環(huán)境安全關(guān)乎人類生存與健康，資源與環(huán)境微生 物學(xué)實(shí)驗(yàn)也是高校的一門重要專業(yè)課程。楊金水主編 的這本《資源與環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》在科學(xué)出版 社的組織和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的支持下，由多所院校一線 教師集體編寫而成。全書以微生物在水體、土壤、大 氣、難降解化合物、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測及環(huán)境領(lǐng)域中的基 礎(chǔ)理論及實(shí)際應(yīng)用方面的重要作用為主，設(shè)置了29個(gè) 實(shí)驗(yàn)，注重實(shí)用性和先進(jìn)性，以拓展學(xué)生對微生物學(xué) 在工、農(nóng)、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用的認(rèn)識，提高綜合能力。
《資源與環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》可作為農(nóng)林院 校、綜合性大學(xué)、師范院校的生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)、環(huán) 境科學(xué)與工程及其他相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生教材 或教學(xué)參考書使用，也可供相關(guān)專業(yè)的教師和研究人 員參考。
楊金水主編的這本《資源與環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》針對微生物在水體、土壤、大氣、難降解化合物、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測及環(huán)境領(lǐng)域中的基礎(chǔ)理論及實(shí)際應(yīng)用方面的重要作用，分別設(shè)置了水中細(xì)菌學(xué)檢測，環(huán)境水體中傷寒沙門菌的定量PCR檢測，噬菌體的分離、純化及效價(jià)測定，水中生化需氧量的測定，強(qiáng)化生物除磷技術(shù)，微生物脫氮技術(shù)，富營養(yǎng)化湖水中藻類的測定（葉綠素α法)，水體沉積物中DNA的提取，活性污泥的培養(yǎng)及曝氣生物濾池對污水的生物處理，厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)及升流式厭氧污泥床對污水的生物處理，土壤微生物生物量的測定，土壤呼吸強(qiáng)度的測定，土壤脲酶活性測定，變性梯度凝膠電泳技術(shù)分析土壤中微生物的多樣性，限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)分析土壤中微生物的多樣性，空氣中微生物數(shù)量的檢測等29個(gè)實(shí)驗(yàn)，以擴(kuò)展學(xué)生對微生物在工、農(nóng)、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用的認(rèn)識，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決實(shí)際環(huán)境及生物技術(shù)相關(guān)問題的能力，促進(jìn)學(xué)生知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。
總序前言第一章 水環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù) 實(shí)驗(yàn)一 水中細(xì)菌學(xué)檢測 實(shí)驗(yàn)二 環(huán)境水體中傷寒沙門菌的定量PCR檢測 實(shí)驗(yàn)三 噬菌體的分離、純化及效價(jià)測定 實(shí)驗(yàn)四 水中生化需氧量的測定 實(shí)驗(yàn)五 強(qiáng)化生物除磷技術(shù) 實(shí)驗(yàn)六 微生物脫氮技術(shù) 實(shí)驗(yàn)七 富營養(yǎng)化湖水中藻類的測定（葉綠素α法） 實(shí)驗(yàn)八 水體沉積物中總DNA的提取 實(shí)驗(yàn)九 活性污泥的培養(yǎng)及曝氣生物濾池對污水的生物處理 實(shí)驗(yàn)十 厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)及升流式厭氧污泥床對污水的生物處理第二章 土壤環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù) 實(shí)驗(yàn)十一 土壤微生物生物量的測定 實(shí)驗(yàn)十二 土壤呼吸強(qiáng)度的測定 實(shí)驗(yàn)十三 土壤脲酶活性測定 實(shí)驗(yàn)十四 變性梯度凝膠電泳技術(shù)分析土壤中微生物的多樣性 實(shí)驗(yàn)十五 限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)分析土壤中微生物的多樣性第三章 氣體環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù) 實(shí)驗(yàn)十六 空氣中微生物數(shù)量的檢測 實(shí)驗(yàn)十七 廢氣的生物滴濾塔處理第四章 難降解化合物微生物降解實(shí)驗(yàn)技術(shù) 實(shí)驗(yàn)十八 酚降解菌的分離篩選、降解能力的定量測定及菌種鑒定 實(shí)驗(yàn)十九 木質(zhì)素降解菌的分離純化及木質(zhì)素酶活性測定 實(shí)驗(yàn)二十 半纖維素降解菌的分離篩選及木聚糖酶活性檢測 實(shí)驗(yàn)二十一 鹵代芳香烴降解基因的PCR檢測第五章 環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測微生物學(xué)技術(shù) 實(shí)驗(yàn)二十二 水質(zhì)微型生物群落監(jiān)測泡沫塑料塊法 實(shí)驗(yàn)二十三 發(fā)光細(xì)菌法檢測水體及土壤的急性毒性 實(shí)驗(yàn)二十四 應(yīng)用Ames實(shí)驗(yàn)檢測水體中的致突變污染物第六章 微生物在環(huán)境領(lǐng)域上的應(yīng)用技術(shù) 實(shí)驗(yàn)二十五 木質(zhì)纖維素廢棄物制備燃料乙醇 實(shí)驗(yàn)二十六 石油污染土壤的微生物修復(fù) 實(shí)驗(yàn)二十七 微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選及絮凝劑成分分析 實(shí)驗(yàn)二十八 細(xì)菌冶金活性測定 實(shí)驗(yàn)二十九 微藻生物柴油的制備圖版
實(shí)驗(yàn)七富營養(yǎng)化湖水中藻類的測定(葉綠素a法)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 1．了解富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因及評價(jià)方法。
2．了解影響富營養(yǎng)化程度的主要因素。
3．掌握葉綠素a的測定原理及方法。
4．學(xué)習(xí)如何控制富營養(yǎng)化的方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理
在自然條件下，隨著河流夾帶沖擊物和水生生物殘骸在湖底的不斷沉降淤積，湖泊會(huì)從平營養(yǎng)湖過渡為富營養(yǎng)湖，這是一種極為緩慢的過程。而人類的活動(dòng)，破壞了水體的生態(tài)平衡，加速了水體富營養(yǎng)化的這種過程。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時(shí)，浮游藻類大量繁殖，形成水華，這種現(xiàn)象在海洋中則稱為赤潮或紅潮(圖版3)。
湖泊富營養(yǎng)化會(huì)破壞生態(tài)平衡，引起嚴(yán)重后果。富營養(yǎng)化促進(jìn)細(xì)菌類微生物繁殖，加上大量動(dòng)植物的呼吸作用，使水體耗氧量大大增加；沉于水底的死亡有機(jī)體的厭氧分解促使厭氧菌繁殖，產(chǎn)生有毒氣體。這樣由富營養(yǎng)化而引起的有機(jī)體大量生長又造成相反的結(jié)果，藻類、植物及水生動(dòng)物趨于死亡甚至絕跡，生物多樣性降低，水產(chǎn)資源遭到嚴(yán)重破壞，并引起一系列連鎖效應(yīng)，從而影響水資源的利用，給飲用、工農(nóng)業(yè)供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游及水上運(yùn)輸?shù)葞砭薮髶p失，并對人體健康構(gòu)成危害。此外，富營養(yǎng)化還會(huì)增強(qiáng)水體中有機(jī)或無機(jī)污染物如農(nóng)藥、重金屬等非營養(yǎng)物質(zhì)的地球化學(xué)循環(huán)，會(huì)導(dǎo)致湖泊加速溶解氣態(tài)的污染物質(zhì)及增加傳染病的發(fā)生率。
目前，全球水資源面臨富營養(yǎng)化問題，并且有加速的趨勢。歐洲曾統(tǒng)計(jì)了96個(gè)湖泊，其中80％，的湖泊不同程度地受到氮、磷的污染，呈現(xiàn)出富營養(yǎng)化狀態(tài)。而我國湖泊富營養(yǎng)化發(fā)展速度也相當(dāng)快。調(diào)查結(jié)果表明，富營養(yǎng)化湖泊個(gè)數(shù)占調(diào)查湖泊的比例由20世紀(jì)70年代末80年代初的41％發(fā)展到20世紀(jì)80年代后期的61％．至20世紀(jì)90年代后期又上升到77％，并且部分水庫也出現(xiàn)不同程度的富營養(yǎng)化。中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部公布的2009年中國環(huán)境狀況公報(bào)顯示：26個(gè)國控重點(diǎn)湖泊(水庫)中，營養(yǎng)狀態(tài)為重度富營養(yǎng)的1個(gè)，占3．8％，中度富營養(yǎng)的2個(gè)，占7．7％，輕度富營養(yǎng)的8個(gè)，占30．8％。
湖泊污染源分為外源和內(nèi)源，其中外源污染源主要有工業(yè)廢水、生活污水及其他通過地面徑流注入的污染物質(zhì)，內(nèi)源污染源指污染底泥、湖泊養(yǎng)殖及湖泊旅游等。國際經(jīng)濟(jì)合作與開發(fā)組織對水質(zhì)富營養(yǎng)化開展了一系列的研究工作，最后確定氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的輸人和富集是水體發(fā)生富營養(yǎng)化的最主要原因，大約80％的湖泊富營養(yǎng)化是受磷元素的制約，大約10％的湖泊與氮元素有關(guān)，余下10％的湖泊與其他因素有關(guān)。利貝格最小定律指出：植物生長取決于外界提供給它的所需養(yǎng)料中數(shù)量最少的一種。因此多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，磷是控制湖泊藻類生長的主要因素，氮其次。美國與加拿大的科學(xué)家經(jīng)過長達(dá)37a的湖沼學(xué)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)磷是富營養(yǎng)化的限制性因素．得出對內(nèi)陸湖泊富營養(yǎng)化的治理控磷比控氮更為重要的結(jié)論，而環(huán)境因素造成的磷濃度的變化會(huì)通過藻類生物量表現(xiàn)出來，藻的生物量是表征水體富營養(yǎng)化的指標(biāo)之一。由此，水體富營養(yǎng)化過程與氮、磷的含量密切相關(guān)，一般認(rèn)為水體形成富營養(yǎng)化的指標(biāo)是：水體中含氮量大于0．2～0．3mg／L，含磷量大于0．01～0．02mg/L,5d生化需氧量(BOD)大于lOmg／L。在pH7～9的淡水中細(xì)菌總數(shù)達(dá)10個(gè)／mL，標(biāo)志藻類生長的葉綠素a含量大于10ug/l。
目前廣泛采用的富營養(yǎng)化的評價(jià)方法有：特征法、參數(shù)法、營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法、指示生物法、營養(yǎng)度指數(shù)法、評分法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。特征法是根據(jù)湖泊富營養(yǎng)化的生態(tài)環(huán)境因子特征來評價(jià)湖泊營養(yǎng)狀態(tài)的方法，最早是1937年由日本的吉村提出的。參數(shù)法是評價(jià)富營養(yǎng)化最常用的方法。參數(shù)法是根據(jù)湖泊主要的富營養(yǎng)化代表性參數(shù)，對這些參數(shù)進(jìn)行大小分級，把湖泊水質(zhì)劃分為貧、中、富等多個(gè)營養(yǎng)類別。常用的參數(shù)有物理參數(shù)(透明度、水色、照度等)、化學(xué)參數(shù)(溶解氧、N、P、COD等)及生物參數(shù)(葉綠素、浮游植物種數(shù)、多樣性指數(shù)等)。
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