Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Роль микроорганизмов в циклах серы и железа.
Сера поступает на земную поверхность в результате вулканической деятельности в виде SO2, SO3, H2S, кроме того, воды некоторых источников содержат сероводород. Но основную роль в круговороте серы играют биологические процессы, вызываемые микроорганизмами при разложении растительных и животных остатков. При гниении белков, в составе которых имеются содержащие серу аминокислоты (цистин, цистеин, метионин), и разложении растительных эфирных масел образуется сероводород и немного меркаптана. Сероводород образуется также при восстановлении солей серной, сернистой и серноватистой кислот сульфатвосстанавливающими (десульфофицирующими) бактериями. Сероводород сам по себе не усваивается растениями, а следовательно, и животными, напротив, он ядовит для них. Особая группа серобактерий окисляет сероводород. В результате этого окисления образуются сернокислые соли. Сернокислые соли хорошо усваиваются растениями. В растениях сера этих солей вновь идет на синтез соединений, содержащих серу. Таким образом, в круговороте серы принимают участие, с одной стороны, аммонифицирующие бактерии (рассмотренные нами в круговороте азота) и сульфатредуцирующие бактерии, освобождающие сероводород из соединений, и, с другой стороны, серобактерии, окисляющие сероводород. Серобактерии разделяются на две группы: бесцветные и окрашенные пурпурные. К бесцветным формам относятся в основном: 1) различные виды Beggiatoa - свободноплавающие длинные нити, состоящие из отдельных клеток. Среди них имеются самые крупные по размерам из всех бактерий; 2) различные виды Thiothrix - неподвижные длинные нити, прикрепленные одним концом к подводным предметам; 3) ряд видов одноклеточных бактерий - Thiophysa и др. Все они автотрофы. Образующуюся серу они откладывают внутри клетки. В природных условиях они находятся только там, где постоянно образуется сероводород и имеется свободный доступ кислорода. Для развития серобактерий наиболее благоприятное давление кислорода соответствует 15 мм рт. ст. (давление воздуха 75 мм рт. ст.), а давление сероводорода 0,8 мм рт. ст. Поэтому они развиваются не на поверхности воды, а на некоторой глубине, где образуется так называемая бактериальная пластинка, в которой происходит движение этих бактерий вверх для получения кислорода и вниз для получения сероводорода. В Черном море такой слой бактерий расположен на глубине 200 м.
Серобактерии окисляют сероводород в два приема. Сначала окисляют его до серы, капельки которой отлагаются в протоплазме клеток как запасной энергетический материал. При недостатке сероводорода в среде происходит постепенное окисление запасенной серы в серную кислоту, которая нейтрализуется бикарбонатами клетки и выводится наружу в виде сернокислой соли S2+3О2+2Н2О=2H2SО4+294 ккал. Пурпурные серобактерии имеют в клетке пигмент бактериопурпурин, придающий им разных оттенков красную окраску, и фотосинтезирующий пигмент бактериохлорофилл. Спектры поглощения этого пигмента и хлорофилла различны. При фотосинтезе у них и у зеленых бактерий не происходит образования кислорода, так как донатором водорода является сероводород, а не вода. Такой тип фотосинтеза называется фоторедукцией. Фотосинтез у пурпурных бактерий происходит в анаэробных условиях. Он может быть представлен таким уравнением: 2СО2+H2S+2Н2О+свет→2/6С6Н12О6+H2SО4. Серобактерии широко распространены в природе, они находятся в серных источниках, в спокойных застойных водах, в почве, илах. Серобактерии - автотрофы, ассимилируют СО2, используя энергию окисления восстановленных соединений серы. К бесцветным серобактериям относятся также тионовые бактерии. Сюда относятся Thiobacillus thioparus, Thiobacillus thoxydans и др. Кроме серы и сероводорода они окисляют и тиосоединения (Na2S2О3, Na3S4O6). Они также автотрофы, находятся в пресных и соленых водоемах, в почвах. Наряду с бактериями, окисляющими сероводород до серной кислоты, существуют бактерии, восстанавливающие соли серной кислоты до сероводорода, - десульфурирующие бактерии. Восстановление сульфатов идет при сопряженном окислении органических соединений и имеет энергетическое значение. Эти бактерии - строгие анаэробы и гетеротрофы. Как источник углерода они используют углеводы, органические кислоты, жиры, различные углеводороды нефти, нефть, нафталин и пр. Они могут являться причиной больших потерь нефтепродуктов. Сульфаты, теряя кислород, восстанавливаются до сероводорода:
С6Н12О6+3H2SО4=6СО2+6Н2О+3H2S+42 ккал. Восстановительные процессы, вызываемые серобактериями, могут достигать в природе огромных размеров. Так, например, вода Черного моря на глубине ниже 200 м содержит столь значительное количество сероводорода, возрастающее с глубиной, что жизнь глубже 200 м совсем прекращается. Если накопление сероводорода будет происходить в залитой водой почве, то жизнь растений и животных на ней станет невозможной. Сульфатвосстанавливающие микробы играют главную роль в образовании целебной серной грязи многих озер (Тимбуканское около Пятигорска), черноморских лиманов (Одесса, Евпатория). Эти бактерии, выделяя сероводород, образуют черную массу коллоидного гидрата сернистого железа, который пропитывает ил водоема. Они же вызывают коррозию железа, переводя его в сернистое железо, чем повреждают трубы орошения и канализации. Серобактерии принимают участие в биологическом очищении сточных вод, органических отбросов и являются показателями резкого загрязнения воды и почвы в населенных пунктах. В природе очень широко распространены процессы окисления закисных солей железа и марганца, растворимых в воде, в окисные соединения, нерастворимые в воде. Этот процесс осуществляется особой специфической группой бактерий, называемых железобактериями. Физиологию их хорошо изучил С. Н. Виноградский (1888). Наиболее важное значение в этом процессе имеют следующие группы бактерий: 1. Нитевидные бактерии - Leptothrix, Crenothrix и др. Клетки их покрыты общим слизистым влагалищем. Образовавшийся гидрат окиси железа откладывается у них во влагалищах в очень большом количестве, так что поперечник влагалища во много раз превышает поперечник бактерии. 2. Одноклеточные железобактерии - Gallionella, Spirophyllum и др. Окисление закиси железа происходит внутри клетки, а откладывается окись железа снаружи ее. Выпуклой стороной клетка поглощает из воды закисную соль железа, а вогнутой стороной выделяет гидрат окиси. Железобактерии - аэробы, автотрофы. Углерод они усваивают из углекислоты. Энергию для усвоения углекислоты и для всей своей жизнедеятельности получают путем окисления закисного железа по уравнению: 2FeCО3+3Н2О+1/2О2=2Fe(ОН)3+2СО2+29 ккал. На построение 1 г своего тела им надо окислить 279 г закисного железа с образованием 534 г гидрата окиси железа. Отсюда видно, какое большое количество окиси железа они должны производить. Отмершие железобактерии, нагруженные окисью железа, падают на дно, постепенно уплотняются, и в конце концов образуется озерная, болотная руда. Железобактерии как бы собирают в одно место рассеянные в воде по крупицам железо и всегдашний спутник железа - марганец в железные и марганцевые конкреции, скопления которых образуют болотные руды. Железобактерии чаще всего находятся в болотах, озерах, прудах, реках, а также в железистых источниках. Воды в них постоянно содержат растворимые соли закиси железа. При размножении железобактерий Crenothrix polyspora в водопроводных трубах наблюдались случаи закупорки их просвета. Микрофлора воздуха. Воздух как среда обитания для микроорганизмов менее благоприятен, чем почва и вода, так как в нем не содержится или содержится очень мало питательных веществ, необходимых для размножения микроорганизмов. Кроме того, на них сильнее действуют такие неблагоприятные факторы, как высушивание и ультрафиолетовые лучи солнечного света. Тем не менее, попадая в воздух, многие микроорганизмы могут сохраняться в нем более или менее длительное время. Воздух особенно загрязнен вблизи земной поверхности, а с высотой он становится все более чистым. На степень загрязнения воздуха микробами влияют и климато-географические условия. Больше всего микробов в атмосфере содержится летом, меньше всего — зимой. Главным источником загрязнения воздуха является почва, в меньшей степени — вода.
В воздухе в естественных условиях обнаруживаются сотни видов сапрофитных микроорганизмов, представленных кокками (в том числе сардинами), споровыми бактериями и грибами, отличающимися большой устойчивостью к высушиванию и к другим неблагоприятным воздействиям внешней среды, например действию солнечных лучей. Нужно различать воздух открытых пространств (он относительно чист, так как сказывается действие солнечных лучей, высушивания и других факторов) и воздух закрытых помещений. В последних факторы самоочищения действуют слабее, поэтому и загрязненность может быть значительно больше. В воздухе закрытых помещений, особенно если они плохо проветриваются, накапливается микрофлора, выделяемая через дыхательные пути человека. Патогенные микроорганизмы попадают в воздух из мокроты и слюны при кашле, разговоре и чихании. Даже здоровый человек при каждом акте чихания выделяет в воздух 10 000-20 000 микробных тел, а больной — иногда во много раз больше. Заслуга выяснения механизма передачи возбудителей заболеваний через воздух принадлежит П. Н. Лащенкову. Он одним из первых установил, что при чихании, кашле и разговоре в воздух выбрасывается множество капелек жидкости, внутри которых содержатся микроорганизмы. Особенно важно, что эти мельчайшие капельки могут часами удерживаться в воздухе во взвешенном состоянии, т. е. образуют стойкие аэрозоли. В этих капельках за счет влаги микроорганизмы выживают дольше. Таким воздушно-капельным способом происходит заражение многими острыми респираторными заболеваниями, в том числе гриппом и корью, а также коклюшем, дифтерией, легочной чумой и т. д. Этот путь распространения возбудителей — одна из основных причин развития не только эпидемий, но и крупных пандемий гриппа, а в прошлом и легочной чумы.
Помимо капельного способа, распространение патогенных микробов через воздух может осуществляться «пылевым» путем. Находящиеся в выделениях больных (мокроте, слизи и т. п.) микроорганизмы окружены белковым субстратом, поэтому они более устойчивы к высыханию и другим факторам. Когда такие капли высыхают, они превращаются в своеобразную бактериальную пыль (внутри белкового субстрата сохраняются и выживают многие патогенные бактерии). Частички бактериальной пыли имеют обычно диаметр от 1 до 100 мкм. У частиц диаметром более 100 мкм сила тяжести превышает сопротивление воздуха, и они быстро оседают. Скорость переноса бактериальной пыли зависит от интенсивности сил воздушных перемещений. Пылевой путь играет особенно важную роль в эпидемиологии туберкулеза, дифтерии, туляремии и других заболеваний. Узнать подробнее об этих заболеваниях и методах лечения вам помогут объявления от google adsense. Количество микробов в воздухе варьирует в больших диапазонах — от нескольких бактерий до десятков тысяч их в 1 кубометре. В 1 г пыли может содержаться до 1 млн бактерий. Большое значение имеет чистота воздуха в операционных, реанимационных и перевязочных отделениях хирургических госпиталей. Общее количество микробов в операционной до операции не должно превышать 500 в 1 кубометре, а после операции - 1000 в 1 кубометре. Для исследования микрофлоры воздуха используют различные методы: седиментационный (метод Коха), фильтрационный (воздух продувают через воду) и методы, основанные на принципе ударного действия воздушной струи с использованием специальных приборов. Последние методы наиболее надежны, так как позволяют точно определить количественное загрязнение воздуха микроорганизмами и изучить их видовой состав. В настоящее время в биотехнологической промышленности широко используются различные микробы-продуценты, в том числе генетически модифицированные формы их. Поскольку эта технология связана с неизбежными периодическими выпусками (интродукциями) в открытую систему (воздух, вода, почва) генетически измененных форм микроорганизмов, возникает важный вопрос об их дальнейшей судьбе и о возможном влиянии на биосферу и человечество. Несомненно, этот вопрос как часть общего вопроса охраны окружающей среды должен решаться в глобальном плане. В воздухе всегда содержится то или иное количество микроорганизмов. При помощи воздуха происходит их распространение. Воздушным путем могут распространяться патогенные микробы, вызывающие болезни растений животных и человека.
Микрофлора воды. Природные воды представляют собой среду, в которой микроорганизмы могут размножаться. Интенсивность размножения микробов в воде зависит от ряда факторов и в первую очередь от наличия в ней пищи. Природные воды всегда содержат в большем или меньшем количестве растворенные органические и минеральные вещества, которые могут быть использованы микроорганизмами в процессе питания. Количественный и качественный состав микрофлоры различных природных вод разнообразен. Состав микрофлоры подземных вод (артезианской, ключевой и др.) зависит главным образом от глубины залегания водоносного слоя, характера грунта и почвы. Артезианские воды, находящиеся на больших глубинах, содержат очень мало микроорганизмов. Подземные воды, добываемые через обычные колодцы из неглубоких водоносных слоев, куда могут просачиваться поверхностные загрязнения, содержат обычно значительные количества бактерий, среди которых могут быть и болезнетворные. Чем выше расположены грунтовые воды, тем обильнее их микрофлора. Поверхностные воды, т. е. воды открытых водоемов (рек, озер, водохранилищ, прудов и т. п.), отличаются большим разнообразием и непостоянством химического состава и состава микрофлоры. Эти воды загрязняются остатками растений, промышленными и бытовыми отбросами. Загрязнения попадают в водоемы главным образом с дождевыми потоками и со сточными водами промышленных производств. Вместе с различными органическими и минеральными загрязнениями в водоемы вносится масса микроорганизмов, среди которых могут попадать патогенные. Возбудители кишечных инфекций и другие патогенные бактерии в воде длительно сохраняются вирулентными. Так, возбудитель брюшного тифа сохраняется в водопроводной воде 2— 93 дня, дизентерии—15—27, а холеры — 4—28 дней. В речной воде возбудители этих заболеваний сохраняют жизнеспособность в течение соответственно 4—183 дней, 12—90 и 1 — 90 дней. Во льду также в течение нескольких недель остаются жизнеспособными бактерии коли-тифозной группы. Состав и количество микробов открытого водоема зависят от химического состава воды, заселенности прибрежных районов, времени года и других причин. В чистых водоемах до 80% всей аэробной сапрофитной микрофлоры приходится на долю кокковых форм бактерий, остальные — преимущественно бесспоровые палочковидные бактерии. В реке, протекающей в районе крупных населенных пунктов или промышленных предприятий, вода может содержать сотни тысяч и миллионы бактерий в 1 см3, а выше этих пунктов — всего лишь сотни или тысячи бактерий. В воде прибрежной зоны водоемов, особенно стоячих, микроорганизмов больше, чем вдали от берегов. Больше микроорганизмов содержится также в поверхностных слоях воды, но особенно много их в иле, главным образом в его верхнем слое, где образуется как бы пленка из бактерий, играющая большую роль в процессах превращения веществ в водоеме. Сильно возрастает число бактерий в открытых водоемах во время весеннего половодья или после обильных дождей. Среди водных организмов есть такие, массовое развитие которых может принести значительный вред. Бурное развитие микроскопических водорослей обусловливает «цветение» водоемов. Даже при небольшом цветении резко ухудшаются органолептнческие свойства воды, осложняется работа фильтров на водопроводных станциях. Массовое развитие некоторых видов сине-зеленых водорослей может служить причиной падежа скота, отравления рыбы, заболеваний людей. Промышленные предприятия, используя воду в технологических процессах, предъявляют определенные требования к ее физическим свойствам и химическому составу, специфические для разных производств. Пищевая промышленность предъявляет к воде особые требования, Важное значение имеет не только химический состав воды, но и характер ее микробного населения. Вода непосредственно входит в состав ряда продуктов (напитков, бульонов, соусов и др.)- Ее употребляют также для мойки перерабатываемого пищевого сырья, аппаратуры, тары и т. п. Использование воды с большим количеством микробов приводит к чрезмерному обсеменению ими продуктов. В связи с этим вода, применяемая в пищевой промышленности и на предприятиях общественного питания, как и питьевая вода, должна соответствовать определенным санитарно-гигиеническим требованиям. Питьевая вода по составу и свойствам должна быть безопасной в эпидемическом отношении, безвредной по химическому составу и иметь хорошие органолептические свойства. Качество питьевой воды, подаваемой централизованными хозяйственно-питьевыми системами водоснабжения и водопроводами, оценивается комплексом химических, органолептических и бактериологических показателей. Общее число бактерий не должно превышать 100 клеток в 1 см3, количество кишечных палочек (коли-индекс) должно быть не более трех в 1 л, а коли-титр—-не менее 300 см3; при этом учитывают все разновидности бактерий группы кишечной палочки (ГОСТ 2874—73). Вода колодцев и открытых водоемов признается доброкачественной при коли-индексе не более 10 (коли-титр— не менее 100 см3), общее число бактерий должно быть не более 1000 в 1 см3. В качестве источников водоснабжения используются открытые водоемы (реки, водохранилища) и подземные (артезианские) воды. К водоисточникам предъявляют определенные требования. Вода их оценивается также по химическим, органолептическим, санитарно-бактериологическим показателям, в зависимости от которых устанавливают методы обработки (очистки) и обеззараживания воды. По степени микробного загрязнения различают три зоны водоема: 1) полисапробная зона — наиболее сильно загрязненная; 2) мезосапробная зона — умеренно загрязненная вода, в которой активно идет процесс минерализации органических веществс интенсивными процессами окисления и нитрификации. Содержание микроорганизмов в 1 мл воды составляет сотни тысяч клеток бактерий, кишечных палочек значительно меньше; 3) олигосапробная зона — зона чистой воды, содержащей в 1 мл десятки или сотни клеток, не более. В 1 л этой воды кишечная палочка отсутствует или выделяется несколько ее клеток. Это указывает на то, что самоочищение воды закончилось. Микрофлора почвы. Почва состоит из минеральных и органических соединений. Она – продукт жизнедеятельности микроорганизмов, осуществляюших процесс её формирования, самоочищения, круговорота азота, углерода, серы и железа в природе. Микроорганизмы почвы фиксируют азот из воздуха (около 100 млн т ежегодно), образуют гумус почвы и высвобождают питательные вещества для растений, выполняют санитарную функцию почвы.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 1013; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.21.127.68 (0.026 с.) |