自然净化修复是河流的一个重要特征，当河流受到污染后能够在一定程度通过自然净化使河流恢复到受污染以前的状态。污染物进入河流后，有机物在微生物作用下，进行氧化降解，逐渐被分解，最后变为无机物。随着有机物被降解，细菌经历着生长繁殖和死亡的过程。当有机物被除去后，河水水质改善，河流中的其他生物也逐渐重新出现，生态系统最后得到恢复。由此可见，河流自然净化修复的关键是有机物的耗氧生物降解。

② 强化自然净化修复

指通过采取措施，向河流输送某种形式的能量或物质，强化河流固有的自我净化过程，加快河流的修复过程，是一类原位修复技术。包括3条途径：河流水体曝气复氧技术；多功能河道生态工程修复技术；生物试剂添加技术。

③ 水生生态修复

水生生态修复俗称氧化塘技术或稳定塘技术。它是利用天然水体的净化能力，将被污染的河水在一种类似于池塘的处理设备内经长时间的缓慢流动和停留，通过生物的代谢活动降解有机污染物的修复技术。

污染湖泊的生物修复方式

与污染河流的生物修复一样，富营养化湖泊的生物修复也分为以强化土著微生物功能的深水曝气修复和添加外来微生物的投菌剂修复。

（1）污染海洋的生物修复

① 海洋石油污染的修复

微生物降解是石油污染的去除的主要途径，在生物降解基础上发展起来的生物修复技术，在于提高石油降解速率，最终把石油污染物转化为无毒性的终产物。微生物修复石油污染主要有加入具有高效降解能力的菌株和改变环境，促进微生物代谢能力两种。在许多情况下，石油生物修复可在现场进行，而对污染物的沉积物，一般可以使用生物反应器进行治理。有投菌法修复和环境强化修复两种。目前，海洋石油污染的生物修复主要是通过改变环境因素，如加入营养盐或改善污染环境通气状况，以提高微生物的代谢能力，氧化降解污染物。

② 海洋赤潮污染的修复

对赤潮灾害及其防止的生物修复工作将从两方面进行：一方面，在赤潮衰亡的海水中，分理出对赤潮藻类有特殊抑制效果的菌株；另一方面，采用基因工程手段，将细菌中产生抑藻因子的基因或质粒引入工程菌，如大肠杆菌，并进行大规模生产。这可能是赤潮灾害及其污染物生物修复的有效途径。

13. 酶制剂在有机物废水处理中的应用

酶制剂在水处理中的作用早已引起人们的关注。例如：淀粉酶用于含淀粉废水处理，漆酶通过聚合反应去除有毒酚类，辣根过氧化物酶催化氧化多种有毒的芳香族化合物等。酶制剂在处理污染废水中，具有高效专一、整个处理过程耗能低，无二次污染，操作简单，易控制等特点。随着低成本、高活力的酶制剂的大量出现和酶的生产、分离纯化、酶及固定化酶反应器，酶与固定化酶的应用技术的不断提高，酶制剂在环境保护方面的应用将会具有较大的发展潜力。酶的提取分离一般包括5个步骤：原料的选择、酶生物原料的预处理、提纯、纯化、结晶或制剂。酶作为生物催化剂能降低反应的活化能，提高反应速率。

14.试论述酶工程研究的主要任务，酶分离纯化的主要方法，酶在环境工程应用中面临的主要问题，并试举例说明目前环境污染治理过程中应用的几种热点酶的名称和用途。（2008,15分）

酶制剂在处理污水中，具有高效专一，整个处理过程耗能低，无二次污染，操作简单，易控制等特点。随着低成本、高活力的酶制剂的大量出现和酶的生产、分离纯化、酶及固定化酶反应器，酶与固定化酶的应用技术的不断提高，酶制剂在环境保护方面的应用一定会具有较大的发展潜力。

酶分离纯化的方法：

1 盐析法

在纯化过程中，盐离子与蛋白质分子争夺水分子，减弱了蛋白质的水合程度，使蛋白质溶解度降低，从而达到分离的目的。

2 有机溶剂沉淀法

由于不同的蛋白质在有机溶剂中有不同的溶解度，故可在低温下，使用有机溶剂将目的蛋白质沉淀出来，控制温度在0℃以下进行

3 PEG沉淀法

聚乙二醇是水溶性非离子型聚合物，在溶液中形成网状结构，与溶液中的蛋白质分子发生空间排挤作用，使蛋白质分子凝聚而沉淀下来。

4 等电点沉淀法

蛋白质在其等电点（PI）处，其净电荷为零，分子间的排斥力最小，溶解度最低，易于沉淀，使目的酶与杂质蛋白分开。

5 热变性沉淀法

多数蛋白质都有遇热变性的特点，故此方法适用于热稳定酶。通过控制一定的处理温度，可使大量的杂质蛋白变性、沉淀而除去，提纯效果很好。

6 层析分离法、

利用混合物中各组分的物理化学性质（分子大小、形状、电荷、吸附力、分子亲和力等）的不同，使各组分在两相中的分布程度不同而达到分离。

7 电泳

由于蛋白质分子表面电荷的差异，应用电泳方法可将不同的蛋白质分子分离开来。

热点酶的名称及应用

单加氧酶：属氧化还原酶类，在该酶的催化下参与反应的O2分子中的O-O键断裂，一个氧原子转移到底物上合成产物，另一个氧原子则被还原为水。其分布极为广泛，几乎存在于自然界的一切生物体内，它不但能催化许多内源性底物，如脂肪酸、维生素、前列腺素等的合成与代谢，而且能有效降解多种外源毒性物质，因此对维持生物体的正常生长代谢起着极为重要的作用。

双加氧酶：芳香族污染物的危害是巨大的，用现行的物理和化学清楚方法不仅陈本高，且极易产生二次污染，因此往往放弃了对芳香族污染物的治理，微生物修复的成功总是有限的。近年来，利用植物基因工程手段，已成功地获得了对汞等重金属污染物有一定修复能力的转基因植物。利用这些双加氧酶进行有机污染物的修复已经成了研究热点。

木素过氧化物酶：可以处理很多难降解的芳香族化合物和氧化多种多环芳烃、酚类物质。

漆酶：一种含铜的胞外蛋白酶，能催化多酚、多胺基苯等底物氧化，使之生成相应的苯醌和水。因其具有降解木素，可与有毒的酚类物质作用，使苯氧基类除草剂、石油工业废水去除毒性等作用，近年来在造纸、饮料加工、环保等方面得到广泛的研究与利用。

15.大肠菌群作为饮用水卫生标准的含义和依据，试详细介绍大肠菌群的检验方法和操作过程，并说明结果判断。对饮用水的安全卫生来说，是否还存在其它病原微生物？相应的消毒和控制方法如何？

大肠菌群是人肠道中正常的寄生菌，是一群需氧和兼性厌氧的，能在37℃、24h内使乳糖发酵产酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌。它们和肠道病原微生物一起随粪便进入水体，随水流传播，可引起肠道病暴发流行。在水质检测中常用“大肠菌群指数”和“大肠菌群值”表示。大肠菌群指数是指每100mL水体中所含的大肠菌群细菌的个数。大肠菌群值则是指检出一个大肠菌群细菌的最少水样量（毫升数）。两者间的关系可表示为：

大肠菌群值=100/大肠菌群指数

（1）大肠菌群检测的目的和原理

肠道中病原菌数量少，培养条件苛刻，分离和鉴别较为困难，即使样品病原菌检测为阴性，也不能保证无病原微生物存在。大肠杆菌在人肠道和粪便中数量最多，成人每人每日由粪便排出的大肠菌群细菌多达（5-100）乘1010，而且，大肠菌群细菌在水中存活的时间、对消毒剂和水体中不良因素的抵抗力等都与病原菌相似；再者，检测大肠杆菌方法比较简单易行，所以通常把大肠菌群作为水源被人畜排泄物污染的指示微生物，一定程度上指示水体中病原菌存在的可能性。

（2）大肠菌群的检测方法

常用的大肠菌群的检测方法有多管发酵法和滤膜法

1 多管发酵法

该法是以无菌术向一系列乳糖蛋白胨培养液发酵管中接种一定量的水样，根据乳糖发酵产酸产气的阳性管数，测定水样中所含大肠菌群数、

a 总大肠菌群 根据水源受污染的情况对接种的水样量要进行系列稀释或浓缩，同时设平行管，37℃培养24h，发现有发酵乳糖产酸产气现象，则初发酵为阳性反应；再经伊红美蓝平板分离，观察菌落特征，取紫色带金属光泽的典型菌落培养物涂片，革兰氏染色，镜检为革兰氏阴性无芽孢杆菌者再于37℃培养24h复发酵，若仍为阳性，则证明有总大肠菌群存在。根据阳性管数，查大肠菌群检索表求出大肠菌群的最大可能数。

b.粪大肠菌群。 其是总大肠菌群的一部分，主要来自粪便，在44.5℃下仍能发酵乳糖产酸产气，粪大肠菌群能更准确地反映水体受粪便污染的情况。通过提高温度，造成不利于自然环境中大肠菌群的生长条件，从而培养出主要来自粪便的大肠菌群，根据阳性管数，查表求出粪大肠菌群的最大可能数。粪大肠菌群代表水体最近被粪便污染的情况，在卫生学上具有更重要的意义。

② 滤膜法

滤膜法使用的滤膜是孔径为0.45-0.65um的微孔滤膜，将水样注入已灭菌的放有滤膜的滤器，在负压下抽滤水样，水样中细菌被截留在膜上，将该膜转移至伊红美蓝平板上滤膜与培养基完全贴紧，倒置于37℃恒温箱中培养24h。记下典型菌落数，并分别取典型菌落培养物镜检，凡镜检为革兰氏阴性无孢芽杆菌的，取菌落培养物接种于乳糖蛋白胨发酵管，37℃培养24h，产酸产气者证明有大肠菌群的存在。根据滤膜上的大肠菌群细菌菌落数和接种水样量，按下面公式计算每升水样中大肠菌群细菌的菌落数。

（3）常见的水传染性病原菌

常见的水传性人类和动物疾病有霍乱、伤寒、痢疾、肝炎等。其致病菌主要有细菌，包括霍乱弧菌、沙门氏菌、适肺军团菌、甲型肝炎病毒等。

控制水体微生物的污染必须从源头做起，即控制排放废水，尤其是医院废水等微生物的含量，避免大量有害微生物进入水体；其次，消除微生物滋生的环境，净化水体，对地表水、游泳池水要进行定期检测，必要时加入消毒剂以杀死微生物。

具体防治水体微生物污染的主要措施有：

（1）加强污水处理。主要是加强医院污水、畜牧场污水、屠宰场污水的处理，必须达标排放。

（2）加强饮用水处理。保证生活饮用水符合水质标准，对农村分散式给水，应通过煮沸或加漂白粉等方式杀灭水中可能存在的病原菌

16.微生物絮凝剂的絮凝机理及应用

微生物絮凝剂是一类由微生物产生的代谢产物，主要成分有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA等。对于微生物絮凝剂的絮凝机理目前普遍接受的是“桥联作用”主要包括以下三个物理化学过程：

（1）破附架桥作用

絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力，同时吸附多个胶体粒子，在颗粒间产生架桥现象，从而形成一种网状三维结构沉淀下来。

（2）电中和作用

在胶体颗粒的絮凝过程中，电中和效应也是不容忽视的。溶液中带有多个电荷的多价电解质能够与颗粒表面带有相反电荷发生中和，从而减弱颗粒间彼此的相互排斥力，促进颗粒的絮凝沉淀，为絮凝剂的架桥提供了有利的条件。

（3）网捕作用

形成小粒絮体的絮凝剂在重力作用下的沉降过程中，犹如一个过滤网下降，迅速网捕水中胶粒产生的沉淀。

微生物絮凝剂具有许多独特的性质和优点：固液分离，形成沉淀物少；被微生物降解，无毒无害，安全性高；无二次污染；适用范围广；具有除浊和脱色性能等。有的微生物絮凝剂还具有不受pH条件的影响，热稳定性强，用量小的特点。可应用于高浓度有机废水如畜产废水；高浓度无机物悬浮废水如:高岭土、泥水浆、粉煤灰等废水处理；乳化液油水分离；废水的脱色；膨胀活性污泥的处理；医药、食品加工、生物产品分离等领域。

14.试介绍饮用水的主要存在问题，常见的饮用水处理方法与工艺，它们的各自特点与运行控制要点。对于小城镇饮用水处理，请讨论可供选择的技术方法及适用对象（2008,10分）

常规处理技术与工艺

饮用水常规处理技术及其工艺形成于20世纪初期，主要去除对象是水源中的悬浮物、胶体物和病原微生物等。目前，我国95%以上的自来水均采用常规处理工艺。步骤为