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微塑料对水生生物毒理学研究论文

发布时间:2024-07-05 10:44:13

微塑料对水生生物毒理学研究论文

1. 《卫生安全评价: 长期暴露的副作用和微塑料》2. 《微塑料的长期毒性:一项系统评价》3. 《从自由塑料碎片到微塑料:当前研究及长期毒性》4. 《微塑料长期毒性:一项系统评估》5. 《微塑料毒性:全球健康威胁》6. 《微塑料长期毒性:生物学和环境影响》7. 《微塑料污染在水体中的长期毒性》8. 《微塑料暴露的长期影响》9. 《微塑料的长期毒性:生态学和健康》10. 《环境中的微塑料:长期毒性和全球健康影响》

微塑料本身含有增塑剂,并能从环境中吸附有毒有害物质,浮游动物、贝类、鱼类、海鸟和哺乳动物等不同营养级海洋生物摄食后,将影响生长、发育和繁殖等。

早在上世纪70年代,科学文献首次提到了海洋塑料垃圾问题,但并未引起足够重视。本世纪初,随着令人震惊的太平洋 “塑料垃圾带”、无处不在的微塑料及其对海洋生态系统潜在影响的报道,社会对海洋塑料垃圾的研究和关注复苏。

在2014年召开的首届联合国环境大会上,塑料垃圾污染被列为全球亟待解决的十大环境问题之一。2015年召开的第二届联合国环境大会上,微塑料污染被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题,并成为与全球气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的重大全球环境问题。

“微塑料蔓延至全球海域,但目前对微塑料的海洋环境行为、生态毒性及作用机制的认识尚不完全清楚。”在张微微看来,这也让微塑料成为国际海洋生态学与环境科学研究的热点和前沿领域。

近年来,国家海洋环境监测中心依托国家重点研发计划课题、海洋公益性行业科研专项、国家自然基金等项目,开展了海洋微塑料监测技术、微塑料生态环境效应等研究,近日还成立了海洋垃圾和微塑料研究中心。

“我们将主要开展海洋垃圾和微塑料标准化监测技术方法研究,为我国海洋垃圾和微塑料监测提供统一的技术方法,并将组织开展我国管辖海域海洋微塑料监测,尽快摸清我国海洋微塑料分布特征。同时开展微塑料的海洋生态毒理学和生态风险评估研究,以及大洋与极地微塑料监测和调查等工作。”张微微说,这将为我国海洋塑料污染管理提供技术支撑,为深度参与国际治理提供坚实的技术保障。

微塑料会漂浮在海洋表面,影响水中植物的光合作用影响海洋生物平衡。海洋动物误食微塑料会有饱腹感,可能会使一些动物营养不良导致死亡。微塑料还具有毒性海洋动物吃了会在体内堆积,人们又去捕食海洋动物就会在人类体内堆积,导致人类微塑料中毒。

微塑料的概念于2004年首次被提出,通常定义尺寸小于5mm的塑料碎片为微塑料,尺寸为1—100am的塑料碎片为纳米级微塑料。

微塑料尺寸较小,来源广泛,海洋、陆地、大气中都有微塑料的存在,它也被科学家形象的比作海洋中的“”。2017年,中国科学家首次在南极海域发现微塑料,预警人类活动的污染已遍布全球各个角落。

由于微(纳米)塑料尺寸较小,极易被各种生物吞食从而进入食物网。近几年的文献报道显示微(纳米)塑料会随着食物链层层富集,最终在更高等的生物体(如:鱼类、贝类和海鸟等)内富集,最终危害人类健康。

目前,在淡水鱼,海水鱼,海鳌虾体内均检出了微塑料,检出率从至100%不等。微塑料不仅广泛存在于水生动物中,而且和人类密切相关的食物,如蔬菜、食盐、家禽中均可检测到微塑料。全球各地的自来水和瓶装水中也都检测到了微塑料。

微(纳米)塑料可以进入海藻、贝类及各种各样的鱼类(海鱼及河鱼)等生物的体内,研究表明,这些微小的塑料颗粒会随着食物链传递到更高等的生物体内,或以其他途径进入人类食物链(如通过食盐或动物饲料的方式

其中贝类作为一类常见的海洋生态毒理学模式生物,被广泛的应用于各种海洋污染物的毒理研究及生物效应评价,通过对紫贻贝的研究表明,尺寸大于4 um的微塑料会完全的滞留在生物体内,而较小的塑料颗粒的保留效率也高达35 %—7 0%。

由于微塑料的尺寸较大,多数微塑料会积累到动物的肠道阶段,但也有少量的微塑料可通过肠道内丰富的淋巴集结进入到循环系统当中。然而,对于较大尺寸的微塑料,较难深入渗透到器官当中。

根据目前的研究显示,微塑料进入人体,最可能会积累在肠道阶段,影响肠道部

位的免疫系统、引起同部灾征风心。lu火人一的积累情况及转运效率。

而由于微塑料较大表面积以及可能带有电荷,可能会引起蛋白质或者糖蛋白的吸附,进一步加重肠道炎症反应。

除了海洋和陆地是微塑料的主要来源外,大气中存在的微塑料颗粒也是不可忽视的一部分。在巴黎地区进行的一项研究中,大气沉降物中的微塑料回收浓度可达到335个/m2/d,而室内空气传播的微塑料浓度更高。

微生物对有机废水的处理研究论文

用微生物处理废水常用生物膜法。所有的污水处理装置都有固定的滤料介质如碎石、煤渣及塑料等,在滤料介质的表面覆盖着一层由各类微生物组成的粘状物称为生物膜。生物膜主要是由细菌菌胶团和大量真菌菌丝组成,在表面还栖息着很多原生动物。当污水通过滤料表面时,生物膜大量地吸附水中各种有机物,同时膜上的微生物群利用溶解氧将有机物分解,产生可溶性无机物随水流走,产生的二氧化碳和氢气等释放到大气中,使污水得到净化。

还有一种活性污泥法。所谓活性污泥是由能形成菌胶团的细菌和原生动物为主组成的微生物类群,及它们所吸附的有机的和无机悬浮物凝聚而成的棕色的絮状泥粒,它对有机物具有很强的吸附力和氧化分解能力。

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微生物在污水处理中的应用摘要:本文主要阐述了各种微生物在不同种类污水中的应用,以及它们不同的应用机理。关键词:微生物 生活污水 工业污水 农业污水 重金属 农药1.世界水资源现状环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明,为实现经济的持续稳定的发展,必须解决好发展与环境保护的矛盾。全球水资源状况迅速恶化,“水危机”日趋严重。据水文地理学家的估算,地球上的水资源总量约为13.8亿立方公里,其中97.5%是海水(13.45亿立方公里)。淡水只占2.5%,其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水,适宜人类享用的仅为0.01%. 20世纪50年代以后,全球人口急剧增长,工业发展迅速。一方面,人类对水资源的需求以惊人的速度扩大;另一方面,日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示,全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪,每升废水会污染8升淡水;所有流经亚洲城市的河流均被污染;美国40%的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染;欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。 20世纪,世界人口增加了两倍,而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机:12亿人用水短缺,30亿人缺乏用水卫生设施,每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年,水危机将蔓延到48个国家,35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏,也将严重威胁人类生存。 水资源危机既阻碍世界可持续发展,也威胁着世界和平。过去50年中,由水引发的冲突共507起,其中37起有暴力性质,21起演变为军事冲突。专家警告说,随着水资源日益紧缺,水的争夺战将愈演愈烈。2.污水处理方法分类物理法利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。主要有沉淀法,过滤法,离心分离法,吸附法等。化学法利用化学反应原理及方法来分离,回收废水中的污染物,或改变污染物的性质,使它从有害变为无害的处理法。主要有化学凝聚法,中和法,氧化还原法,离子交换法。生物法主要利用微生物的生命活动过程,对废水中的污染物质进行转移和转化的作用,从而是污水得到净化的方法。.微生物简介微生物是肉眼看不见或看不清的生物的总称。包括原核生物(细菌,放线菌和蓝细菌),真核生物(真菌和微型藻类),非细胞生物(病毒类)。微生物具有体积小、表面积大、繁殖力惊人等特点,能不断与周围环境快速进行物质交换。污水具备微生物生长繁殖的条件,因而微生物能从污水中获取养分,同时降解和利用有害物质,从而使污水得到净化。因此微生物可在污水净化和治理中得到广泛应用,造福人类。微生物能降解和转化污染物主要是因为微生物具有以下几个特点:个体微小,比表面积大,代谢速率快;种类繁多,分布广泛,代谢类型多样;具有多种降解酶;繁殖快,易变异,适应性强;共代谢作用等。3.原理 利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的.微生物能从污水中摄取糖,蛋白质,脂肪,淀粉及其它低分子化合物。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,净化方法分为好氧净化和厌氧净化..好氧净化 氧存在条件下,许多好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化,在把有机物氧化分解成CO2和H2O等过程中,获寻C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧净化就是模拟上述原理,把微生物置于一定的构筑物内通气培养,高效率净化污水的方法。 厌氧净化微生物在严格厌氧条件下,有机物发酵或消化过程中,大部分有机物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等气体。污水的生物厌氧净化就是根据污水经厌氧发酵后既到净化,又获得了生物能源CH4的原理。微物细胞能量转移的电子受体,由好氧条件下分子氧改变为厌氧条件下的有机物。在厌氧件下,不溶于水而难分解的大分子有机污物,被微生物的胞外酶降解为可溶性物质,再由产甲烷厌氧细菌和产氢细菌降解成低分子有酸类和醇类、并放出H2和CO2;有机酸类和类经产甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。甲烷菌还可利用H2还原CO2,形成CH4。 微生物净化过程: Ⅰ.有机污染物的浓度由高变低 Ⅱ.异养细菌迅速氧化分解有机污染物而大量繁殖,然后是以细菌为食料的原生动物出现数量高峰,再后是由于有机物矿化,利于藻类的生长,而出现藻类的生长高峰。 Ⅲ.溶解氧浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗,很快降到最低点,随后,由于有机物的无机化和藻类的光合作用及其他好氧微生物数量的下降,溶解氧又恢复到原来水平。 这样,在离开污染源相当的距离之后,水中的微生物数量,有机物,无机物的含量,也都下降到最低点。于是,水体恢复到原来的状态。 微生物处理优点:微生物具有来源广,易培养,繁殖快,对环境适应性强,易变异的特征在生产上较容易的采集菌种进行培养繁殖,并在特定条件下进行驯化,使之适应不同的水质条件,从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化。加之微生物的生存条件温和,新陈代谢时不需要高温高压,它是不需要投加催化剂的.生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低,所要投入的人力,物力比其他方法要少的多。在污水生物处理的人工生态系统中,物质的迁移转化效率之高是任何天然的或农业生态系统所不能比拟的。 4.污水处理中重要的微生物种群4.1 丝状细菌丝状细菌(Filamentous bacteria)能显著影响絮状活性污泥的沉降性(污泥膨胀)或引起生物量变化和泡沫形成(污泥发泡),从而严重影响活性污泥的处理效率.传统上,丝状细菌是通过光学显微镜学进行分析鉴定的,如革兰氏和Neisser染色反应、典型的形态学特征等.但应用full—cycle rRNA技术发现,传统形态学鉴定方法不能发现污水厂活性污泥中的许多丝状细菌 。系统发生树部分提供了丝状菌的系统发生亲缘关系,但有些丝状类型如Eikelboom 1863或Nostocoidalimicola等则是放置在完全无关的类群中.现在利用rRNA目标寡聚核苷酸探针能迅速地鉴定大多数丝状菌,证明在活性污泥中有些丝状菌呈现多态性现象.Kanagawa等(2000)从活性污泥中分离出15种丝状菌,根据形态被分类为Eikelboom 21 N,利用16S rDNA序列分析表明都同变形杆菌亚纲的Thiothrix丝状菌形成单系群(monophyletic group).Thiothrix丝状菌在污水中通常表现出生理多能性,在异养、兼性营养和化能自养情况下,它们都能同标记的乙酸盐或碳酸氢盐结合。在厌氧状况下(无论有无硝酸盐),Thiothrix丝状菌都很活跃,它通过吸收硫代硫酸盐和乙酸盐来形成胞内硫粒。利用丝状菌的FISH探针,Mircothrix parvicella被发现有特殊的脂消费,在厌氧情况下专门吸收长链脂肪酸(而不是短链脂肪酸和葡萄糖),随后当硝酸盐或氧可用作电子受体时它们则使用贮存完成生长.不过,在厌氧情况下,不能吸收磷,不适合那些有除磷要求的生物反应器.利用FISH技术对丝状菌进行系统分类发现,大多数未描述的丝状菌属于绿色非硫细菌(Chloroflexi),也可能是污水生物处理系统中丰度最高的丝状菌。Liao等(2004)发展一种定量FISH,对实验室和污水厂反应器中的丝状菌进行了研究,以增加Sphaerotilus natans的方式来刺激污泥膨胀,结果发现是Eikelboom 1851菌丛(而不是试验的S.natans菌)同活性污泥容积指数(volume index)极度相关,其可延伸的菌丝长度约为6×10。la,m/mL。4.2 生物除磷的重要细菌生物除磷可以在EBPR的微生物途径中由完成,该过程通过循环活性污泥进行交替的厌氧、需氧为特征。基于微生物的纯培养技术,变形杆菌纲г亚纲的不动杆菌属(Acinetobacter)长期被认为是唯一的PAO(Polyphosphate—accumulating organism).但实际上,虽然不动杆菌能积累多聚磷酸盐,却没有PAO的典型代谢方式.Wanger等(1994)用rRNA目的探针测试后认为,主要的PAO应该为口亚纲中的Rhoclocyclus群,其次为 亚纲中的Planctomycete群及屈挠杆菌属(Flexibacter)、CFB群(Cytophaga—Flavobacterium—Bacteroides)等.利用萤光抗体染色、呼吸醌检测和属特异探针的FISH等非培养方法,证明在EBPR系统中,由于培养偏差显然高估了不动杆菌的相对丰度,表明其对EBPR系统实际上不是最重要的,而另外一些分离出的细菌才是PAO的候选者。不过,有7个Acinembacter新种从活性污泥中分离到,可望进一步阐释该属在脱磷中扮演的角色和意义。积磷小月菌(Microlunatus phosphovorus)是一个高G+C含量的革兰氏阳性菌,被认为是专性好氧菌,可以通过EMP途径发酵葡萄糖为乙酸,而不能够在厌氧情况下生长.有明显吸收葡萄糖、分泌乙酸的转化,导致胞内乙酸积累;产生的乙酸在随后的好氧阶段消耗掉.phosphovorus表现出卓越的吸收和释放磷的能力,磷释放率和吸收率可分别高达3.34 mmol g/cell•h和1.56 mmol g/cell•h,比Lampropedia spp.和Acinetobacterspp.要高1个数量级,特异探针证明其在EB—PR工厂里可占总细菌的2.7%。俊片菌属(Lampropedia)也拥有聚磷菌的基本代谢特征,但比EBPR模型预言的吸收乙酸盐释放磷酸盐的比率要低很多.那些被建议名为“Candidatus Ac—cumulibacter phosphates”已被证实显著存在于EBPR系统中.Saunders等(2003) 在对6个运行污水厂进行了检测后认为,很可能“无关紧要”的“CandidatusAccumulibacter phosphates”正是重要的PAO.另外还有显微镜原位观察显示,酵母菌很可能涉及在生物除磷中,许多“聚磷菌”很可能是酵母菌的孢子,但其作用机理显然还需要进一步探讨.4.3 硝化细菌氮循环是高度依赖微生物活性和转化的一个过程.这类微生物在污水处理、农业等领域具有极其重要的作用,因此成为近年来世界研究的热点,变形杆菌的β亚纲几乎已经成为微生物生态学的模式系统 .Kindaichi等(2004)对自养硝化生物膜进行了FISH分析表明,膜上有50%属于硝化细菌,其余50%为异养细菌,分布为变形杆菌α亚纲23% ,г亚纲13% ,绿色非硫细菌9% ,CFB群2%,未定类群3%.该结果表明,硝化细菌通过可溶性产物的产生支持了异养菌,异养菌也从代谢多样性等方面确保了生物膜的生态稳定性 .从培养角度来说,硝化细菌生长极慢;由于硝化细菌的分布同pH、温度等敏感,所以污水厂的硝化作用常有崩溃的情况发生.4.3.1 氨氧化茵基于16S rDNA序列分析,已经分离和描述过的氨氧化细菌都分属于变形杆菌纲的2个单系群中.Ni-trosococcusoceanus和N.halophilus属于Proteobacteria的β亚纲,包括亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)和亚硝化叶菌属(Nitrosolobus),后3个属关系密切;而Nitrosococcus mobilis(实际是Nitrosomonas的一个成员)则在β亚纲组成紧密相关的集合.4.3.2 亚硝酸氧化茵基于超微特性,已培养出的亚硝酸氧化菌(Nitrite.oxidizing bacteria,NOB)被分为4个已知属,硝化杆菌属(Nitrobacter),硝化刺菌属(Nitrospina),硝化球菌属(Nitrococcus)和硝化螺菌属(Nhrospira).16S rDNA序列比较分析表明,硝化杆菌属及其3个种都属于变形杆菌的α一亚纲;Nitrospina和Nitrococcus各有一个种,分属于变形杆菌的δ和г一亚纲;Nitrospira属包含有moscoviensis和Ⅳ.rrtarin.在传统上,Nitrobacter一直被认为是最重要的亚硝酸盐氧化菌.然而,在硝化污水厂内用目的探针的FISH法和定量斑点杂交(Quantitative dot blot)等发现,检测不到Nitrobacter或者数目很低,因此凸现了非Nitrobacter的NOB在硝化过程中的重要性.Egli等(2003)用不同污泥接种反应器,利用定量FISH和RFLP(Restriction fragment length polymorphism)方法对稳定的硝化作用反应器进行检测,发现有活性的都属于Nitrospira属 J.以Nitrospira序列发展的特定16S rRNA探针,对活性污泥进行FISH查后表明,未培养的类硝化螺菌(Nitrospira—like)以显著性数目(总菌数的9%)存在,其对亚硝酸盐氧化的重要性已由反应器富集研究所证实.Nhrospira能固定CO:,也能利用丙酮酸混合营养生长,而不利用乙酸盐、丁酸盐和丙酸盐。4.4 反硝化细菌反硝化细菌(Denitrifying bacteria)的大多数鉴定和计数都是依赖培养法.很多属的成员,如产碱杆菌属(Alcaligenes)、假单胞菌属(Pseudomonas)、甲基杆菌属(Methylobacteriurn),副球菌属(Paracoccus)和生丝微菌属(Hyphornicrobiurrt)等,都从污水厂中作为脱氮微生物群分离出来过,但这些细菌属在污水厂中是否具有原位脱氮的活性却很少被知道.在一个补充以甲醇作为还原碳化物的脱氮沙滤中,使用特异FISH探针监测到有大量数目的P.spp和H.spp;而在没有附加甲醇的非脱氮沙滤中,两属存在的数目都低于总细胞0.1% ,这间接证明了在脱氮过程中有两属的活性参与。5.水污染物的类型及处理生活污水生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的无机物,有机物。无机物如氯化物,硫酸盐,磷酸盐和钠,钾,钙,铁等碳酸盐,有机物有纤维素,淀粉,脂肪,蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖,形成赤潮和水华。 生活污水的处理主要是其中有机物的分解,其主要方法有活性污泥法、生物膜法、AB法。活性污泥法活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气,经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群,具有很强的吸附与氧化有机物的能力。生物膜法生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物(即生物膜)进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统,其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是,生物膜首先吸附附着水层有机物,由好气层的好气菌将其分解,再进入厌气层进行厌气分解,流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜,如此往复以达到净化污水的目的。生物膜法具有以下特点:(1)对水量、水质、水温变动适应性强;(2)处理效果好并具良好硝化功能;(3)污泥量小(约为活性污泥法的3/4)且易于固液分离;(4)动力费用省。法AB法工艺由德国B0HUKE教授首先开发。该工艺将曝气池分为高低负荷两段,各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段A段停留时间约20-40分钟,以生物絮凝吸附作用为主,同时发生不完会氧化反应,生物主要为短世代的细菌群落,去除BOD达50%以上。B段与常规活性污泥相似,负荷较低,泥龄较长。工业废水 工业废水是水体污染的主要污染源。包括钢铁工业废水,食品工业废水,印刷废水,化工废水等。随着工业化的发展,含有重金属离子的废水产生量越来越多。重金属离子已成为最重要、最常见的污染物之一。由于重金属在生物体内的富集、吸收与转化,从而通过食物链危害人体健康。如致癌、致畸等,故而处理重金属污染刻不容缓。 微生物处理技术在生活污水处理中的应用已经非常成熟并且全面普及,但是在工业污水的处理中还存在着一定的技术问题。相对于生活污水来说,工业污水的成份要复杂的多,大多数工业污水的COD值都相当高,可生化性差,这就给微生物处理带来了相当大的难度,有些工业污水甚至还有很高的氨氮指标,增加了微生物处理的难度。但是微生物技术的许多优势注定了它将是工业污水治理的一个方面,而且目前已经有很多行业的工业污水开始采用微生物处理技术并且得到了稳定的运行数据。这里主要讲述关于污水中重金属的处理。目前可用的微生物法有生物吸附法、硫酸盐还原菌净化法和利用微生物的转化作用去除重金属。 生物吸附法 生物吸附是利用生物量(如发酵工业的剩余菌体)通过物理化学机制,将金属吸附或通过细胞吸收并浓缩环境中的重金属离子,由于重金属具有毒性,如果浓度太高,活的微生物细胞就会被杀死。所以,必须控制控制被处理水的重金属浓度。 例如陈小霞等人用小球藻富集铬离子,研究表明小球藻富集铬离子的机制主要表现是表面吸附和主动运输。在生长期和稳定期小球藻富集的铬以有机铬存在,而在衰亡期,小球藻富集的铬以无机铬存在。 利用工业发酵后剩余的芽孢杆菌菌体或酵母菌吸附重金属,具体做法是首先用碱处理菌体,以便增加其吸附重金属的能力。然后通过化学交联法固定这些细胞,固定化的芽孢杆菌对重金属的吸附没有选择性(微生物在结合无机污染物上表现出选择性,多于大多数合成的化学吸附剂,微生物对金属的吸附和累积主要取决于不同配位体结合部位对对金属的选择性)。可以去除废水中的Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 去除率可达99%。吸附在细胞上的重金属可以用硫酸洗脱,然后用化学方法回收重金属,经过碱处理后的固定化细胞还可以重新用于吸附重金属。 硫酸盐还原菌净化法 脱硫弧菌属硫酸盐还原菌是厌氧化能细菌,它最大的特征就是在无自由氧的条件下,在有机质存在时通过还原硫酸根变成硫化氢,从中获得生长能量而大量繁殖;它繁殖的结果是使溶解度很大的硫酸盐变成了极难溶解的硫化物或硫化氢。这类细菌分布广泛,海洋、湖泊、河流及陆地上都能存在。在没有自由氧而有硫酸盐及有机物存在的地方它就能生长繁殖,其生长温度为25~35摄氏度,PH值为.该细菌的作用可将废水中的硫酸根变成硫化氢,使废水中浓度较高的重金属Cu、Pb、Zn等转变为硫化物而沉淀,从而使废水中的重金属离子得以去除。 利用微生物的转化作用去除重金属 微生物可以通过氧化作用、还原作用、甲基化作用和去烷基化作用对重金属和重金属类化合物进行转化。 细菌胞外的荚膜或粘膜层可产生多种胞外多聚体,胞外多聚体能够吸附自然条件下或废水处理设施中的重金属。其主要成分是多糖、蛋白质和核酸。 真菌的细胞壁内含几丁质,这和N----乙酰葡糖胺多聚体是一种有效的金属于放射性核素结合的生物吸附剂。经过氢氧化物处理的各类真菌暴露出来的几丁质、脱乙酰壳多糖和其他金属结合的配位体,形成菌丝层,可以有效的去除废水中的重金属。 六价铬具有强烈的毒性,其毒性是三价铬的100倍,而且能在人体内沉淀。由于六价铬很容易通过胞膜进入细胞,然后在细胞质、线粒体和细胞核中被还原为三价铬,三价格在细胞内与蛋白质结合为稳定的物质并且和核酸相作用,而细胞外的三价铬是不能参透细胞的,细菌利用细胞中的NADH作为还原剂,在厌氧或好氧的状态下,将六价铬还原为三价铬。如阴沟肠杆菌能抗10000µmol/l铬酸盐,在厌氧的条件下能使六价铬还原为三价铬,三价铬可以通过沉淀反应与水分离而被去除。农业废水它面广而量大且分散。农田使用农药,化学农药主要是人工合成的生物外源性物质,很多农药本身对人类及其他生物是有毒的,而且很多类型是不易生物降解的顽固性化合物。农药残留很难降解,人们在使用农药防止病虫草害的同时,也使粮食、蔬菜、瓜果等农药残留超标,污染严重,同时给非靶生物带来伤害,每年造成的农药中毒事件及职业性中毒病例不断增加。同时,农药厂排出的污水和施入农田的农药等也对环境造成严重的污染,破坏了生态平衡,影响了农业的可持续发展,威胁着人类的身心健康。农药不合理的大量使用给人类及生态环境造成了越来越严重的不良后果,农药的污染问题已成为全球关注的热点。因此,加强农药的生物降解研究、解决农药对环境及食物的污染问题,是人类当前迫切需要解决的课题之一。 农业生产上主要使用的农药类型 当前农业上使用的主要有机化合物农药如表1所示。其中,有些已经禁止使用,如六六六、滴滴涕等有机氯农药,还有一些正在逐步停止使用,如有机磷类中的甲胺磷等。 表1 农业生产中常用农药种类简表 类 型 农 药 品 种 有机磷:敌百虫、甲胺磷、敌敌畏、乙酰甲胺磷、对硫磷、双硫磷、乐果等 杀虫剂 有机氮:西维因、速灭威、巴沙、杀虫脒等有机氯:六六六、滴滴涕、毒杀芬等 杀螨剂 螨净、杀螨特、三氯杀螨砜、螨卵酯、氯杀、敌螨丹等 除草剂 2,4-D、敌稗、灭草灵、阿特拉津、草甘膦、毒草胺等 杀菌剂 甲基硫化砷、福美双、灭菌丹、敌克松、克瘟散、稻瘟净、多菌灵、叶枯净等生长调节剂 矮壮素、健壮素、增产灵、赤霉素、缩节胺等 人们发现,在自然生态系统中存在着大量的、代谢类型各异的、具有很强适应能力的和能利用各种人工合成有机农药为碳源、氮源和能源生长的微生物,它们可以通过各种谢途径把有机农药完全矿化或降解成无毒的其他成分,为人类去除农药污染和净化生态环境提供必要的条件。 降解农药的微生物类群 土壤中的微生物,包括细菌、真菌、放线菌和藻类等,它们中有一些具有农药降解功能的种类。细菌由于其生化上的多种适应能力和容易诱发突变菌株,从而在农药降解中占有主要地位。一在土壤、污水及高温堆肥体系中,对农药分解起主要作用的是细菌类,这与农药类型、微生物降解农药的能力和环境条件等有关,如在高温堆肥体系当中,由于高温阶段体系内部温度较高(大于50 ℃),存活的主要是耐高温细菌,而此阶段也是农药降解最快的时期。通过微生物的作用,把环境中的有机污染物转化为CO2和H2O等无毒无害或毒性较小的其他物质。通过许多科研工作者的努力,已经分离得到了大量的可降解农药的微生物(见表2)。不同的微生物类群降解农药的机理、途径和过程可能不同,下面简要介绍一下农药的微生物降解机理。 微生物降解农药的机理 目前,对于微生物降解农药的研究主要集中于细菌上,因此对于细菌代谢农药的机理研究得比较清楚。 表2 常见农药的降解微生物农 药 降 解 微 生 物甲胺磷 芽孢杆菌、曲霉、青霉、假单胞杆菌、瓶型酵母阿特拉津(AT) 烟曲霉、焦曲霉、葡枝根霉、串珠镰刀菌、粉红色镰刀菌、尖孢镰刀菌、斜卧镰刀菌、微紫青霉、皱褶青霉、平滑青霉、白腐真菌、菌根真菌、假单胞菌、红球菌、诺卡氏菌幼脲3号 真菌敌杀死 产碱杆菌2,4-D 假单胞菌、无色杆菌、节杆菌、棒状杆菌、黄杆菌、生孢食纤维菌属、链霉菌属、曲霉菌、诺卡氏菌、DDT 无色杆菌、气杆菌、芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、埃希氏菌、假单胞菌、变形杆菌、链球菌、无色杆菌、黄单胞菌、欧文氏菌、巴斯德梭菌、根癌土壤杆菌、产气气杆菌、镰孢霉菌、诺卡氏菌、绿色木霉等丙体六六六 白腐真菌、梭状芽孢杆菌、埃希氏菌、大肠杆菌、生孢梭菌等对硫磷 大肠杆菌、芽孢杆菌七 氯 芽孢杆菌、镰孢霉菌、小单孢菌、诺卡氏菌、曲霉菌、根霉菌、链球菌敌百虫 曲霉菌、镰孢霉菌敌敌畏 假单胞菌狄氏剂 芽孢杆菌、假单胞菌艾氏剂 镰孢霉菌、青霉菌乐 果 假单胞菌2,4,5-T 无色杆菌、枝动杆菌 细菌降解农药的本质是酶促反应,即化合物通过一定的方式进入细菌体内,然后在各种酶的作用下,经过一系列的生理生化反应,最终将农药完全降解或分解成分子量较小的无毒或毒性较小的化合物的过程。如莠去津作为假单胞菌ADP菌株的唯一碳源,有3种酶参与了降解莠去津的前几步反应。第一种酶是A tzA,催化莠去津水解脱氯的反应,得到无毒的羟基莠去津,此酶是莠去津生物降解的关键酶;第二种酶是A tzB,催化羟基莠去津脱氯氨基反应,产生N-异丙基氰尿酰胺;第三种酶是A tzC,催化N-异丙基氰尿酰胺生成氰尿酸和异丙胺。最终莠去津被降解为CO2和NH3。微生物所产生的酶系,有的是组成酶系,如门多萨假单胞菌DR-8对甲单脒农药的降解代谢,产生的酶主要分布于细胞壁和细胞膜组分;有的是诱导酶系,如王永杰等得到的有机磷农药广谱活性降解菌所产生的降解酶等。由于降解酶往往比产生该类酶的微生物菌体更能忍受异常环境条件,酶的降解效率远高于微生物本身,特别是对低浓度的农药,人们想利用降解酶作为净化农药污染的有效手段。但是,降解酶在土壤中容易受非生物变性、土壤吸附等作用而失活,难以长时间保持降解活性,而且酶在土壤中的移动性差,这都限制了降解酶在实际中的应用。现在许多试验已经证明,编码合成这些酶系的基因多数在质粒上,如2,4-D的生物降解,即由质粒携带的基因所控制。通过质粒上的基因与染色体上的基因的共同作用,在微生物体内把农药降解。因此,利用分子生物学技术,可以人工构建“工程菌”来更好地实现人类利用微生物降解农药的愿望。

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微塑料对废水的特性研究论文题目

由于微塑料带有吸附的特性,所以一旦吸入到身体内部是很难分解的,这也会导致人体患上血液病和淋巴系统疾病。在生活里到处都可看见塑料制品,

微塑料本身含有增塑剂,并能从环境中吸附有毒有害物质,浮游动物、贝类、鱼类、海鸟和哺乳动物等不同营养级海洋生物摄食后,将影响生长、发育和繁殖等。

早在上世纪70年代,科学文献首次提到了海洋塑料垃圾问题,但并未引起足够重视。本世纪初,随着令人震惊的太平洋 “塑料垃圾带”、无处不在的微塑料及其对海洋生态系统潜在影响的报道,社会对海洋塑料垃圾的研究和关注复苏。

在2014年召开的首届联合国环境大会上,塑料垃圾污染被列为全球亟待解决的十大环境问题之一。2015年召开的第二届联合国环境大会上,微塑料污染被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题,并成为与全球气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的重大全球环境问题。

“微塑料蔓延至全球海域,但目前对微塑料的海洋环境行为、生态毒性及作用机制的认识尚不完全清楚。”在张微微看来,这也让微塑料成为国际海洋生态学与环境科学研究的热点和前沿领域。

近年来,国家海洋环境监测中心依托国家重点研发计划课题、海洋公益性行业科研专项、国家自然基金等项目,开展了海洋微塑料监测技术、微塑料生态环境效应等研究,近日还成立了海洋垃圾和微塑料研究中心。

“我们将主要开展海洋垃圾和微塑料标准化监测技术方法研究,为我国海洋垃圾和微塑料监测提供统一的技术方法,并将组织开展我国管辖海域海洋微塑料监测,尽快摸清我国海洋微塑料分布特征。同时开展微塑料的海洋生态毒理学和生态风险评估研究,以及大洋与极地微塑料监测和调查等工作。”张微微说,这将为我国海洋塑料污染管理提供技术支撑,为深度参与国际治理提供坚实的技术保障。

意大利的研究人员首次在人类胎盘中发现微塑料。我们可以看到,在这篇论文的标题,研究人员甚至用了Plasticenta这个惊悚的词,这个词是塑料(plastic)和胎盘(Placenta)的混合体

题目:微生物概述 微生物(microorganism简称microbe) 看这个链接里的吧:

微生物消毒效果研究论文

1 污水消毒工艺的技术比较消毒方法可分为物理消毒法和化学消毒法。物理消毒法主要利用加热、冷冻、辐照等方法对微生物的遗传物质核酸进行破坏而达到消毒目的,工程中常用的物理消毒方法主要有紫外线消毒法等。化学消毒法是利用消毒剂的强氧化性来破坏微生物的结构而达到消毒的目的,工程中常用的化学消毒方法有液氯消毒、-30-二氧化氯消毒、臭氧消毒以及新型活性氧消毒( 如单过硫酸氢钾)等。 氯消毒氯与水反应时,一般产生“歧化反应”,生成次氯酸(HOCl) 和盐酸(HCl)。其反应式为:Cl2+H2O = HOCl+Cl-+H+氯的灭菌作用主要是次氯酸,因为它是体积很小的中性分子,能扩散到带有负电荷的细菌表面,具有较强的渗透力,能穿透细胞壁进入细菌内部。氯对细菌的作用是破坏其酶系统,导致细菌死亡。而氯对病毒的作用,主要是对核酸破坏的致死性作用。自从20 世纪初,氯化法就广泛地应用于水消毒工艺。目前,氯化法消毒仍是应用最广的化学消毒方法,其主要特点是:1)处理水量较大时,单位水体的处理费用较低。2)水体氯消毒后能长时间地保持一定数量的余氯,从而具有持续消毒能力。3)氯消毒历史较长,经验较多,是一种比较成熟的消毒方法。江心洲污水处理厂原先选择这样的消毒工艺肯定也是考虑到氯消毒的这些特点。但据研究发现氯消毒至今已知的消毒副产物已经有500 种以上,但是绝大多数的浓度只有微克/ 升(μg/ L) 级,且许多消毒副产物未作进一步的研究。在大量的消毒副产物中,目前集中研究的只有三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、卤代酮、卤代醛、卤代酚等20 余种, 其中对于THMs 的致癌性已有共识,其它大部分具有一般毒性,部分具有致突性。THMs 等卤化有机物的产生主要是水体中的有机物与氯作用的结果,而城市生活污水中含有大量的有机物,经氯消毒后,会生成卤化有机物等消毒副产物,随污水进入地面水体,污染水源,并对鱼类等水生生物产生毒害作用。氯消毒的副产物已经引起了广泛的关注,我国新型颁布的水质指标中就明确增加对卤代产物的控制,新标准将在2012 年7 月1 号之前全部实施,因此,改变江心洲污水处理厂目前的氯消毒工艺势在必行。 二氧化氯消毒二氧化氯也是一种强氧化剂,其氧化能力是氯的25 倍,消毒能力仅次于臭氧,高于氯。试验表明,二氧化氯在控制THMs 的形成和减少总有机卤方面,与氯相比具有优越性,二氧化氯与水中的腐殖酸和富里酸等腐殖质都不会生成THMs,即使在饮水消毒过程中,投加少量的二氧化氯,也能有效地抑制THMs 的生成。二氧化氯是广谱型消毒剂,对水中的病原微生物包括:病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒杆菌均有很高的灭活效果,有剩余消毒能力,二氧化氯对孢子和病毒的灭活作用均比氯有效,并且在高pH 值与含氨的水中灭菌效果不受影响。另外,二氧化氯去除水中的色度、嗅、味的能力也较强。制备二氧化氯的起始原料有氯酸钠和亚氯酸钠, 因亚氯酸钠不能贮存,必须现场制取及时使用,且亚氯酸钠价格昂贵,成本较高,所以现在一般用氯酸纳制备二氧化氯的比较多。为了全面了解二氧化氯工艺, 江心洲污水处理厂委托某环保公司专门设计了一整套的工程方案。工程方案中以二氧化氯发生器来制备二氧化氯,其反应式为:2NaClO3 + 4HCl = 2ClO2 + 2NaCl + Cl2 + 2H2O但在与该公司的技术沟通中,我们了解到不管是用亚氯酸钠还是氯酸钠制备二氧化氯,它们在消毒过程中都会产生消毒副产物,当反应不完全时,自由性氯同样会与有机物反应,有可能生成THMs,所以使用二氧化氯也要追加一定的安全管理成本。 臭氧消毒臭氧是强氧化剂,臭氧化和氯化一样,既起消毒的作用,也起氧化作用,但是臭氧的消毒能力和氧化性都比氯强,能氧化水中的有机物,并能杀死病毒、芽孢及细菌。臭氧都是在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器制取,产率分别为1%-3% 和2%-6%。根据目前的研究可以发现:1)臭氧消毒反应迅速,杀菌效率高,同时能有效地去除水中残留有机物、色、嗅、味等,受pH 值、温度的影响很小。2)臭氧能够减少水中THMs 等卤代烷类消毒副产物的生成量。3)臭氧消毒可以降低水中总有机卤化物的浓度。由于臭氧消毒工艺目前在大型城市污水处理厂运用的较少,另外臭氧稳定性差容易分解为氧气,故不能瓶装贮存和运输,必须现场制备及时使用,设备投资大,电耗大,成本较高;运行管理比较复杂。所以江心洲污水处理厂在选择的替代消毒工艺中并没有考虑臭氧工艺。 紫外线消毒紫外线根据生物效应的不同,按照波长划分为A、B、C、D 四个波段,水处理领域的消毒主要采用的是C 波段紫外线。水的紫外线消毒,是一种光化学效应。研究表明,紫外线主要是通过对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体)的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死从而达到消毒的目的。微生物的核酸分子吸收光谱的范围是240nm ~ 280 nm,对波长260nm 的紫外线有最大吸收,而低压紫外线消毒灯所产生的光波波长其中心辐射波长是 nm,正好与之相符合。 -31-紫外线消毒是一种物理方法,相比于化学方法, 它的优点也很多。它不向水中增加任何物质,没有副作用,不会产生消毒副产物,它的消毒速度快﹑效率高﹑占地面积小;设备操作简单,便于运行管理和实现自动化等。然而,紫外线的灭菌作用只在其辐照期间有效,所以被处理的水一旦离开消毒器就不具有残余的消毒能力,容易遭受二次污染,所以当细菌未被灭活而进入后续系统,就无法阻止其粘附在下游管道表面并繁衍后代;只有吸收紫外线的微生物才会被灭活,因此对于悬浮固体很多水质较差的水,例如污水, 由于悬浮固体可以庇护微生物使其免遭伤害,消毒效果很难保证。尤其江心洲污水处理厂日处理为64 万吨, 如果其处理效果不理想的话,这么大量的出水势必会对接纳水体长江造成巨大的污染。另外,由于紫外线消毒采取的是明渠,而我厂为接触池,需要进行部分的土建改造。 活性氧消毒剂( 以单过硫酸氢钾为例)单过硫酸氢钾复合物溶于水后,经过循环链式反应,连续持久产生新生态氧「O」:HSO5- → HSO4- +「O」HSO4- + 2H2O → HSO5- + 2H+ + 2e复合物在水中释放出一定浓度的超氧自由基「ROOO」,反应活性大,氧化能力极强,可以使细胞中的单糖、多糖、蛋白质、DNA、RNA 等发生氧化, 遭受损伤与破坏。活性氧自由基在极低浓度时就能完全杀灭水中的原生动物、藻类、孢子细菌等策生物, 剩余的基因及微生物尸体均可被分解成H2O、CO2、O2 及无机盐类,没有药剂残留。单过硫酸氢钾复合物溶于水后具有如下的特点:(1)氧化能力强,杀灭效率高,不但能杀灭水中的各种微生物,还能杀灭原虫和藻类。(2)可直接氧化水中的腐植物及三卤甲烷前体物,因此反应不产生三卤甲烷(thm)、卤乙酸和其它有害物质。(3)能破坏水中的酚类、硫化物类、氰化物类、亚硝酸类及其它有害化合物,特别是对酚类控制效果好,不产生有厌氧气味的氯酚,提高了水质和除臭作用,同时能和水中有色、味的有机物反应,脱去其色和味,改善水的味道。(4)在水中通过链式反应,维持微量新生态[O] 氧和活性氧自由基[ROOO] 使其氧化能力稳定,作用持久,可以防止水中的再次污染。通过它的特点我们可以看出其消毒剂的消毒能力是强于液氯的,而同时又不产生消毒副产物,还有它的作用持久以及氧化能力的稳定又是紫外线工艺所不能及的。考虑采用此工艺设计变更,可以很好的利用现有的已经建成的管道、水泵等设备,另外,溶药罐也可以从一级加药处理的投资设备中调剂使用,不需要增加更多的投资。2 污水消毒工艺的经济比较通过对比以上这些工艺的特点,单过硫酸氢钾为代表的活性氧消毒工艺显示出了超出其它工艺的优点。但是否适合投入到污水处理的消毒中还需要看他们的实际投资及运行成本,所以,下面我们又对其投资运行的经济性做了比较。以江心洲污水处理厂64 万吨/ 日处理量为例, 设备投资按照10 年使用寿命周期计算。说明:从上表我们可以分析得出,紫外线消毒的投资成本最高,活性氧的投资成本最低;液氯的运行成本最低,活性氧的运行成本最高。3 结论(1)传统的化学消毒工艺消毒液氯和二氧化氯, 都比较容易产生副产物,安全管理成本较高。(2) 臭氧消毒工艺由于在大型污水处理厂使用的并不多, 而且它的投入成本较大,运营管理成本也很高。(3) 物理的方法紫外线消毒由于它对水质要求比较高,设备投资和运行维护费用也较高,以及后续的消毒效果差也没有显示出优势来。(4)新型的活性氧消毒剂在水处理过程中体现出了高效、安全等优势,同时操作简单,工艺也不复杂,适合大、中、小型污水处理厂。(5)江心洲污水处理厂针对目前的设备设施现状, 如果要完善液氯的所有设施及安全用具,其投资不会低于100 万元;如果通过设计变更,采用活性氧消毒工艺,需要增加36 万元的投资;采用二氧化氯消毒工艺;需要增加投资200 万元元;采用紫外线消毒工艺, 需要增加投资800~1000 万元。经综合技术经济分析比较,以及今后消毒运行的实际情况,我们最终建议了江心洲污水处理厂采用活性氧消毒工艺的变更。

为了更好的提高微生物食品的安全性,对微生物的检验技术的发展就变得十分的重要。下面是我为大家整理的食品微生物论文,供大家参考。

【论文关键词】:食品微生物 实验教学 实验开放管理

【论文摘要】:食品微生物实验教学中,本文从精心选择实验内容,有效组织管理实验教学,引进综合考评机制并加强开放管理实验室方面进行思考和 总结 ,以期确保实验课安全、有序、成功的完成,达到教学目的。

实验教学是高等 教育 教学活动的重要环节。通过实验课不仅可以加深学生对课堂内容的理解,巩固已学到的理论知识,而且能够培养学生理论联系实际的能力、分析问题和解决问题的能力,对于活跃思维、提高创新能力起着积极的作用。

食品微生物学是食品专业学生必修的专业课,是普通微生物学的延伸。食品微生物学是一门实践性和应用性较强的学科,它要求学生在系统学习基础理论知识的基础上,掌握食品微生物学检测技术、分离纯化技术、鉴定技术、发酵食品的制备技术、食品加工与保鲜技术以及现代分子微生物学实验 方法 等。通过食品微生物实验教学培养出不仅具有丰富理论知识,而且能掌握现代生物技术并熟练操作的高技能人才。

如何加强食品微生物实践教学的组织指导,如何调动学生的积极性,提高实验教学效果一直是我们关注和探索的问题。下面简单谈一下我们在食品微生物实验教学中遇到的问题,解决的方法和对一些问题的思考。

1 精心选择实验内容,调动学习积极性

随着食品工业和微生物检测技术的迅速发展,食品微生物学及其实验课的内容也不断扩展,而实验课既受理论课内容进度的限制,又受课时及实验室等客观条件的限制。要在有限的课时内,系统、科学地完成食品微生物所有的实验项目是绝对不可能的,这就要求我们实验教师在掌握微生物学教学大纲的前提下,结合现代科技的发展和食品微生物的研究动态,精心设计实验课教学体系,合理选择实验项目。

选择实验内容,我们由浅入深,由感性到理性。首先要求学生对食品中常见细菌、酵母菌、霉菌、乳酸菌进行观察,掌握其性状特征和培养生长条件。学会识别哪些是有益菌,哪些是有害菌,利用有益菌的代谢活动制造更多的发酵产品,提高食品的质量,同时防止有害菌引起食品腐败变质以及食物中毒。其次选择有代表性的发酵食品作为实验内容,使学生了解利用微生物生产发酵食品的整个过程,通过这些实验使同学们对食品发酵有一个总体印象,并能举一反三。最后对不同的食品和发酵食品设计实验,让学生掌握食品微生物学检测技术、分离纯化技术、鉴定技术。并在课堂上结合自己的科研成果和食品研究 热点 介绍食品工业发展的前沿动态。

实验设计过程中,不仅有验证性实验,更多地引进了综合性和设计性实验,学生分成几人一组,让学生从实验设计,自己选择原材料,准备实验材料,试剂的配置,培养基的制备和灭菌等都由学生自己完成,最后写成规范的实验 报告 。学生对此积极性很高,甜酒酿、酸奶、腐乳等都是同学们喜欢并制作的发酵食品。在这个过程中学生将所学内容贯通,并熟悉掌握各个环节的操作步骤,这对学生将来步入社会,在工作岗位上独立开展工作都会有很大的帮助。

2 强化基础技能的训练,有效组织管理实验教学

食品微生物学是在掌握微生物的基本实验技能的基础上开展的,学生无菌操作观念的培养、正确使用、掌握微生物的实验仪器,如光学显微镜、灭菌消毒器械等都非常重要。但基于很多原因,学生的这些基础技能还是很薄弱,所以我们在进行食品微生物的每一个实验的每一个步骤中只要涉及这些基础性的知识,都会给予强调,亲自演示。

学生微生物基础技能培养和形成,不是一两堂课能完成,也不是单单有老师演示后学生就可以掌握,必须让学生每人亲自动手。但在实际教学过程中,由于学生人数的增加,硬件等条件限制,人手一套实验器材不现实,那么在有限人力、有限资源情况下,使每一位同学都能动手操作并熟悉实验过程,有效组织和管理实验教学过程就尤为重要。

(1)首先任课教师和实验技术人员充分做好预实验,对实验的关键步骤和关键操作点都做到心中有数,在授课过程中有重点地强调,并分析某步骤出现问题可能会出现的结果。

(2)每次实验之前任课教师和实验技术人员就实验进行积极的沟通,不仅对实验准备的物品和材料沟通,更要对实验的组织过程协商。

(3)在实验过程中则需要任课教师和实验技术人员相互协作,并充分发挥学生班干部和小组长的作用。课堂理论教学课和实验课最大的区别在于,实验课更注重学生的动手参与,以及实验过程出现问题发现问题的及时解决。 (4)教师要严于律已,教师要严格要求自己,实验过程中耐心指导,热情帮助,回答好学生提出的每个问题,并随时纠正不正确或不规范操作。

3 加强实验课考核,引进综合实验考评

实验课的成绩给定,往往包括实验课出勤率和实验报告成绩两方面综合。所以首先就要求教师认真考勤,只有学生的出勤率有保证才能有效地组织教学活动。其次,要求实验报告书写规范,详细完成实验报告,对实验结果进行讨论,实验失败要分析原因。同时教师也对实验报告认真批改,实验报告是对实验的总结,也是对实验课质量高低的检验。通过对实验报告的批改,可以发现学生的实验操作能力和观察分析问题的能力。

实际教学中,实验报告雷同和抄袭的现象比较多见,为综合考评学生实际动手能力和对实验技能的掌握,建议今后引进期末的综合实验考评:即将各个试验项目设计成不同的实验题目,让每个学生随机抽取并在有限的时间内独立完成操作,视完成的情况给予评分。比如:“食品中常见菌类的平板培养”考察了无菌操作、培养基的制备,对食品中常见菌类平板接菌技术;“食品中常见菌类的形态观察”考察了革兰氏染色,各真菌形态辨别等。在进行具体考核过程中,可把每个考核的内容进行量化定出详细的评分标准,根据学生的每一个操作环节现场打分,并对同学进行现场提问,让学生进行答辩。

4 有计划推进实验室的开放 加强实验室开放管理

微生物实验室的开放是对食品微生物实验课的有益补充,能强化、巩固、提升对食品微生物课程内容的理解,我们鼓励学生设计和开发自己的科研项目,而且学校有很优厚的资金加以支持。但是开放实验室不是无条件的,有时因实验操作不当引起的安全隐患是很严重和难以预料。因此实验室开放时管理须给予加强。

建立科学的管理机制,利用校园网建设实验网站,公布开放实验项目的题目、时间和地点,供学生选择和预约。

专人负责学生的科研队伍,对菌种、标准品、和学生用到的有毒有害物质要有专人负责,注意保管,不随意丢弃,做好无害化处理。对使用仪器学生做好使用登记,实验物品注意清洗、归还、交接。

总之,食品微生物实验课,只有提高对实验教学活动的认识,精心选择实验内容,合理有效组织和管理实验过程,并加强实验课的考核,在此基础上,推进实验室对学生的开放,加强开放实验室的管理,就能确保实验课安全、有序、成功的完成,达到教学目的,也使学生真正有所收获。

参考文献

[1] 赖建平.从培养学生创新能力入手加强化学院食品微生物学实验教学改革[J].广东化工,2007,2:77~79.

[2] 潘蕾.实验室开放管理的研究与实践[J].实验技术与管理,2007,9:131~133.

[3] 陶思源,食品微生物实验课教学改革的初探[J].辽宁行政学院学报,2005,4:211~212.

[论文关键词]:食品微生物 教学改革 多媒体课件

[论文摘要]:针对食品微生物学课程教学, 文章 从教学内容、教学手段、 教学方法 和成绩考核标准等几个方面进行了探讨,为食品微生物教学改革提供了新的思路。

食品微生物学是一门研究与食品有关的微生物的科学,通过对微生物的基本知识、基础理论和基本实验技能的教学,使学生能辨别有益的、腐败的和病原的微生物,从而在食品制造、保藏过程中,充分利用有益微生物,控制有害微生物的活动,以防止食品的变质[1]。该课程内容多,涉及面广,技术性实用性强,是食品专业的专业基础课程。在教学中,除重视基础理论知识、基本操作技能的传授外,也注重了培养学生分析问题、解决问题的能力,做法和体会如下:

一、变学生被动为主动,变换教学立场

教师的备课不是简单的“背课”[2],是在对教学内容熟悉的基础上,优化内容,根据食品微生物学知识体系的要求合理分配教学时间,增加学生在课堂上的参与和主动,启发引导学生完成学习任务,充分发挥教为主导,学为主体的作用。要改以往课堂以教师讲为主,学生被强迫坐于课堂,不能也不敢出声的传统教学模式,做到让学生“动”起来,让学生自身主动地进入到学习状态,增加学习兴趣,提高学习效果。

如“食品微生物学”与“生物化学”等课程相互渗透、相互联系,在授课时间上有前有后,为了避免相近课程某些内容重复,我们进行了授课内容的优化。对于先修课程生物化学,已讲过“物质代谢”内容,则以学生为主角,让学生课下查阅资料丰富相关知识尤其是一些科研论文(这样可以启发学生发现更多问题),然后课堂向教师提问的方式来完成这部分教学内容。教师要根据学生提问的难易做到由浅及深地回答,帮助学生回顾已忘或还未掌握的内容。学生在提问时,允许学生充分发挥想象;老师答疑时要尽可能多联系一些日常生活的实例和本学科当前研究的最新进展,用简练、幽默、易懂的语言回答相关问题,这样既丰富了学生知识,又调动了学生积极性和趣味性,让学生在课堂上能够感觉到自己是课堂主角,要发挥主角作用。

二、善于利用多媒体教学资源

传统的板书加挂图的食品微生物教学模式已远远不能满足当今学生的信息量。计算机辅助教学成为当今教育科学及教学手段的重要组成部分[3]。多媒体技术应用于食品微生物教学中,使教学效果前所未有的提高。首先,多媒体技术使直观教学成为可能。将微观世界在课堂上生动再现,其效果胜过任何语言的描述。其次,多媒体提供的信息量远远大于传统教学模式。课堂上学生可以观看多幅图片,阅读多篇教学材料,这个数量可以是传统教学的几倍。第三,多媒体将多种教学资源进行了整合,提供了多种教学方法,如课件、动画、相关网络声像资料及新闻报道等。

食品微生物学,不仅内容丰富,涉及面广,发展迅速,而且个体微小,学生对它的认识远不如对宏观事物,再加上其营养方式、遗传类型多种多样、代谢机制错综复杂,学生往往感觉其知识繁琐、抽象和难以理解。针对这种情况,将多媒体技术应用到微生物学课程的教学,受到了学生的普遍欢迎。通过flash动画、PPT课件、高清晰显微照片、动态显微录像等CAI教学软件,使微观世界宏观化、教学内容形象化[4]。例如,把细菌、真菌、病毒的显微世界以色彩丰富、直观清晰、生动形象的三维画面或科教电影形式展示给学生,以动画的形式表现出细菌鞭毛的运动、T偶噬菌体的增殖、主动吸收的方式、细胞的分裂过程等内容。不仅激发了学生的学习兴趣,有助于学生的理解与接受,而且可突破教学中的难点,加大教学的信息量,提高讲课的效率。

三、采取形象化教学形式

在实际教学过程中要注重知识的逻辑性和系统性,强化抽象理论与具体实例结合,增加学生对抽象理论的感性认识和接受能力。食品微生物学主要讲解了微生物在食品生产、贮运及销售过程的利害影响,但由于微生物的自身特性,我们很难就只有显微条件下才能观察到的细小生物让其形象化,宏观化。虽然多媒体已经在此方面有了很大改善,但要做到与具体实例联系更加紧密,更加强化学生的感性认识,我们必须借助实际生产、生活中的例子来实现形象化教学。如,上课时我们将一些常见的白酒、红酒、酸乳、面包、酱类等发酵食品带入课堂来讲授微生物在发酵食品中的应用,并且通过与实验紧密结合,开展发酵酸乳来增强学生对微生物利用的认知,让学生自已亲自动手制作酸乳,品评自已的劳动成果,便于理解和掌握教学内容重点。再如讲到微生物对食品的危害时,我们选用了一些发霉的粮食、发霉的马铃薯以及发臭的肉和罐头等进入课堂,这样在理论讲解时有现实的例子,无论从教师的讲授还是学生掌握都因有了宏观感性认识而变得轻松容易。

四、调动学生兴趣,培养创新能力

兴趣是学习的动力,也是创新的动力,创新的过程需要兴趣来维持。教育学家乌申斯基说:“没有丝毫兴趣的强制学习,将会扼杀学生探求真理的欲望。”[5]食品微生物课堂教学中要注重培养学生的学习兴趣,养成学生良好的学习习惯,为学生创造性学习奠定基础。那么如何在微生物教学过程中做到调动学生兴趣,培养创新能力呢?我们主要从三方面来做起。第一,因材施教。学生的个性差异和智力发展情况各不相同,因材施教,对不同层次的学生实施不同程度的思维能力和创造能力,对不同层次的学生要有不同的评价标准和不同的目标要求。第二,以“新”为轴,调动学生学习兴趣。教学中突出“新”的理念(即运用新思想,联系新理论,列举新课题等),在激发学生的学习热情,培养提出问题,解决问题的能力,积极参加各种学术讨论会,大胆提问等方面都无疑会起重要作用,同时还赋予学生宝贵的 创新思维 。第三,多样化传授知识。改传统课堂教学模式,引入食品中微生物变化的课外观察,自行了解微生物的生长变化;鼓励学生课堂提问,学生课外查阅资料课堂以报告会形式进行教学内容讨论;积极开展相关实验,引入校园河水中微生物检测实验,培养学生自行设计安排和完成实验的能力。

五、强化实验教学,重视动手能力

食品微生物学是一门实验性、技能性很强的专业基础课,这一学科的在校大学生踏上工作岗位前,普遍存在动手能力较差、实验技能欠缺的问题。充分利用现有的力所能及的各种条件,加强实验技能培训,是最快捷有效的弥补方法。

(一)课堂实验

食品微生物实验课开始时,讲明实验目的、要求、步骤和注意事项,努力使实验成功的要求变成学生头脑中的指令,使每位同学都全神贯注地投入到实验当中去。从最基本的操作技术做起,抓住实验课上一切可以利用的机会,采取多种形式强化基本技能。具体如下:

最初,教师进行实验目的、要求、步骤和注意事项的详细讲解。

其次,以多媒体的形式将预先录制的实验过程向学生播放。这样既可以回顾理论教学内容加深实验印象,又可使学生初步了解实验过程、实验步骤及实验中的关键操作,帮助掌握实验技能。

再次,教师与学生同时进行实验操作。这样进行实验,学生在观看了录像后对部分仍不明白或是记忆不清楚的地方可以通过教师演示与他们实验的同步,进行实验信息交换,从而让学生能够最短最及时最迅速地掌握正确的实验技能。

最后,进行实验总结,认真完成实验报告的写作和批阅,从中找出问题并进行集中答疑,进一步修正学生实验中的错误。

(二)课外实验

不定期安排学生在课外做些简单实验或集中安排学生课外进行实验技能训练。如在讲微生物腐败变质时安排学生课外取一空矿泉水瓶内装入校园河流中比较清澈的水,然后进行封口存放,直至水质变化产生腥臭。让学生通过这种现象来强化课堂所学内容,起到了良好教学效果。再如集中学生利用课余时间进行校园河水中微生物检测实验,让学生以小组为单位独立完成从实验设计到完成检测报告一系列工作,并且最后进行结果评比。这样不但丰富了学生课余生活,而且还调动了学生的学习积极性,提高了学生的实际动手和综合运用知识的能力。

六、建立适合当代大学生的考核机制[6],正确评定学生成绩

实行理论和实验考试分离,突出实验,综合评定的考试模式。改以往教师授课内容为蓝本,学生考前背,考后忘的非正常态考试模式。将理论考查内容面放宽加大,强调与实际食品生产的联系,将知识点以命题形式溶入现实生活,做到“学以致用”。实验考试采用笔试和操作各占一半的命题形式,做到实验理论和实验操作并行,要求学生在规定时间内完成两部分命题,达到理论、操作都掌握的目的。实验笔试以实验基本原理和关键操作步骤为主要命题范围,实验操作以抽签形式定,内容均为食品微生物必须掌握的实验内容,如显微镜观察、细菌染色、细菌计数等。最后学生成绩由理论和实验两部成绩再结合平时的课堂提问及实验情况进行综合评定,给出学生一个公平公正科学的考核成绩。通过这种模式考试既要求学生掌握了食品微生物的相关理论知识,又培养了学生的实验操作技能,为以后的实际工作打下了坚实基础。

实践证明,我们进行的食品微生物课程教学改革的大胆尝试是成功的。教学内容的丰富更新、教学手段的现代化,考核机制的客观化,不仅提高了教学质量和教学效果,而且激发了学生的学习兴趣,拓宽了学生的知识面,增强了学生的动手能力,适应了现代社会对人才培养的要求。

参考文献

[1]贾英民,食品微生物学[M],北京,中国轻工业出版社,2001,1~243

[2]朱宏飞,微生物教学中激发学生兴趣的几点探索[J],微生物学通报,2007,34(1)173~175

[3]梁峙,微生物教学中的CAI[J],彭城职业大学学报,2001,3(16),76~79

[4]李平、杜先锋、蒋军,运用多媒体课件好食品微生物学的尝试[J],高等农业教育,2002,10,42~44

[5]叶丹玲,如何在微生物教学中培养学生的创新意识[J],宁波工程学院学报

摘要: 随着人类社会的进步,食品安全已经成为世界性的公共卫生问题,不仅影响到人类的健康,而且关系到国家的安全及稳定,大力发展科学技术,研究新检验方法,快速推广普及有效检测技术越显重要。本文介绍了免疫检测技术、分子生物学方法、快速测试片法、电阻电导测定法四方面的检测方法,并评述了他们的特点。随着生物等新技术新方法在食品微生物检验领域应用,文章对近几年食品微生物检测技术和方法进行介绍,这样做有效的提高了检测效率和检验速度。

关键词: 检测方法;微生物

0 引言

随着人们现代科学技术的发展,“细菌门”、“福寿螺”、“毒饺子”等名词的出现,食品安全问题越来越受到人们的重视,根据WHO统计,全球每年有近15亿人感染食源性疾病,其中70%是食品中致病微生物污染引起的。各个环节中都有污染微生物的可能,包括食品生产、加工、储存、运输、销售等,目前,微生物对食品的污染问题成为人们关注领域。

1 食品微生物分类及命名

微生物并不是生物学分类学上的专门名词,而是对所有形体微小,单细胞的或个体结构较为简单的多细胞的、甚至没有细胞结构的低等生物的统称。其群体非常庞杂,种类繁多,包括细胞型和非细胞型两类。凡具有细胞形态的微生物称为细胞型微生物。细胞型微生物按细胞结构又分为原核微生物和真核微生物。

2 食品微生物检测技术及方法

免疫检测技术———酶联免疫吸附剂测定法 (ELIsA)[1]

免疫学是研究生物体对抗原物质免疫应答性及其方法的生物-医学科学。免疫应答是机体对抗原刺激的反应,也是对抗原物质进行识别和排除的一种生物学过程。现代免疫学将“免疫”定义为:机体对“自己”和“异己”识别、应答过程中所产生的生物学效应的总和,正常情况下是维持内环境稳定的一种生理性功能。

酶联免疫分析法(ELIsA)是食品检验中应用的主要免疫检测技术。它的中心就是让抗体与酶复合物结合,然后通过显色来检测。具体说就是使抗原或抗体结合到某种固相载体表面,即与某种酶连接成酶标抗原或抗体,这种酶标抗原或抗体既保留其免疫活性,又保留酶的活性。在测定时,把受检标本(测定其中的抗体或抗原)和酶标抗原或抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开,最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定比例。加入酶反应底物,底物被酶催化变为有色产物,产物的量与标本中受检物质的量直接相关,可根据颜色反应的深浅来进行定性或定量分析。

分子生物学方法

核酸探针法[2] 核酸探针是将已知核苷酸序列

DNA片段用同位素或其他方法标记,加入已变性的被检DNA中,在一定条件下即可与该样品中有同源序列的DNA区段形成杂交双链,从而达到鉴定样品中DNA的目的,这种能认识到特异性核苷酸序列有标记的单链DNA分子就称为核酸探针或基因探针。与免疫学方法相似,探针也需要附加适当标记。以往研究的探针技术要使用放射性同位素,只在专门的实验室使用,而现在较热门的技术是以核酸杂交为基础的第二代技术一—比色计。该方法依赖核糖体RNA(tRNA)发育中储存的核酸成分进行检测。这种天然富含rRNA标靶序列的使用使得无辐射检测成为可能,同时又保持了与放射性同位素方法相当或者更高的灵敏度。总体说,核酸探针技术是一种较为理想的技术,特点是敏感、特异、简便、快速,缺点是一种菌就需要一种探针,目前尚未建立所有菌种探针,该技术还有待进一步发展,再者就是检验费用比较昂贵。

聚合酶链反应法(PcR方法)[2] 聚合酶链反应 (PCR)PCR是美国科学家Mllllis于1983年发明的体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法。又称为基因体外扩增法,是一种体外选择性扩增DNA或RNA的技术。该方法通过对人工难以培养的微生物相应RNA或DNA片段扩增,检测扩增的产物含量,从而快速对饲料中致病菌的含量进行检测。PCR技术可直接检测样品中痢疾杆菌,大肠杆菌、乳酸杆菌、肉毒梭菌等。

快速测试片法 快速测试片法是利用无毒的纸膜、纸片、胶片为培养基载体,快速、定性和定量检测试纸和胶片的食品微生物检测方法,它是一种集现代化学、高分子科学、微生物学于一体的检测方法。对有些项目的测定,其准确度和精确度高,几乎与标准方法相媲美。其优点:第一,常规法需要时间较长,而且温度要求严格,而测试片操作简单,大大缩短了测试时间,以往许多实验室不能实施,不能达到及时检测的目的。第二,快速测试片可以在取样时同时接种,防止延长接种时间时由于细菌繁殖造成的数量增多,结果更能反映当时样本中真实的细菌数。第三,测定少量样品,不需配试剂,价格低廉,可随时进行,便于运输,携带方便,易于消毒保存,操作简便快速。

电阻电导测定法 电阻电导测定法原理是:在细菌生长繁殖期间,将大分子物质(蛋白质、糖类等)分解成有机酸、氨基酸等带电荷的小分子物质,改变其培养液的导电度。这样,通过电阻和导电度的数值变化,就可推算出样品含菌数。目前已开发出来的电阻电导检测器有:美国Vitek公司生产的Bactometer可适用于检测肉品、乳制品等含菌量;英国推出的Mathus系统,可用来检测牛乳、酿造液、鱼及海产品的含菌量[3]。

3 结束语

随着人们生活质量的不断提高,食品安全问题已逐渐成为世界性公共卫生问题,直接关系到人类的健康。本文中罗列了几个方面的食品中微生物的检测技术,虽然很多技术依然存在一定的问题,有的属于世界前沿,有的还处于发展阶段,但其应用价值日显突出。

参考文献:

[1]王兰兰.临床免疫学和免疫检验[M].北京:人民卫生出版社,2003:91-93.

[2]杨向荣,江志毅等.快速方法在食品微生物检测中的应用[J].学术论坛,2006,5.

[3]周向华,王衍彬,叶兴乾等.电阻抗法在食品微生物快速检测中的应用[J].粮油加工与食品机械,2003(10):73-75.

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