位单纯扩散：顺浓度差进行由高到低、不需要消耗能量。促进扩散：顺浓度差进行由高到低、不需要消耗能量、需要载体蛋白。主动运输：逆浓度差进行由低到高、消耗能量、需要载体蛋白。基团转位：逆浓度差进行由低到高、消耗能量、被吸收的营养物质与载体蛋白之间发生化学反应。\n15、培养基配制的四个基本原则？目的明确；营养协调；物理化学条件适宜；经济节约。16、固体培养基、半固体培养基和液体培养基的主要区别是？琼脂糖的含量不同：固体培养基1-2%；半固体培养基：0.5%；液体：无17、生物酶的本质是什么？酶是生物细胞中自己合成的一种催化剂（生物催化剂），其基本成分是蛋白质。（酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊蛋白质，又称为生物催化剂。）18、酶的结构？必需基团+活性基团；活性基团包括催化基团和结合基团；19、酶促反应的特点？较高的生化反应速率；高度专一性；酶反应条件温和；酶对环境条件较为敏感；高催化效率。20、影响酶促反应的基本因素包括哪些：温度；PH值；底物浓度；酶浓度；激活剂；抑制剂。21、微生物体内糖代谢的基本途径包括哪些？EMP途径（糖酵解途径):C6→C3，产生ATP，厌氧TCA循环：C3→CO2，产生ATP（产能最多），好氧HMP途径：C6→CO2+Pi，不产生ATP，好氧ED途径：C6→C3，产生ATP，厌氧PK途径：C6→C02，产生ATP，厌22、简述糖酵解途径和TCA循环通过哪些化学反应可以相连接？葡萄糖被糖酵解途径成为丙酮酸；丙酮酸经乙酰辅酶A缩合形成柠檬酸，进入TCA循环，再由TCA循环转化形成草酰辅酶A；23、请描述细菌的群体生长曲线的不同阶段以及不同阶段的特征：缓慢期：开始阶段微生物并不繁殖，数目不增加，但细胞生理活动很活跃，菌体体积增长很快，而后期只有个别菌体繁殖。对数期：微生物分裂速度迅速增加。营养物充分，微生物的生长不受食料数量的影响，只受自身生理机能的限制。稳定期：菌体生长繁殖速度逐渐下降，同时菌体死亡数目逐渐上升，最后达到新增殖的微生物数与死亡数基本相等。稳定期的活菌数保持相对平衡并处于最大值。稳定期的出现是由于食料的减少和有毒代谢产物的积累。衰亡期：微生物死亡速度大大增加，超过其繁殖速度，只有少数菌体进行繁殖，微生物进行内源呼吸，所以活微生物曲线逐渐显著下降。24、请描述影响微生物生长的环境因素包括哪些？温度、氢离子浓度、氧化还原电位、干燥、渗透压、光及辐射、化学药剂（重金属及其化合物、有机化合物、氧化剂、表面复活剂、染料）。25、简述微生物在生态系统中的分布？土壤中的微生物，水体中的微生物，空气中的微生物，工农业产品上的微生物，生物体内外的正常菌群，极端环境下的微生物\n26、微生物与生物环境之间的相互关系：双方获益：共生、互利共栖、协同共栖、互养共栖，单方获益，对方受害：寄生、捕食、拮抗，单方获益，对方无害：偏利共栖、卫星状共栖、互生，互不相扰：无关共栖，一方受害，对方无益无损：偏害共栖，双方受损：竞争共栖27、微生物降解污染物的影响因素？1、比表面积大，细胞小2、多孔介质3、化学吸附过程，带电荷4、粘性物质g28、污染物致突变性性检测中AMES试验的原理和方法Ames试验的常规方法有斑点试验和平板掺入试验29、请举例说明在酿造工业中应用的比较多的微生物种类：细菌、真菌、原生动物30、请举例说明在污水处理中应用到的微生物的种类：好氧生物类群、厌氧生物类群31、请阐述微生物在氮素循环中的作用？1.有机物中的氮在微生物作用下先被转化成氨，氨被氧化成为亚硝酸盐及硝酸盐。氨和硝酸盐可被植物吸收变成植物性蛋白质。2.动物吃了植物产生动物性蛋白质，而动物的排泄物又能被分解氧化成氨、亚硝酸盐和硝酸盐。3.动植物死亡后的残体又都是有机性物质。由于反硝化作用硝酸盐又可转化成亚硝酸盐和自由氮，而自由氮在氮固定作用下又可产生植物性蛋白质。32、原生动物和后生动物分别出现在水质处理中哪个阶段？后期会有原生动物，二沉池会有原生动物。后生会在污泥有33、简述生物传感器在环境中的应用？水环境（测定BOD、测定酚、测定农药残留、测定NO3-）、大气环境（测定SO2、测定NOx）、测定土壤重金属、检测内分泌干扰物、检测持久有机污染物、34、水中小型动物和水生植物在水体水质净化中各起什么样的作用？小型动物多指1-2mm以下的后生动物，它们与水处理过程，特别是环境水体水质净化过程有密切的关系，具有重要的生态功能。底栖小型动物寿命较长，迁移能力有限，且包括敏感种和耐污种，故常称为“水下哨兵”，能长期检测有机污染物的慢性排放。底栖生物链是水体生态环境健康的标志之一，底栖生物对水体内源污染控制极其重要。\n水生植物作为水生生态系统的重要组成部分，具体重要的环境生态功能。对于水体，特别是浅水水体，大型生水植被的存在具有维持水生生态系统健康、控制水体营养化、改善水环境质量的作用。35、什么叫生长曲线？单细胞微生物的典型生长曲线可分几期反应微生物生长规律的，以培养时间为横坐标，菌数的对数为纵坐标而制成的曲线。单细胞微生物的典型生长曲线可分为延迟期、对数期、稳定期、衰亡期。36、简述好氧生物膜的净化作用机理。1.上层生物膜中的生物吸附废水中的大分子有机物，将其分解成小分子有机物，同时吸收溶解性有机物和经水解的小分子有机物进入体内，构建自身细胞；2.上层生物膜的代谢产物留下下层，被下层生物膜生物吸收，进一步氧化分解成CO2和H2O；3.老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物（原生动物）吞食，最终废水得到净化。37、在废水处理过程中，厌氧处理法相对于好氧处理法有哪些优缺点。优点：（1）把环保、能源回收与生态良性循环结合起来；（2）废水处理成本远低于好氧处理法：需营养物少，低能耗并产出能源；（3）废水处理负荷高，占地少；并可直接处理高浓度的有机废水。（4）剩余污泥少；（5）厌氧系统规模灵活，设备简单。缺点：（1）出水COD浓度高于好氧处理，需进行后处理才能达标排放；（2）对有毒物质敏感，操作不当导致反应器运行恶化；（3）厌氧反应器初次启动过程缓慢。38、活性污泥法处理系统运行中经常遇到的由微生物引起的主要问题有哪些？这些问题各有什么样的特征？答：活性污泥在运行中最常见的故障是在二次沉淀池中泥水的分离问题。造成污泥沉降问题的原因是污泥膨胀、不絮凝、微小絮体、起泡沫和反硝化。（1）丝状菌引起的污泥膨胀丝状菌在絮体中大量生长以致影响沉降。（2）非丝状菌引起的污泥膨胀与散凝作用有关，当游离细菌产生菌胶团基质时，就会导致污泥膨胀，通常称这种膨胀为菌胶团膨胀或黏性膨胀。（3）不凝聚是一种微结构絮体造成的现象。这是因为絮体变得不稳定而碎裂，或者过度曝气形成的紊流将絮体剪成碎块而造成的运行问题。也可能是细菌不能凝聚成絮体，微生物成为游离个体或非常小的丛生块。（4）微小絮体含微小絮体的污泥不会在出水中形成高浓度，因为其颗粒比不凝聚污泥要大得多。\n（4）起泡沫自从使用了不降解的“硬”洗涤剂以来，常常在曝气池中出现很厚的白色泡沫。微生物造成的泡沫是另外一种很密实的棕色的泡沫，有时在曝气池中出现。39、水处理中常见的原生动物有哪几类？它们在污水处理中的主要作用分别是什么？种类：肉足类、鞭毛类和纤毛类原生动物在水体净化与废水处理中的应用（1）净化水质作用动物性营养型的原生动物吞食细菌、有机物颗粒，因此促进了水质净化作用。（2）促进生物絮凝作用草履虫等纤毛虫具有生物絮凝作用，促进水体澄清作用。（3）作为水质处理的指标生物由于鞭毛虫、肉足虫、游泳型纤毛虫与固着型纤毛虫对生存的水质有一定要求。其数量的增多、减少、可反应水体的水质好坏。同时原生动物个体较大，易于观察与分辨。因此常作为水体无机化和废水处理运转管理的指标生物。（4）废水处理及水质净化过程原生动物的变动运行初期出现肉足类、植物性、动物性鞭毛虫；水质处理高峰期出现较多游泳型纤毛虫；水质净化较好时出现钟虫等。40、藻类对水环境与给水工程有哪些影响？答：水体中藻类大量繁殖会造成水体富营养化，严重影响水环境质量。藻类具有光合作用产生氧气的功能，在氧化糖等生物处理工艺中利用菌藻共生系统，其中藻类产生氧气可被好氧微生物有效利用，去氧化分解水中的有机污染物，一样一方面可收获大量有营养价值的藻类，另一方面也净化了污水。天然水体自净过程中，藻类也起着一定的作用。藻类对给水工程有一定的危害性。当它们在水库，湖泊中大量繁殖时，会使水带有臭味，有些种类还会产生颜色。水源水中含大量藻类时会影响水厂的正常水处理过程，如造成滤池阻塞。水中即使含有数量很少的黄群藻，也能产生强烈的气味而使水不适于饮用。41、微生物生长量测定常用哪几种方法？试比较它们的优缺点。方法优点缺点直接计数法操作简便、计数直观不能区分死活细胞及相似杂质稀释平板计数法对设备要求不高计数不完全，操作繁琐称重法简单可靠含氮量测定法含氮量测定法测定准确不能区分死活细胞及相似杂质\n42、简述厌氧生物处理系统中，不产甲烷菌和产甲烷菌之间的相互关系。（1）不产甲烷菌为产甲烷菌提供生长和产甲烷所需基质；（2）不产甲烷菌为产甲烷菌提供适宜的氧化还原条件；（3）不产甲烷菌为产甲烷菌清除有毒物质；（4）产甲烷菌为不产甲烷菌的生化反应解除反馈抑制；（5）不产甲烷菌和产甲烷菌共同维持环境中适宜的pH值。43、根据微生物生活是否需要氧气，微生物可分为哪几类？这样的分类在污水处理中有何重要意义？根据微生物与氧气的关系，微生物可分为好氧微生物、厌氧微生物和兼性微生物。好氧微生物生活时需要氧气，没有氧气就无法生存。厌氧微生物只有在没有氧气的环境中才能生长，甚至有了氧气对它还有毒害作用。兼性微生物既可在有氧环境中生活，也可在无氧环境中生长，既能营好氧呼吸也能营厌氧呼吸。好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵在污水生物处理中都有应用，如活性污泥法就是应用好氧呼吸的原理处理有机污水，而厌氧消化则是应用发酵和厌氧呼吸的原理来处理高浓度有机污水和剩余污泥。44、利用微生物处理重金属污水，有哪些可能的技术？简要概述各种方法的优缺点。方法有：1）生物沉淀处理法利用硫酸盐还原菌在厌氧条件下把SO42-还原成硫化氢，金属离子与硫化氢生成金属硫化物沉淀而被除去。该方法的金属去除率很高，单由于金属对微生物有毒害作用，不适用于处理高浓度金属废水。另外，若废水中不含有一定浓度的有机物和硫酸盐，需外加。2）生物还原处理法Cr6+物还原处理法的原理是利用Cr6+还原菌，在厌氧条件下把Cr6+还原成无毒性的Cr3+，Cr3+在碱性条件下生成Cr（OH）3沉淀而被除去。该方法的金属去除率高，金属的回收率也高。3）生物氧化处理法利用铁细菌首先将不易沉淀的Fe2+氧化为易沉淀的Fe3+，加入碳酸钙调节pH，使Fe2+形成Fe（OH）3沉淀而被去除，同时硫酸根与钙形成硫酸钙沉淀被去除。4）生物吸附处理法利用微生物细胞作为吸附剂处理废水中的金属。45、怎样利用微生物的生长曲线来控制污水生物处理的构筑物的运行？\n针对微生物的间歇培养，在污水生物处理过程中，为避免缓慢期的出现，可考虑采用处于对数生长期或代谢旺盛的污泥进行接种，另外增加接种量及采用同类型反应器的污泥接种可达到缩短缓慢期的效果。如果维持微生物在生长率上升阶段（对数期）生长，则此时微生物繁殖很快，活力很强，处理污水的能力必然较高；但处理效果并不一定最好，因为微生物活力强大就不易凝聚和沉淀，并且要使微生物生长在对数期。则需有充分的食料，即污水中的有机物必须有较高的浓度，在这种情形下，相对地说，处理过的污水所含有机物浓度就要较高，所以利用此阶段进行污水的生物处理实际上难以得到较好的出水。稳定期的微生物生长速率下降，细胞内开始积累贮藏物和异染颗粒、肝糖等，芽孢微生物也在此阶段形成芽孢，处于稳定期的污泥代谢活性和絮凝沉降性能均较好，传统活性污泥法普遍运行在这一范围。衰老期阶段只出现在某些特殊的水处理场合，如延时曝气及污泥消化。