- •Химия воды и микробиология Учебно-методическое пособие к практическим занятиям
- •Введение
- •Химия воды
- •Понятие о растворах. Процесс растворения. Растворимость веществ
- •Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельной работы
- •Количественная характеристика состава раствора
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.3. Электролитическая диссоциация. Степень и константа диссоциации
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.4. Свойства кислот, оснований и солей с точки зрения теории электролитической диссоциации
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.5. Диссоциация воды. Водородный показатель
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.6. Гидролиз солей
- •I. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой
- •II. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой
- •III. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.7. Коллоидные растворы
- •Контрольные вопросы
- •1.8. Окислительно-восстановительные реакции
- •Задачи для самостоятельного решения
- •2. Физические и химические свойства технологических процессов водоподготовки
- •2.1. Физико-химическая характеристика природных вод
- •2.2. Физические, химические, биологические показатели качества воды
- •Физико-химические основы коагулирования примесей воды
- •2.4. Коагулянты и флокулянты применяемые для осветления воды
- •2.5. Обеззараживание воды
- •Хлорирование воды.
- •2.5.2. Озонирование воды
- •2.5.3. Применение сильных окислителей и сорбентов. Осаждение
- •2.6. Характеристика бытовых и производственных сточных вод
- •Тест №1
- •3. Микробиология
- •3.1. Основы общей микробиологии
- •3.2. Морфологическая характеристика отдельных групп микроорганизмов
- •1) Меноидный слой с выступами и бугорками; 2) ликополисахаридный слой; 3) каналы; 4) молекулы белка; 5) плотный гликопептидный слой; 6) цитоплазматическая мембрана
- •8) Капсула; 9) мембрана протопласта.
- •3.3. Питание бактерий
- •3.4. Ферменты
- •3.5. Химический состав бактерий
- •3.6. Участие микроорганизмов в круговороте веществ в природе
- •3.7. Водоросли, грибы, простейшие, коловратки, черви и микробактерии
- •5) Surirella saxonica (образование ауксоспор); 6) Asterionella gracillima; 7) Pleurosigma attenuatum; 8) Didymosphenia geminata
- •3.8. Влияние внешних факторов на микробов
- •Тест №2
- •4. Санитарная микробиология
- •4.1. Санитарно-бактериологические методы анализа воды
- •4.2 Физические и физико-химические показатели состава воды
- •4.3. Химические и биохимические показатели
- •Примеси в коллоидном и твердом состояниях
- •Общая минерализация и общая загрязненность воды
- •Примеси в растворенном и коллоидном состояниях
- •Щелочность. Углекислотное равновесие воды
- •Тест №3
- •4.4. Индикаторная роль бактерий группы кишечной палочки
- •5. Биологические факторы самоочищения водоемов
- •6. Вредная деятельность микроорганизмов в системах водоснабжения
- •Тест №4
- •7. Сточные воды и методы их очистки
- •7.1. Очистные сооружения
- •11) Песчаные фильтры; 12) хлораторная; 13) контактный резервуар.
- •7.2. Сооружения механической очистки
- •7.3. Сооружения для биологической очистки.
- •7.4. Аэробные процессы очистки сточных вод
- •7.5. Анаэробные процессы очистки сточных вод
- •7.6. Биологические пруды
- •Тест № 5
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Химия воды и микробиология Учебно-методическое пособие к практическим занятиям
3.5. Химический состав бактерий
Большую часть микроорганизмов составляет вода (в среднем до 80-85 %). Клетки всех микроорганизмов имеют идентичный химический состав и содержат белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды. При анализе биомассы микроорганизмов обнаружены: углерод, азот, кислород и водород. Эти элементы составляют 90-97 % в пересчете на сухое вещество. На долю других необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов элементов и т.д. приходится 3-10 % состава клеточного вещества.
В микробной клетке в очень малых количествах кроме приведенных содержатся и другие элементы.
Минеральные элементы в микробной клетке играют роль активизаторов различных ферментов.
Все необходимые вещества микроорганизмы получают из окружающей среды вместе с питанием. Для жизнедеятельности микроорганизмов необходимы различные витамины, которые способствуют энергетическим процессам и синтезу содержимого в клетке.
3.6. Участие микроорганизмов в круговороте веществ в природе
Для построения своего тела микроорганизмы активно используют углерод из различных соединений. Под влиянием гнилостных бактерий происходит биохимический распад белков – гниение. Данный процесс может происходить в аэробных и анаэробных условиях. В процессе гниения происходит выделение резко пахнущих веществ: аммиака, сероводорода, скатола, индола, меркаптанов и др. (рис. 13).
Данный процесс не всегда заканчивается образованием этих веществ. Так, на очистных сооружениях происходит минерализация органических веществ, по более глубокой схеме с образованием продуктов, не обладающих неприятным запахом.
Азот, входящий в состав белков, используется микроорганизмами в виде промежуточного продукта распада (аминокислоты) и в форме конечного продукта – солей аммония для вторичного синтеза протеинов.
Рис. 13. Химические формулы некоторых веществ,
выделяющихся в процессе гниения белков
М очевина C = O является продуктом белкового обмена в животном
организме. Под влиянием микроорганизмов в канализационной сети происходит гидролиз мочевины:
.
Данный процесс идет как в аэробных, так и в анаэробных условиях.
Образовавшаяся соль карбонат аммония подвергается гидролизу:
+ .
В процессе нитрификации азот аммонийных солей окисляется в азотистокислые соли (нитриты) и азотнокислые (нитраты). Процесс идет в две стадии под влиянием двух типов микроорганизмов. Первая фаза идет под влиянием нитритных бактерий:
.
Вторая фаза – окисление нитритов в нитрате, осуществляется под действием нитритных бактерий:
.
Существуют микроорганизмы, вызывающие процесс денитрификации, т.е. восстановление азотнокислых солей до газообразного азота. Схематически процесс денитрификации можно записать уравнением
.
Из вышеизложенного становится понятно значение микроорганизмов в круговороте веществ в природе. На рис 12 (а, б) представлены схемы круговорота углерода (а) и азота (б) в природе.
а |
б |
Рис.14. Круговорот углерода (а) и азота (б) в природе