2718
.pdfдля этого потребуется: а) негашеной извести (г); б) сточной воды щелочности 5 мг-экв/л (м3)?
Решение. Рассчитаем количество эквивалентов ионов водорода, содержащихся в 12 м3 воды: 10 · 12 · 103 = 120 · 103 мг-экв = = 120 г-экв. Такое же количество эквивалентов щелочности потребуется для нейтрализации исходной сточной воды.
а) При использовании негашеной извести CaO:
Mэ(CaO) = 28 г/г-экв, m(CaO) = 28 · 120 = 3360 г.
б) При использовании щелочной сточной воды – взаимная нейтрализация кислых и щелочных стоков:
120 · 103 / 5 = 24 · 103 л = 24 м3 – потребуется такой объем щелочной сточной воды.
Задачи
129.Океаническая вода ведет себя как буферный раствор при поступлении в нее щелочных или кислотных вод. Опишите процессы, ответственные за буферное действие воды, учитывая, что над водой в воздухе содержится диоксид углерода, а в морских осадках имеется карбонат кальция.
130.В сточных водах сельскохозяйственных полей могут присутствовать различные пестициды, например, пентахлорфенол, известный как фунгицид, 4-хлор-2-метилфеноксиуксусная кислота и α,α-дихлорпропионовая кислота – гербициды, 1,2- дибром-3-хлорпропан и 1,2-дибромэтан – нематоциды. Напишите структурные формулы этих соединений и охарактеризуйте их применение в качестве определенного класса пестицида.
131.Считают, что форель водится только в чистых холодных водах. Однако она может переносить и загрязненные, и достаточно теплые воды в том случае, если происходит бурное перемешивание воды. Индикатором какого вещества, растворенного в воде
иявляющегося одним из химических показателей чистой воды, является форель?
41
132. С помощью каких качественных реакций можно распознать наличие в сточной воде следующих ионов: а) OH–; б) SO42–;
в) Cl–; г) S2–; д) H+; е) Al3+; ж) NH4+; з) Fe2+ и Fe3+; и) Ca2+? Воз-
можно ли использование этих реакций для удаления вышеперечисленных ионов из сточной воды? Приведите соответствующие уравнения процессов, назовите реагенты и укажите условия протекания реакций.
133.Отстаивание применяют для разделения смесей, если компоненты обладают различием: а) в плотности; б) растворимости; в) окраске; г) агрегатном состоянии.
134.Какие методы используются для удаления из сточных вод твердых примесей: а) отстаивание и коагуляция; б) коагуляция с последующим фильтрованием; в) фильтрование; г) отстаивание, коагуляция с последующим фильтрованием.
135.Какие методы используются для удаления из сточных вод малорастворимых органических примесей: а) конденсация; б) отстаивание с последующим фильтрованием через фильтры из песка, активированного угля; в) экстракция; г) седиментация.
136.Что можно использовать для очистки сточных вод от фенола: а) кристаллизацию; б) фильтрование; в) водяной пар; г) катионитовый фильтр.
137.Дезактивацию воды производят для удаления из нее:
а) радиоактивных веществ; б) хлора; в) углекислого газа; г) патогенных микроорганизмов.
138.Для чего при перегонке воды в лаборатории к ней прибавляют раствор перманганата калия?
139.При посещении плавательного бассейна от каждого человека в воду попадает около 3 г органических веществ. Какой способ очистки воды Вы предложите? Сколько потребуется окислителя (какого?) на одного посетителя бассейна?
42
140.В одном из европейских озер была запрещена ловля рыбы из-за того, что в 1 кг мякоти рыбы содержание ртути составляло 1–10 мг. Озеро стали обрабатывать небольшими количествами также очень вредного селенида натрия. В результате через несколько лет содержание ртути в рыбе уменьшилось почти в 2 раза без заражения рыбы селеном. Объясните, почему был выбран такой способ обеззараживания озера? Какие следовало соблюдать предосторожности, чтобы не загрязнить озеро селеном?
141.В 2 л сточной воды содержится 0,21 мг фенола. Какое количество фенола останется в воде после экстракции его 200 мл бутилацетата, если процесс производить: а) однократно всем количеством бутилацетата; б) десятикратно порциями по 20 мл бутилацетата? Что можно сказать о степени очистки воды от фено-
ла в обоих случаях? Коэффициент распределения фенола К = Сорг / Св = 52, ПДК фенола в воде 2 · 10–3 мг/л.
Модуль 4. МИКРОБИОЛОГИЯ ВОДЫ (10 баллов)
4.1. Морфология и физиология микроорганизмов
Основные этапы развития общей микробиологии как науки. Микрофлора и микрофауна воды: ультрамикробы, бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли, простейшие, коловратки. Размеры и строение ультрамикробов – вирусов и бактериофагов. Бактерии, их формы: кокки (микрококки, диплококки, стрептококки, стафилококки), цилиндрические, извитые (вибрионы, спириллы, спирохеты). Нитчатые формы бактерий. Строение бактериальной клетки: оболочка, протоплазма, ядро. Спорообразование бактерий. Систематика бактерий: вид, род, группы. Мицелярное строение актиномицетов и грибов. Сине-зеленые, зеленые и диатомовые водоросли, их состав, питание и размножение. Классы простейших, населяющих водоемы: саркодовые (амебы, солнечники, фораминиферы, радиолярии), жгутиковые, инфузории.
43
Физиология микроорганизмов. Основные процессы жизнедеятельности микроорганизмов: питание, дыхание, размножение. Разновидности микроорганизмов в зависимости от способа питания: автотрофные, гетеротрофные (сапрофиты), паратрофные (паразиты). Процессы метаболизма микроорганизмов – конструктивный и энергетический обмен. Роль ферментов в протекании биохимических реакций. Ферон и агон как составные части фермента. Механизм действия ферментов. Разновидности ферментов: гидролазы, оксиредуктазы, трансферазы, лиазы, лигазы. Разновидности микроорганизмов по способу получения энергии – фототрофы и хемотрофы. Аккумулирование энергии в клетках микроорганизмов. Аэробный и анаэробный способ дыхания микроорганизмов. Влияние факторов внешней среды: влажность, температура, свет, солевой состав и активная реакция среды на развитие микроорганизмов. Типы взаимодействий между различными группами микроорганизмов: симбиоз, метабиоз, антагонизм, паразитизм.
Задачи
142.Вирусы имеют размеры в пределах: а) 0,8–3 мкм; б) 10– 300 нм; в) 0,5–10 Ǻ; г) 5–20 мкм.
143.Бактерии, имеющие шаровидную форму, называются: а) вибрионы; б) кокки; в) спириллы; г) спирохеты.
144.Колонии шаровидных бактерий в форме гроздей называются: а) стрептококки; б) диплококки; в) стафилококки; г) сарцины.
145. Бактерии передвигаются при помощи: а) жгутиков; б) ресничек; в) пилей; г) фимбрий; д) скольжения по поверхности.
146. Бактерии размножаются: а) спорами; б) гаметами; в) делением клетки пополам; г) множественным делением клетки; д) почкованием; е) а + б; ж) в + д.
44
147.Способностью образовывать споры обладают бактерии: а) все формы; б) палочковидные; в) шаровидные; г) спирохеты; д) б + в; е) б + в + г.
148.Низшие грибы образованы: а) многоклеточным мицелием; б) неклеточным мицелием; в) зачатками мицелия – тонкие безъядерные нити; г) а + б + в; д) б + в.
149.Автотрофные микроорганизмы принимают участие в реакциях: а) синтеза неорганических веществ; б) синтеза органических веществ; в) разложения неорганических веществ; г) разложения органических веществ.
150.Процесс окисления минеральных соединений бактериями, используемый для получения энергии, – это: а) биосинтез; б) фотосинтез; в) хемосинтез.
151.Сапрофиты – это микроорганизмы, которые: а) живут внутри другого организма; б) потребляют один вид пищи; в) питаются мертвым и разлагающимся органическим материалом; г) вызывают различные инфекционные заболевания.
152.Гетеротрофные микроорганизмы принимают участие в реакциях: а) синтеза неорганических веществ; б) синтеза органических веществ; в) разложения неорганических веществ; г) разложения органических веществ.
153.Лигазы относятся к классу ферментов, которые катализируют: а) окислительно-восстановительные реакции; б) распад органических соединений; в) синтез органических соединений; г) реакции гидролиза.
154.В качестве аккумулятора энергии в клетках микроорганизмов образуются молекулы: а) АТФ; б) АДФ; в) РНК; г) ДНК.
155.В ядре клетки микроорганизма осуществляется: а) фотосинтез; б) синтез белка; в) синтез АТФ; г) синтез ДНК и РНК.
156.Процесс, осуществляющий движение веществ в клетке против градиента концентрации, называется: а) диффузия; б) ос-
45
мос; в) активный транспорт; г) пассивный (облегченный) транспорт.
157.По способу питания грибы являются: а) только гетеротрофами; б) гетеро- и автотрофами; в) миксотрофами; г) только автотрофами.
158.Хлорофилл в реакциях фотосинтеза принимает участие в качестве: а) исходного реагента; б) конечного продукта реакции; в) фермента; г) среды для протекания реакции.
159.Суммарное уравнение фотосинтеза часто выражают в
виде: 6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2. Выделяющийся в процессе кислород образуется: а) только из углекислого газа; б) только из воды; в) как из углекислого газа, так и из воды.
160.Сообщество организмов, основанное на обоюдной пользе, когда два вида создают друг другу благоприятную среду для развития, называется: а) симбиоз; б) метабиоз; в) паразитизм; г) антибиоз.
161.Жиры и углеводы окисляются микроорганизмами в воде обычно при температуре 10–25 °С, а без их участия окисление происходит при 450–500 °С. Объясните причины этого явления.
4.2. Санитарная микробиология воды
Биоценозы природных водоемов. Полезные и вредные микробы. Санитарно-показательные микроорганизмы воды: кишечная палочка, термофильные микробы, бактериофаги, планктон и бентос, высшая водная растительность. Патогенные микроорганизмы и основные пути распространения инфекции. Значение са- нитарно-технических сооружений в борьбе с водными эпидемиями. Индикаторная роль кишечной палочки. Санитарнобактериологический анализ воды. Определение микробного числа, коли-титра, коли-индекса. Оценка качества воды по данным санитарно-бактериологического анализа. Категории биологических загрязнений сточных вод и их значение для оценки эпиде-
46
миологической опасности сточных вод. Характер и источники загрязнения водоемов. Зоны сапробности: полисапробная, мезосапробная, олигосапробная, катаробная – их применение для оценки степени загрязнения водоемов. Процессы самоочищения водоемов.
Пример 1. Сточную воду разбавили в 10 раз. Два объема разбавленной воды – 100 мл и 200 мл – пропустили через мембранные фильтры. На фильтрах в питательной среде выросло соответственно 3 и 5 колоний кишечной палочки. Определите колииндекс и коли-титр сточной воды.
Решение. Коли-индекс – число бактерий кишечной палочки в 1 л воды, коли-титр – наименьший объем воды (мл), содержащий одну кишечную палочку. Если микробиологический анализ воды производился в серии параллельных измерений, то коли-индекс определяют, учитывая весь объем анализируемой воды. Суммарный объем разбавленной воды: 100 + 200 = 300 мл, в нем обнаружено 3 + 5 = 8 колоний кишечной палочки. Пересчитывая на 1 л разбавленной воды и учитывая фактор разбавления 10, определяем для исходной сточной воды коли-индекс:
(8 · 1000 / 300) · 10 = 267.
Соответственно коли-титр:
1000 / 267 = 3,7 мл.
Задачи
162.Бактериофагами являются: а) патогенные микроорганизмы; б) патогенные вирусы растений; в) паразитические бактерии; г) гетеротрофные микроорганизмы; д) вирусы бактерий.
163.Места обитания простейших: а) водоемы, почва и организмы животных; б) морские и пресные водоемы и организмы животных; в) водоемы и почва; г) организмы животных.
47
164.Возбудители каких опасных инфекционных заболеваний могут передаваться через воду? Какую роль играют санитарнотехнические сооружения в борьбе с водными эпидемиями?
165.Заражение болезнетворными бактериями происходит: а) при контакте с больными животными и людьми; б) капельновоздушным путем; в) через продукты, содержащие болезнетворные бактерии; г) а + б + в.
166.Коли-титром называется: а) общее содержание микробов
в1 см3 воды; б) наименьший объем воды, в котором содержится одна кишечная палочка; в) количество кишечных палочек в 1 л воды; г) общее содержание микробов в 1 л воды.
167.Через мембранный фильтр было пропущено 250 мл воды. В питательной среде на фильтре выросло 8 колоний кишечной палочки. Определите коли-индекс и коли-титр.
168.На четырех фильтрах после прохождения через каждый 50 мл воды выросло 5, 2, 2, 3 колоний кишечной палочки. Определите коли-индекс и коли-титр.
169.Объемы 200 мл, 100 мл, 50 мл воды пропустили через фильтры, и после посева в питательной среде были обнаружены следующие количества колоний кишечной палочки: сплошной рост; 20; 7. Чему равен коли-индекс и коли-титр?
170.Исследуемую воду разбавили дистиллированной водой в 5 раз. Две пробы – 50 мл исследуемой и 100 мл разбавленной воды пропустили через фильтры, и после посева в питательной среде выросло соответственно 8 и 3 колоний кишечной палочки. Определите коли-индекс и коли-титр исследуемой воды.
171.10 мл сточной воды смешали с 990 мл дистиллированной воды. Три порции полученной смеси – 300 мл, 100 мл, 10 мл пропустили через фильтры и после посева в питательной среде подсчитали следующие количества выросших колоний кишечной
48
палочки: 6; 1; нет. Определите коли-индекс и коли-титр разбавленной и сточной воды.
172.При посеве 1 мл воды, предварительно разбавленной в 10 раз, в питательной среде выросло 75 колоний бактерий. Чему равно микробное число исходной воды?
173.1 мл природной воды смешали с 49 мл дистиллированной воды, затем 1 мл смеси поместили в питательную среду. Выросло 40 колоний бактерий. Определите микробное число исходной природной воды.
174.Объясните, чем полифосфаты моющих средств опасны для водных экосистем.
175.Патогенными называются микроорганизмы: а) вызывающие заболевания живых организмов; б) живущие на теле других организмов или внутри их; в) вызывающие гниение пищевых продуктов.
176.Дайте характеристику зон сапробности естественных водоемов.
4.3.Роль микроорганизмов в процессах очистки сточных вод
Жизнедеятельность микроорганизмов на водопроводных очистных сооружениях, микробиологические обрастания в трубах и сооружениях. Общий характер микробиологических процессов. Связь окислительно-восстановительного потенциала с числом бактерий в сточной жидкости и интенсивностью микробиологических процессов.
Аэробные процессы окисления органических веществ. Составляющие стадии процесса: предварительная – ферментативный гидролиз и основная – биохимическое окисление. Процессы окисления различных органических веществ: углеводов, жиров, органических кислот, углеводородов, азотосодержащих соединений. Процессы аммонификации и различные виды дезаминирования: прямое, окислительное, восстановительное. Нитрифика-
49
ция. Разложение и превращение органических веществ, содержащих серу и фосфор. Окисление загрязнителей сточных вод аэробными микроорганизмами в естественных условиях: биологические пруды, поля орошения, поля фильтрации – и на искусственных очистных сооружениях: аэротенках, био- и аэрофильтрах. Их основные биоценозы. Роль фотосинтеза водорослей, фагоцитарная функция простейших, механическая и биохимическая функция червей.
Анаэробные процессы разложения органических веществ. Различные виды брожения: масляно-кислое, метановое. Мезофильные и термофильные условия брожения. Разложение углеводов, пектиновых веществ, жиров, органических кислот, спиртов, азотосодержащих соединений в анаэробных условиях, конечные продукты распада. Процесс денитрификации. Биохимические процессы, протекающие при разложении осадка сточных вод в различных очистных сооружениях – септиктенке, двухъярусном отстойнике, метантенке. Практическое использование биохимических процессов твердой фазы городских сточных вод. Санитарная характеристика различных видов утилизации сброженного осадка.
Задачи
177.Какой вред причиняют микробиологические обрастания
втрубах и сооружениях? Какие мероприятия проводятся по борьбе с обрастаниями?
178.Нуклеотид состоит из: а) глицерина и высших карбоновых кислот; б) азотистого гетероциклического основания; в) уг-
левода, фосфатной группы и азотосодержащего соединения; г) углеводо-фосфатного остова.
179. Фруктоза входит в состав: а) гликогена; б) РНК; в) ДНК; г) лактозы; д) сахарозы.
50