草履虫

第21届创新大赛获奖作品1(下)

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李力

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草履虫净化生活污水能力的研究及其实用价值分析(下)

——第二十一届全国青少年科技创新大赛三等奖作品1

二、结果与分析

2.1 草履虫在污水治理中的应用

在水体污染的治理中，微生物起着十分重要的作用。通常，我们对微生物采取两种相反的方法。一方面对有害微生物予以消灭或控制；另一方面对有益微生物予以利用。利用微生物的代谢作用使有机污染物降解成CO2和水或转化为无害的物质[3]。废水处理、废气处理和固体废物处理中都有生物处理法。作为草履虫而言，它在污水治理中的应用主要如下：

2.1.1 指示作用

原生动物中有的种类及数量对水质因素（如溶解氧、pH值等）的变化较敏感，故可以作为鉴定污水污染程度的指示生物[5]，例如钟虫和轮虫对溶解氧和毒物特别敏感。就草履虫而言，它可以在水污染治理和毒性检测中作为指示性微生物[4]，即草履虫主要大量出现于受重污染和有机物很多的水中。

2.1.2 净化作用

草履虫是原生动物的重要代表，而原生动物又是生态平衡中不可缺少的一种动物。草履虫通过吞食等方式来吸收污（废）水中溶解性有机物，从而起到对废水的净化作用。例如：在自然状态下，细菌分解有机物的能力强，将有机物转化为细菌的细胞和无机物质。无机物质又被藻类转化为藻类的细胞，这些细菌和藻类又成为草履虫及其原生动物的食物，水中的鱼常以草履虫及其原生动物等微小生物为食，鱼类又是人类的食物。当人类再一次将废物排入海中时，水中的细菌又将其分解，如此循环下去，从而保持了生态平衡。

2.2 草履虫对污水净化的探讨

在本研究中，我自主设计了一个实验来对草履虫在污水治理中的净化作用加以探讨。实验的具体步骤及结果如下：

2.2.1 草履虫的培养

Ⅰ.如前面介绍的培养方法所述。

Ⅱ.取样

考虑到一个地方采样有片面性，我选取了3个不同的地方进行污水的采样。我分别在重庆科技学院院办食堂污水排放口，重庆市大渡口区马王4村生活污水排放口及重庆市渝中区南国丽景小区生活污水排放口分别采集了污水样本。

采集方法及标号：在污水排放口用大烧杯分多次将污水采集到一个20L的桶内，密封保存，标上标号。其标本号及对应地址如下：

表1 样品采集标号及对应地址

标号 采集地址

1 重庆科技学院院办食堂污水排放口

2 重庆市大渡口区马王4村生活污水排放口

3 重庆市渝中区南国丽景小区生活污水排放口

采集完成后，我将其样品带回学校实验室来进行实验。

Ⅲ.实验方法

把取来的每份原水分别装在两个储液瓶（储液瓶容积20L）内（3份样品，共6个储液瓶），分别标为A1，B1（以样品1为例，其它依此类推）。在B1储液瓶内加入前面培养的草履虫。A1不做此操作。对A1，B1两个储液瓶分别用陶瓷曝气头进行曝气，每曝气8h后静沉1h，倒出上清液，监测这两个上清液的BOD（碘量法），过滤后的BOD（对该上清液进行过滤后再监测），有机氮（凯氏定氮法，纳氏试剂分光光度法测氨氮），悬浮物浓度（重量法）。

该实验再重复做两次，得到三个监测值，取其平均。

Ⅳ.实验结果

对污水未加草履虫和加入草履虫前后的BOD，过滤后的BOD，有机氮，悬浮物浓度进行比较，数据如下：

由上述实验数据可以看出，在污水中加入草履虫后，可以在一定程度上改善出水水质。这主要是由于在该污水中存在较为丰富的有机物，草履虫能够吸收污水中的溶解性有机物，通过本身的细菌代谢作用，一部分降解、合成为细胞物质，另一部分降解、氧化为水分、二氧化碳、氨等。从而使出水中的各项指标值（过滤前的BOD，过滤后的BOD，平均有机氮，悬浮物浓度）得到下降，即改善了出水水质。

三、讨论

EM是一种新型的复合微生物制剂，它的代表性微生物主要有光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌。EM对去除污水中BOD5、平均有机氮量、悬浮物的影响在日本县志川立图书馆采用＋6处理生活污水中有报道[9]。

生物滤池内含多微孔活性瓷球，表面积大，可作为生物氧化的载体并且具有活性炭的性能，便于微生物对污水中的有机物进行充分氧化分解[11]。

二者与草履虫对污水的净化比较如下：

表4 EM、生物滤池和草履虫的比较

检测项目

物质 过滤后BOD 平均有机氮 悬浮物浓度降低率

草履虫 84.59％ 53.10％ 39.43%

EM[9] 90.30% 75％ 94.30%

生物滤池[11,12] 99.15%~99.80% 67.87%~93.48% 76.01%~99.99%

注：草履虫中各项检测指标的百分率是通过对表二中数据进行处理所得，计算方法为：

检测指标％＝[（A1－B1）/A1+(A2－B2)/A2＋(A3－B3)/A3]/3×100%

本实验在水槽电极分离草履虫的基础上，将草履虫应用于污水净化的检测中，通过测定其BOD、平均有机氮、悬浮物浓度降低率等指标，从数据上说明草履虫在污水净化中的作用，这是本实验的重点。另外，自主创新的水槽电极分离法操作简单方便，以后还可以在此基础上根据草履虫的生活特性加以改进。

目前国内EM处理有许多方面有待深入研究[10]。虽然EM、生物滤池处理生活污水的效果较好，但是综合考虑经济和社会等各方面因素，我们可以认为，在污水的净化效果方面，由以上的试验数据可以看出：草履虫对生活污水的净化效果也比较客观,并且草履虫的培养、分离简单经济。草履虫对污水的净化作用基本符合社会的应用要求，有潜在的应用前景。在以后的研究中，我们可以利用更多的生物学知识，将草履虫与其它净化方式相结合，使其发挥更大的应用价值。

四、结束语

在当今21世纪，全球面临着严峻的水资源短缺，保护水资源已经成为我们刻不容缓的任务。

正常的水体是有一定的环境自净能力的，也就是说，水体能够自己净化、清洁。然而，在水体受到污染的时候，水中的污染物质超过了水体自身的自净能力时，水中的生态平衡遭到破坏，当污染严重时鱼类则死亡，水质变黑、发臭，此时就需要外加一定的物质来促进水体的净化。

从前面的实验中可以看出，以草履虫为代表的原生动物在水体净化中扮演着十分重要的角色。另外，草履虫还是一种十分重要的环境指示生物，我们可以通过对其观测，定性地判断水体的污染情况。由此可见，草履虫在污水净化中有着非常高的价值。

另外草履虫还是研究细胞遗传学的好材料，多年来遗传学者们用它研究了细胞质遗传、细胞质和细胞核在遗传中的相互作用，以及细胞类型的转变等。它的水溶性提取物，可以较准确地诊断消化系统的癌症和乳腺癌等疾病[7]。

同时，作为单细胞动物的细胞－草履虫还是生物学家研究动物细胞生理、生化和遗传学的模型动物，已成为教学和科研必备的单细胞实验动物。

草履虫与四膜虫一样，也具有刺泡结构，已有研究报告利用这种欲外界刺激发射的特性运用于对水环境污染进行生物检测[4]。

随着科学的发展，相信草履虫还有其它更多的作用将会被发现。

参考文献：

[1]苏少林,刘音,张升堂. 微生物絮凝法处理城市生活污水的研究进展,杨凌职业技术学院学报.Vol.2 No.4,2003.

[2] 刘思明，刘军，徐亚同. 城市水环境治理生物修复技术 ,水利渔业 .Vol.25 No.6,2005.

[3] 张建梅，杨凤华，陆丽华. 微生物在环境污染治理中的应用，通化师范学院学报.Vol.25

No.8,Aug.2004.

[4] 郭峰，张军，祝建等. 草履虫培养液的筛选研究，上海铁道大学学报. Vol.21

No.11,Aug.2000.

[5] 杜天奎,丁华,牛永强． 培养草履虫的几种方法比较,宁夏农学院报．Vol.24 No.2,2003.

[6] 龚军辉. 草履虫的采集、培养和观察方法, 高等函授学报(自然科学版). Vol.16

No.1,Feb.2003.

[7] 昌恩梓，江丕文. 有关草履虫的采集、培养与观察方法的研究. 沈阳教育学院学报. Vol.2

No.1,Mar.2000.

[8] 王本昌,刘云龙. 污水净化中的微生物降解,吉林省通化市教育学院.Vol. 11,1996.

[9] 严平，廖银章，李旭东. EM有效微生物在废水处理中的应用与发展，工业用水与废水.

Vol.35 No.4,Aug.2004.

[10] 李捍东，王庆生，张国宁等. 优势复合菌群用于城市生活污水净化新技术的研究，环境科学研究. Vol.13,No.5,2000.

[11] 陈艺娟，王廷哲等. 生物处理技术对生活污水净化效果的研究，中国公共卫生.

Vol.19,No.9,2002.

[12] 方少波，王廷哲等。 医院污水、生活污水净化处理的研究，现代预防医学.

Vol.30,NO.6,2003.

作者：李力(重庆市第一中学，高2007级14班)

辅导老师：王维刚(重庆市第一中学)

(完)

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