《水處理生物學(xué)》課程作業(yè)2 指導(dǎo)老師:張淑娟

1.? 我學(xué)到了哪個(gè)知識點(diǎn)?(詳細(xì)展示一個(gè)知識點(diǎn),只展示一個(gè),并標(biāo)明出處,滿分為0分)

通過學(xué)習(xí)“微生物對無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用”中有關(guān)硫的生物轉(zhuǎn)化和自然界中硫循環(huán)的示意圖,我知道了硫化氫這一有毒物質(zhì)在硫化作用中被氧化成硫磺和硫酸,和在反硫化作用中硫酸鹽被還原成硫化氫的具體過程和原理。

(出自 《水處理生物學(xué)》第六版p193)



2.? 我之前是怎么想的?(分值為0-10分;以“我”為主語,詳細(xì)展示:假設(shè)我還不知道上述知識點(diǎn),我是如何理解的;或從字面意思推測其含義)

在高中生物學(xué)習(xí)中,我只知道微生物在充當(dāng)分解者的角色時(shí),分解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物,它們可以分解有毒的物質(zhì),也知道可以處理帶有硫的物質(zhì),但具體是怎么反應(yīng)和轉(zhuǎn)化的還不太清楚,以及對硫循環(huán)的理解還沒有上升到自然界的層面。

3.? 我之前的想法怎么樣?(分值為0-10分;以“我”為主語,比較第一問和第二問的答案,找出沖突,并化解沖突)

我之前對此類知識的認(rèn)知還不夠深入,只是知道微生物有這類功能作用,知道可以對含硫物質(zhì)進(jìn)行處理,但具體是哪些物質(zhì),哪種微生物,怎么處理的,滿足處理的條件等都沒有涉及。以及對于硫循環(huán)的理解只是停留在與碳循環(huán)相類比,自然界中所有元素都是在不斷循環(huán)利用的層面,也不清楚反硫化作用在碳循環(huán)中發(fā)揮著的重要作用,比較淺薄和片面。

4.? 我應(yīng)該怎樣想才對?(以“我”為主語;證明自己聯(lián)系了日常生活,如解釋現(xiàn)象、識別謠言等(0-20分);并證明自己聯(lián)系了其他知識或水處理情景,“聯(lián)系”包括但不限于因果、類比、評價(jià)、列舉等(0-20分))

就硫循環(huán)的認(rèn)知和理解而言,我應(yīng)該類比時(shí)下較熱門的“碳循環(huán)”這一概念來幫助理解。隨著科技發(fā)展,現(xiàn)在我們生活中所使用的脫硫煤,就是為了降低含硫有毒物質(zhì)的排放,從而減輕微生物硫處理的壓力。

即使從課本上知道了硫化作用和反硫化作用的機(jī)理,但我覺得對于硫循環(huán)的理解還是不夠深入。于是,我通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),單把硫循環(huán)拿出來講是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,因?yàn)樽匀画h(huán)境中因素多變,但硫循環(huán)一直能夠穩(wěn)定的存在,不單單與參與主要反應(yīng)的微生物有關(guān),還有其他的各種因素在相互影響,從而達(dá)成一定的平衡。

轉(zhuǎn)化硫的微生物有著驚人的多樣性,每一種微生物都有不同的生理需求以獲得最佳生長。由于自然界的生長條件是高度可變的,很少是最優(yōu)的,因此單個(gè)微生物的硫轉(zhuǎn)化必然是低效的。環(huán)境中的硫轉(zhuǎn)化是由比單一微生物更有效地硫循環(huán)的微生物群落進(jìn)行的。硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)是由在自然和人工生態(tài)系統(tǒng)中形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的微生物連接起來的,如海洋生態(tài)系統(tǒng)和脫硫生物反應(yīng)器等。在這些不同的生態(tài)系統(tǒng)中,有效硫循環(huán)所需的微生物群落即使在物種組成因環(huán)境擾動(dòng)而改變時(shí),仍保持硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

海洋生態(tài)系統(tǒng)是世界上最大的自然生態(tài)系統(tǒng),由于廣泛的硫循環(huán),幾乎達(dá)到硫平衡。海水中具有大量的硫酸鹽,海洋沉積物中硫元素儲存量巨大。硫酸鹽在有機(jī)碳的氧化驅(qū)動(dòng)下還原為硫化物(圖5-A),大多SRM屬于Deltaproteobacteria,包括Desulfovibrionales和Desulfobacterales。在這樣的缺氧沉積物中,Mn氧化物,特別是Fe氧化物,是硫化物的主要化學(xué)氧化劑,而一部分硫化物的氧化是由微生物通過硝酸鹽介導(dǎo)的。基于宏基因組學(xué)和16S r RNA研究,沉積物中潛在的硫化物氧化微生物種類繁多。(微生物硫循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展 王祿山)



5.? 我怎樣才能用上它? (以“我”為主語,證明自己在水處理情景中做出了更好的決策(分值0-20分); 對照所學(xué)思維模型、學(xué)習(xí)策略等反思自己的思維模型、學(xué)習(xí)策略等,并提供改進(jìn)證據(jù)(分值0-20分);若能夠提出新假說、新規(guī)律、新概念、新理念等,分值上浮0-20分)

所以,我在進(jìn)行硫處理的環(huán)境預(yù)設(shè)時(shí),要考慮到自然環(huán)境中豐富、復(fù)雜且多樣的微生物環(huán)境,并針對不同的環(huán)境,適配不同比例的微生物,從而實(shí)現(xiàn)更高效的硫轉(zhuǎn)化機(jī)制。

由于我在硫循環(huán)認(rèn)知中存在局限性,所以從更宏觀的層面來看,參考硫循環(huán)的示意圖,讓不同的含硫物質(zhì)處在一定的范圍內(nèi),使硫化作用與反硫化作用互相配合,共同作用,可以使反應(yīng)速率得到進(jìn)一步的提高,不斷趨向于實(shí)現(xiàn)硫平衡的狀態(tài),就像海洋生態(tài)系統(tǒng)一樣。另外,我認(rèn)為未來脫硫生物反應(yīng)器更應(yīng)該被應(yīng)用到更廣闊的環(huán)境中去,努力實(shí)現(xiàn)城市中的硫平衡。


相關(guān)資料:

*《水處理生物學(xué)》第六版

*《微生物硫循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展》王祿山

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