《环境生物学》_课后习题答案及复习重点

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5．活性污泥由哪些微生物组成；它们的组成类型与活性污泥系统运转正常与否有何关联，绘出ASP工艺流程图。 （1）活性污泥的微生物有细菌、霉菌和原生动物等组成：

细菌：碱杆菌、微杆菌、丛毛单胞菌、芽孢杆菌、假单胞菌、柄杆菌、球衣菌、动胶菌和黄杆菌等。

霉菌：酵母、假丝酵母、青霉菌和镰刀霉菌，它们能在酸性条件下生长繁殖，且需氧量比细菌少，所以在处理某些特种工业废水及有机固体废渣中起到重要作用。

原生动物和微型后生动物：原生动物以游泳型的纤毛类为主，如草履虫。如果运转正常，出水良好，原生动物则以固着的纤毛类为主，例如钟虫、累枝虫等。

后生动物：轮虫、甲壳虫和线虫等，以游离的细菌和有机微粒作为食物，可以起到提高出水水质的作用。

（2）组成与系统运转的关联：如果活性污泥系统运转不正常，出水水质差，则原生动物以游泳型的纤毛类为主，如草履虫。如果运转正常，出水良好，原生动物则以固着的纤毛类为主，例如钟虫、累枝虫等，并有后生动物出现，如轮虫、甲壳虫和线虫。 （3）工艺流程图: 标准（推流式）活性污泥法（CAS）：废水——初沉淀池——悬浮固体去除掉——曝气装置

（活性污泥就在这种装置中将废水中BOD降解了，并产生新的活性污泥）——二次沉淀池——固液分离（上清液排放，沉淀下来的污泥一部分回流到曝气池中，一部分作为剩余污泥而排放）。

推流式活性污泥法的曝气池一般为一个长条的矩形池，废水从一端进入，另一端流出，池中曝气装置多数为鼓风式。普通曝气法是在池内均匀地通入空气。混合液悬浮固体浓度为1.5千mg/L～3千mg/L，活性污泥回流比约为10％～30％，去除每公斤BOD

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需空气44m～62m。普通曝气法优点为出水水质高，BOD去除率高，缺点是氧利用率低，曝气时间长，适应水质变化的能力差。为了克服上述缺点，在普通曝气法的基础上进行了曝气量控制和进水水量控制，如渐减曝气系统、逐步曝气法、吸附再生法等，目的都是为了提高氧的利用率，增加BOD的去除量，缩短处理时间，提高出水水质。供气设备为鼓风机，充氧设备有穿孔管、微孔曝气器、散流式曝气器和曝气软管等

6．微生物对化学物质的降解与转化有哪些特点，使其在环境污染处理中起着不可替代的作用？ （1）个体微小，比表面积大，代谢速率快；（2）种类繁多，分布广泛，代谢类型多；（3）具有多种降解酶；（4）繁殖快，易变异，适应性强；（5）具有巨大降解能力；（6）具有共代谢作用。 7. 简述监测和评价中生物标志物的作用。

①体内剂量、生物有效剂量可作为污染物危害监测和鉴定的重要指标；是定性污染物与暴露后果相联系的重要参考；②生物标志物能应用于确定暴露一反应，暴露一效应关系和危险度的估计；③生物效应分子生物标志物，细胞结构／功能改变标志物有助于污染物对机体损伤机制的研究；④易感性生物标志物，对发现污染易感个体和制定保护易感人群的卫生措施有着十分重要的价值。 8.生物修复的本质是生物降解，能否成功取决于生物降解速率，在生物修复中采取强化措施促进生物降解十分重要。这些强化措施促主要包括哪些方面？

①接种微生物 目的是增加降解微生物数量，提高降解能力，针对不同的污染物可以接种人工筛选分离的高效降解微生物，接人单种、多种或一个降解菌群，人工构建的遗传工程菌被认为是首选的接种微生物；

②添加微生物营养盐 微生物的生长繁殖和降解活动需要充足均衡的营养，为了提高降解速度，需要添加缺少的营养物；

③提供电子受体 为使有机物的氧化降解途径畅通，要提供充足的电子受体，一般为好氧环境提供氧，为厌氧环境的降解提供硝酸盐；

④提供共代谢底物 共代谢有助于难降解有机话染物的生物降解；

⑤提高生物可利用性 低水溶性的疏水污染物难于被微生物所降解，利用表面活性剂、各种分散剂来提高污染物的溶解度，可提高生物可利用性；

⑥添加生物降解促进剂 一般使用H2O2可以明显加快生物降解的速度。

9．电磁辐射的有哪些方面的生物效应？（8分） 答：（1）使癌症发病率增高

（2）影响生殖功能 如：5-10mw/cm2的电磁辐射，其子女中畸形儿童的发病率异常高。

（3）损害中枢神经系统 轻则引起失眠多梦、头痛头昏、疲劳无力、记忆力减退、易怒、抑郁等神经衰弱症；重则使大脑皮质细胞活动能力减弱，并造成脑损伤。

（4）引起心血管疾病 如心率加快、血压升高、呼吸率加快、喘息、出汗等，严重的还会出现抽搐和呼吸障碍。

（5）伤害眼睛 白内障形成的最小功率密度约150mW/cm2,100min。低于500MHz的频率引起眼损害的可能性不能完全排除。 10.生物膜有哪些特点？细胞与外界环境交换一些大分子物质的过程有哪些方式？

特点①微生物多样性高：在所形成的生物膜中与净化有关的微生物种类的多样性程度较高，其中包括好氧细菌、厌氧细菌、真菌和藻类，使其在去除污染物方面更具有广谱性。

②生物膜各段的微生物类群不同：在多段式的生物膜法处理中，与净化程度相对应，分别出现不同的微生物优势种。微生物群落的种类组成随废水的净化过程而相应的发生演替的处理方法被认为较为合理。

③生物膜中的食物链较长：与活性污泥相比，生物膜上动物性成分所占的比例较高，而且微型后生动物的量也明显增大，也就是说，在生物膜上不仅栖息着捕食细菌的生物，而且存在着其它更高营养级的生物，因而食物链比活性污泥中的更长。

④具有较高的脱氮能力：由于在生物膜上存在许多繁殖速度较慢的硝化细菌，因此具有较高的脱氮能力；硝化细菌和脱氮细菌发育良好，亚硝化细菌和硝化细菌的增殖速度很小，差不多与轮虫类的增殖速度相似近。

⑤单位处理能力大：大量微生物生长占据了整个反应器的空间，单位体积生物量远比活性污泥法高，因此单位处理能力巨大。

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⑥系统维护方便：系统操作维护方便，能耗低，无需污泥回流。

⑦操作运行稳定：因生态系统的结构复杂，对水力和有机物负荷的承受能力强，操作运行稳定。

方式①被动转运：特点是生物膜不起主动作用，不消耗细胞的代谢能量，这种转运形式包括简单扩散和滤过两种方式。简单扩散是环境中的物质分子由生物膜的高浓度一侧，透过生物膜向低浓度一侧的转运，这是脂溶性有机物的主要转运方式。滤过过程是环境中的物质通过生物膜上的亲水性孔道的转运过程。滤过是分子直径小于生物膜亲水性孔道直径的水溶性化合物的主要转运方式。

②特殊转运：特点是具有特定结构的环境污染物和生物膜中的蛋白质构成的载体形成可逆性复合物进行转运，生物膜具有主动选择性。这种转运形式包括主动转运和易化扩散。主动转运是环境污染物由生物膜低浓度一侧逆浓度梯度向高浓度一侧转运，这种转运需要消耗细胞代谢能量，是水溶性大分子化合物的主要转运形式。易化扩散也称促进扩散或载体扩散，是环境污染物与生物膜的载体结合，有生物膜高浓度一侧向低浓度一侧转运，这种转运不能逆浓度梯度，也不消耗细胞代谢能量。

③胞饮作用：由于生物膜具有可塑性和流动性，因此，对颗粒状物质和液粒，细胞可通过细胞膜的变形移动和收缩，把它们包围起来最后摄入细胞内。这就是胞饮作用和吞噬作用。

11．皮肤的吸收的特点和影响因素

(1)特点：经皮肤吸收是外源化学物由外界进入皮肤并经血管和淋巴管进入血液和淋巴液的过程。皮肤的通透性不高，但当皮肤与外源化学物接触时，外源化学物也可透过皮肤而被吸收，例如氯仿可透过完整健康的皮肤引起肝损害，有机磷杀虫剂和汞的化学物可经皮肤吸收，引起中毒以至死亡。

外源化学物经皮肤简单扩散方式的吸收，主要通过表皮或皮肤附件如汗腺管，皮脂腺和毛囊吸收，分为两个阶段，第一阶段为穿透角质层的屏障作用，但速度较慢。第二阶段为吸收阶段，须经过颗粒层、棘细胞层、生发层和真皮，各层细胞都富有孔状结构，不具屏障功能，外源化学物极易透过，然后通过真皮中大量毛细血管和毛细淋巴管而进入全身循环。 (2)影响因素

①外源化学物的理化性质 在通过角质层时，分子量的大小和脂/水分配系数的影响较为明显。脂溶性化学物透过角蛋白丝间质的速度与其脂/水分配系数成正比，但在吸收阶段，外源化学物将进入的血液或淋巴液，是同时具有脂溶性和水溶性的液体，所以脂/水分配系数在1左右者，更容易被吸收。非脂溶性的极性外来化学物的吸收与其分子量大小有关，分子量较小者也较易穿透角质层被吸收。

②皮肤的完整性 人体不同部位皮肤对外源化学物的吸收能力存在差异，角质层较厚的部位如手掌、足底，吸收较慢，阴囊、腹部皮肤较薄，外源化学物易被吸收。

③其它因素 血流速度和细胞间液流动加快，吸收也快；皮肤大量排出汗液，外源化学物容易在皮肤表面汗液中溶解、粘附，延长外源化学物与皮肤接触时间，也易于吸收。

12．生物转化的生物学意义

①生物转化是外源化学物进入机体后，其存在形式可能会发生各种变化，活性也会发生改变，其中有些毒性增强，有些毒性减弱。因此，生物转化对于判定其对机体的影响有重要作用。

②通过对生物转化作用的研究，可以探求外源化合物活性基因、活性分子的重要规律，为防治其对机体损伤有重要意义。 ③通过对外源化学物在机体的生物转化过程的研究，有利于探求其损伤机制，作用的靶器官、靶组织、靶细胞乃至靶分子。 ④外源化合物经过生物转化会形成新的代谢间产物、终产物，存在于血液和组织中，或被排出体外，可为中毒诊断，程度判断，治疗效果评价提供有意义的生物学材料 绪论：

1.环境科学：是研究人与环境相互作用的科学。目的在于揭示人与环境相互作用中存在的规律。

2.温室效应：在大气层中， CO2对光辐射是透彻无阻的，但是能吸收红外线而阻挡红外辐射的通过，就像温室的玻璃罩一样，能量进来容易出去难，大气中CO2越多热外流越受阻，地球温度上升越快，这种现象称为“温室效应”。

3.臭氧层的破坏：大气平流层中CO2能阻止过量的紫外线到达地面，而人类活动引起氯氟烷烃和含溴卤代烷烃排放到平流层，氯原子催化O3的分解，打破了O3的自然平衡，导致O3“空洞”。

4.酸雨：主要成分是硫酸和硝酸，SO2、NO在强光下发生光化学作用并和水汽结合形成（pH<5.6）

5.环境生物学：是研究生物与受人类干扰的环境之间相互作用规律及其机理的科学，是环境科学一个分支。

6.环境生物学研究的对象及目的：研究生物与受人类干扰的环境间相互关系。 ⑴人类活动对生态系统造成的污染；⑵是人类活动对生态系统的影响和破坏。

主要研究：环境污染引起的生物效应和生态效应及其机理，生物对环境污染的适应及抗性机理，利用生物对环境监测和评价的原理和方法，生物成生态系统对污染的控制与净化的原理与应用；自然保护生物学和恢复生态学及生物修复技术。

目的：在于为人类维护生态健康，保护和改善人类生存与发展的环境，合理利用自然资源提空科学基础，促进环境和生物的互相关系以利于人类的生存和可持续发展。

研究方法：野外调查和实验，实验室实验，模拟研究。 主要任务：①阐明环境污染的生物学或生态学效应。

②探索生物对环境污染的净化原理，提高生物对环境污染净化的效率。 ③探讨自然保护生物学和恢复生态学的原理与方法。 第一章

1.环境污染：是指有害物质或因子进入环境并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。（加工业废水和生活污水排放）。

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2,污染源：造成环境污染的污染物发生源称为污染源。向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所。设备和装置。按来源分为天然污染源和认为污染源。

3.污染物：是进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化、直接或间接有害于人类生存发展的物质，是造成环境污染的重要物质组成，包括自然释放、人类活动产生。

4.污染物进入环境主要三条途径：①人类活动过程中无意释放②废物的排放(三废) ③人类活动过程中故意的应用(杀虫剂)

5.污染物迁移方式：①机械迁移（水、气、重力）②物理—化学迁移③生物迁移（食物链放大积累）

6.污染物转化形式：物理转化、化学转化、生物转化→一方面可使污染物对生物毒性降低，甚至转为无毒；另一方面使污染物生物毒性增强或形成难降解。

光化学烟雾：参与光化学氧化过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾现象。 7.生物转运：是指环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程。 方式包括：被动转运、特殊转运、胞饮作用（内吞作用）

8.污染物生物转化：是指外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下代谢变化过程。 9.生物转化：是指外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化代谢变化过程。 10.污染物的吸收主要通过消化管、呼吸系统、皮肤三条途径。

生物转化的过程：生物体内的生物转化一般分为Ⅰ、Ⅱ两个连续作用过程。相Ⅰ反映，外源性化合物在有关酶系统的催化下经由氧化还原或水解反应，改变其化学结构，形成某些活性基团或进一步是这些活性基团暴露；相Ⅱ 反应中，相Ⅰ反应的一级代谢物在另外一些酶系统催化下通过上述活性基因与细胞内某些化合物结合，生成结合产物（二级代谢物）,结合产物的极性一般强，利于排出。

11.生物浓缩：是指生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中（蓄积某种元素）的浓度的现象，又称生物学富集。

12.生物积累：指生物在其整个代谢活跃期通过吸收、吸附、吞噬等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象。

13.生物放大：是指在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食，某种元素或难分解化合物在生物体的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。

生物浓缩系数：Kbcf=物质在生物体内浓度 / 物质在环境介质中浓度

生物污染：是指对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染水、气、土壤和食品，影响生物产量和质量，危害人类健康，这种称为生物污染。

水体的富营养化：是指大量的N、P等营养元素物质进入水体，使水中藻类等浮游生物旺盛增殖，从而破坏水体生态平衡的现象。 第二章 污染物在物化学和分子水平上的影响：①对生物机体酶的影响②对 生物大分子的影响（蛋白质；DNA；脂质的过氧化） 污染物在细胞和器官水平上的影响：①对细胞的影响，细胞膜、细胞器②对组织器官的影响：靶器官，对组织器官影响。

靶器官：污染物进入机体后，毒作用直接表现的器官为效应器官。污染物进入机体后，对各器官并不产生同样的毒作用，而只对部分器官产生直接毒作用，这些器官称为靶器官。 污染物在个体水平上的影响：

㈠死亡：在一定剂量或浓度作用下；污染物引起动物死亡。 ㈡对行为影响：对水生生物：①回避②捕食③警惕行为

对鸟类行为：神经系统中毒（有机P）姿态，不照顾后代 ㈢对繁殖影响：（产卵、孵化率） ㈣对生长发育影响

污染物在种群和群落水平影响：㈠对生物种群的影响：

种群：是在一定时空中同种个体的组合。三个基本特征：空间特征、数量特征、遗传特 种群密度：是指单位面积或单位空间内的个体数量。

㈡对生物种群的影响：群落，指在一定时间内，居住在一定区域或环境内的各种生物种群相互关联，相互影响的有规律的一种结构单元。优势种、耐污种、敏感种。（对种群组成和结构改变；对物种多样性影响）。

化学污染对生物的联合作用：把两种或两种以上化学污染物共同作用所产生的综合生物学效应。

①协同作用：两种或两种以上化学污染物同时或数分钟内先后与机体接触，其对机体产生的生物学作用强度远远超过任一单独作用强度。

②相加作用：多种化学污染物混合所产生的生物学作用强度=各污染物分别产生强度之和。

③独立作用：多种化学污染物各自对机体产生毒性作用机理不同，互不影响，总效果低于相加作用，但不低于其中活性最强者。 ④拮抗作用：两种或两种以上的化学污染物同时或数分钟内先后输入机体，其中一种污染物课干扰另一化学污染物原有的生物学作用，使其减弱，或两者相互干扰，使混合物生物作用强度<任一种单独作用强度 第三章

生物测试：指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境因素单独或联合存在时所导致的影响或危害。 水污染的生物测试被称为毒性试验。大气污染的生物测试称为植物人工黑气。

生物测试方式：根据生物测试经历时间分为：短期生物测试、中期生物测试、长期生物测试。

毒物：在一定条件下，以较小剂量给予机体时，引起生物体功能或器质性损伤的化学物质，或剂量虽微，累积到一定量，就能干扰或破坏机体的正常生理功能，引起暂时或持久性的病理变化，甚至危至生命的化合物。

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中毒：生物体受到毒物作用引起功能或器质性改变后出现的疾病状态。

毒性试验常用参数：①致死剂量②半数致死剂量③绝对致死剂量④最小致死剂量⑤最大耐受剂量⑥最大无作用剂量。 致死剂量：表示一次染毒后引起受试动物死亡的剂量或浓度。

急性毒性试验：是研究化学物质大剂量一次染毒或24h内多次染毒动物所引起的毒性试验。

蓄积毒性作用：低于中毒阈剂量的外来化合物，反复多次地与机体持续接触，经过一段时间后使机体明显表现出中毒现象。 三致作用：生物致突变、致畸、致癌效应。

突变：生物体的遗传物质发生了基因结构的变化（基因突变、染色体畸变） 致突变作用：某些物质引起生物体的遗传物质发生基因结构改变的作用。 第四章

环境质量：指环境素质的优劣程度。在一个具体的环境内，环境的总体或基本要素对人群生存繁衍级社会经济发展适宜程度，反映人类的具体要求而形成对环境性质及数量进行评定的一种概念。

生物监测：是利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。

生态环境：是指除人口种群以外的生态系统中不同层次生物所组成生命系统。 有害物理因素的生物学效应：环境噪声的生物学效应、放射性污染的生物学效应 四大环境污染：噪声、废水、废气、废渣。 第五章

环境污染“三废”：地表水体污染、大气污染、固体废弃物。 污水处理方法：物理法、化学法、生物法。 废水的污染和净化度指标： 生物化学需氧量（BOD）：指在20℃条件下，微生物好氧分解水样中有机物所消耗的溶解氧量。

共代谢作用：只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程，微生物共代谢不仅包括微生物在正常生长代谢过程中对非生长基质的共同氧化，也描述了体细胞对不可利用基质代谢。

微生物降解与转化特点：①个体小、表面积大，代谢速率快；②种类多分布广，代谢类型多样；③有多种降解酶④繁殖快，易变异，适应性强；⑤降解能力强；共代谢作用。

废水生物处理的原理：天然水体中的自净作用是废水生物处理技术与方法基础。 ㈠水体自净作用：受污染的水质自然地恢复原样的现象 ㈡废水生物处理的作用机理：

①活性污泥：由细菌、原生动物等，微生物与悬浮物质，胶体物质混杂在一起形成的具有吸附、分解有机物能力的絮状体。 ②活性污泥特性：具有强吸附能力，很强分解、氧化有机物能力，具有较长的食物链，良好的沉降性能。 微生物脱N时碳源：⑴废水中所含有机碳⑵外加碳源⑶内碳源 固体废物的微生物处理：堆肥、卫生填埋、厌氧发酵。 第七章

生物技术：利用生物有机体或组成部分发展新产品或新工艺的一种技术体系。包括：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程。 ㈠基因工程与环境污染生物活性：过程——①基因工程的工具酶进行基因片段剪切和拼接（限制性内切酶和DNA连接酶）②基因工程的载体（质粒）将外源基因送入受体细胞③目的基因分离④目的基因与载体重组⑤目的基因导入受体⑥目的基因筛选和检测⑦目的基因在受体细胞表达。应用——分解多糖基因工程菌，除草剂降解基因工程菌。

㈡细胞工程与环境污染生物处理：在细胞水平上进行遗传操作的生物技术，通过立体培养，实现个体快速繁殖，品种改良或有效成分生产和应用目的。构建工程菌。

生态工程：一般指人工设计的，以生物种群为主要结构，具有一定功能的宏观的，认为调控的工程系统。 生物氧化塘：利用藻类和细菌功能上协调处理污水的一种生态系统。 第八章 生物修复：利用生物将土壤，地表及地下水或海洋中危险性污染物现场除上或降解的工程技术系统。利用生物通过工程措施为生物生长繁殖提供必要条件，加速污染物降解与去除。 特点：投资小、环境影响小、有效降低污染、适用广等。 微生物类型：土著微生物、外来微生物、基因工程菌。

影响微生物修复因素：微生物营养盐，电子受体，共代谢基因，污染现场和土壤特性，污染物理化性。 水体富营养化防止对策：①控制外源性营养物质输入②减少内源性营养物质负荷。 土壤生物修复工程技术——原位处理，挖掘堆处理，反应器处理。