肖邦降b大调夜曲:微生物与环境保护2

内容提要：

本章介绍微生物本身作为病原菌和其代谢产物甲烷、硫化氢、氧化亚氮等对大气、水域和土壤的污染和富营养化等的问题及其控制方法；介绍了利用微生物来监测各种环境的污染的方法，如沙门氏菌 /Ames 法检测污染物的致突变性、发光细菌检测水域的污染程度；介绍了利用微生物对污染环境的治理与生物修复。利用好氧和厌氧微生物的各种方法生物处理有机废水和城市生活垃圾。

环境是人和一切生物赖以生存和发展的物质基础。保护环境是我们国家的一项基本国策，也是每个公民义不容辞的神圣职责。在自然界中，微生物扮演着污染者和净化者的双重角色。了解和掌握微生物与环境的相互关系，对防污治污、改善环境具有极为重要的意义。

微生物对大气的污染及其防治
微生物对水体的污染
微生物对土壤的污染
微生物对食品的污染

第一节 微生物与环境污染

环境污染主要是指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类及其他生物的正常生存和发展的现象。在导致环境质量恶化的诸因子中，微生物是一个不容忽视的污染因子。

一、微生物对大气的污染及其防治

大气是由多种气体组成的混合物，营养物质贫乏，理化条件多变，并非是微生物的天然生境。存在于大气中的微生物主要来自各种污染源。例如，① 寄生在人和动物体内的微生物，可以从呼吸道排出直接污染大气，也可以随排泄物（唾液、痰液、脓汁、粪便等）排至地面，然后随飞扬的灰尘进入大气。 ② 土壤里的微生物，可附着在细小的土壤颗粒上，并被风悬浮于大气中。③ 水体内的微生物，则可被水面吹起的小水滴和气溶胶携带至大气。污染大气的微生物种类较多。其中，八叠球菌、细球菌、枯草杆菌以及霉菌的孢子等对外界环境有很强的适应能力，可在大气中长期停留。

室外空气中的微生物数量与许多因素（人口密度、植物数量、土壤和地面的铺垫情况、以及气流、气温、湿度、日照等）有关。一般的垂直分布规律为：近地面空气中的微生物含量较大，随高度上升逐渐减少，至大气上层完全消失。室内空气中的微生物数量通常高于室外。在通风不良、人员拥挤时，菌体密度更高。在未经消毒的医院病房里，甚至可能出现大量的病原微生物，如结核杆菌、白喉杆菌、葡萄球菌、溶血链球菌、麻疹病毒、流行性感冒病毒等。空气的传播能力很强，一旦病原菌进人其中，便有可能使空气成为传播媒介，造成这些传染病流行。 2003 春 SARS 病毒即是主要通过空气飞沫近距离传播的。

某些微生物代谢产物，尤其是某些气态产物如甲烷、硫化氢和氮氧化物等，也可污染大气。由分布于沼泽、水稻田、江河海洋湖泊沉积物等厌氧生境中的产甲烷细菌产生的甲烷，硝化作用和反硝化作用过程中形成的氮氧化物，都是对全球气候变暖有重要贡献的温室效应气体。甲烷是仅次于二氧化碳的第二个重要的温室效应气体，且就单个分子而言，对于温室效应的贡献甲烷要比二氧化碳大好多倍。在富含硫氧化物的厌氧生境中，由硫酸盐还原细菌形成的硫化氢散发入大气，造成局部大气环境的污染，产生令人不愉快的恶臭气味，甚至可引起人类和动物的窒息和中毒。

防治大气微生物污染的措施是：① 室内通风，借助气流来稀释和排除室内的微生物。影剧院、礼堂、会议室等人员拥挤的场所，均应采取这一措施。这也是防治非典的一个有效方法。 ② 空气过滤，对空气清洁程度要求高的场所，如手术室、无菌实验室等，可采用过滤器过滤空气，以除去带菌尘埃。③ 空气消毒，用物理法或化学法杀灭空气中的微生物。物理法主要是用紫外线照射。化学法主要是喷洒或熏氯甲醛、乙酸、次氯酸钠（或漂白粉）、三乙烯乙二醇、过氧乙酸、丙二醇等化学药剂。

二、微生物对水体的污染

水是一种良好的溶剂。水中往往溶解着一定量的无机和有机物质，可供微生物生长繁殖。然而，清洁水体的微生物含量并不高，通常每 ml 水中只有几十至几百个细菌。清洁水体的微生物以自养菌为主，对人类无害。常见的化能自养型细菌有硫细菌、铁细菌、鞘细菌。光能自养型细菌有绿细菌、紫细菌和蓝细菌。另外还有无色杆菌属、色杆菌属和微球菌属等腐生性细菌。

然而，清洁水体经常受到土壤、垃圾、人畜粪便、以及各种污水的污染。一旦这些污染物中的病原菌进人水体，或这些污染物引起某些藻类大量繁殖，就可使水质严重恶化，危害人类。

（一）可检出的病原菌及其危害

1. 病原性细菌

沙门氏菌属 （ Salmonella ） 在病人粪便、畜栏粪污和屠宰场污水中，均可携带沙门氏菌。将这些废物排入水体，便可能引起沙门氏菌污染。如果排至水产养殖场，还可能污染水产品。沙门氏菌属中的伤寒沙门氏菌（ Salmonella typhi ）和副伤寒沙门氏菌（ Salmonella paratyphi ）分别是伤寒和副伤寒疾病的病原菌。有些沙门氏菌则可引起急性肠胃炎，造成食用者的集体中毒。

志贺氏菌属 (Shigella ) 存在于菌痢患者和短时带菌者的粪便中。水体遭受菌痢患者的粪便污染时，从中捕得的鱼体内可检测到这属细菌。志贺氏菌病主要通过食物或接触传染，假如饮用水源受到污染，极有可能导致水型痢疾的暴发流行。

霍乱弧菌 可引起霍乱病，它是一种通过饮用水传播的烈性传染病。

致病性大肠杆菌 粪便中的某些大肠杆菌能引起水泻、呕吐等病症，称为致病性大肠杆菌。其中，有的大肠杆菌能产生肠毒素而导致强烈腹泻，称为产肠毒素大肠杆菌。因此，携带致病性大肠杆菌的粪便污染水体时，可产生严重的恶果。

2 、钩端螺旋体

存在于已受感染的动物（如猪、马、牛、狗、鼠等）的尿液内、能以水为媒介，通过破损的皮肤或粘膜侵人人体，引起出血性钩端螺旋体病。

3 、病毒

存在于人的肠道里 并能通过粪便污染水体。在水型暴发的病毒性传染病中，研究较多的是传染性肝炎。流行病学调查证明，在世界各地传播的传染性肝炎 主要由水体污染所致。

4 、寄生虫

溶组织阿米巴是阿米巴痢疾的病原体，又称痢疾变形虫。阿米巴痢疾主要通过粪便污染食物和饮用水而传播。

防治水体病原微生物污染的主要措施是：① 加强对污水的处理。对于医院、畜牧场、屠宰场和禽蛋厂等部门的污水，必须处理达标，否则不许排放。 ② 加强对饮用水的处理。饮用水必须符合水质标准。对于农村的分散式给水 应采用煮沸或加漂白粉等方式消毒，以杀死水中可能存在的病原体。

（二）富营养化及其危害

所谓富营养化是指含有氮、磷等营养物质的废水大量排入湖泊、河口、海湾等缓流水体，促使藻类以及其他浮游生物迅猛增殖，从而引起水质恶化，导致鱼类及其他生物大量死亡的现象。其指标为：氮含量超过 0.2~0.3mg/L ，生化需氧量超过 10mg/L ，水中的细菌总数超过 10 5 个 /L ，表征藻类数量的叶绿素 a 含量大于 10 μ g/L 。

在一般情况下，受氮、磷含量，特别是磷含量的限制，水体中藻类和浮游生物不致于过度增殖而出现富营养化。然而，当水体受废水污染时，营养物质的增加可导致自养型生物，尤其是藻类的剧增，生物种群也因此而改变。例如，水体中的藻类本来以硅藻为主，受污染后可变为以蓝藻为主。蓝藻的大量出现是水体富营养化的明显征兆。一旦水体达到富营养化指标，即可显示出富营养化带来的危害。

富营养化的危害有：① 造成水体透明度下降，影响水生植物的光合作用。② 某些浮游生物可产生生物毒素（如石房蛤毒素），伤害鱼类。③ 藻类及其他水生生物死亡后，其残体被好氧微生物降解而消耗水中的溶解氧。其残体被厌氧微生物降解则可产生硫化氢等有害气体，它们均可危及水生生物（主要是鱼类）的生存。④ 经过微生物的转化，在富营养化的水中，常常出现亚硝酸盐和硝酸盐，长期饮用这种水，人畜会中毒致病。

防治水体富营养化的措施为：① 严格控制营养物质（主要是氮和磷）进入水体。② 疏浚底泥，除去水草和藻类。③ 引入低营养水稀释。④ 饲养草食性或杂食性鱼类。

三、微生物对土壤的污染

在自然界，土壤是微生物栖息生长的最适环境。土壤中存在着种类繁多、数量巨大的各种微生物，它们构成了一个相对稳定的生态群落。一个或多个有害的微生物种群，从外界侵人土壤并在其中大量繁衍，可以破坏原来的动态平衡，对人类或生态系统产生不良影响。未经处理的粪便、垃圾、城市生活污水、以及饲养场和屠宰场的污物等，均可带入有害的微生物种群，造成土壤污染。其中，以传染病医院来经消毒处理的污水和污物危害最烈。

污染土壤的病原微生物类同于污染水体的微生物。它们不仅危害人类健康，也严重地危害植物，造成农业减产。例如某些植物致病细菌侵入土壤后，能够引起番茄、茄子、辣椒、马铃薯、烟草、颠茄等百余种茄科植物和茄科以外植物的青枯病，也能够引起果树的细菌性溃疡和根癌病。某些致病真菌则能够引起大白菜、油菜、芥菜。萝卜、甘蓝、荠菜等一百余种栽培和野生十字花科蔬菜的根肿病，也能诱发茄子、棉花、黄瓜、西瓜等多种植物的枯萎病，菜豆、豇豆等的根腐病，以及小麦、大麦、燕麦、高梁、玉米、谷子的黑穗病等。

要防治土壤的微生物污染，必须对污染源进行无害处理。并通过研究污染微生物在土壤以及生态系统中的迁移、分布和消长规律，采取相应的控制措施。

四、微生物对食品的污染