ISBN

1

2 Recenzent wydania pierwszego: dr hab. RYSZARD GOŁDYN, prof. Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza Poszczególne ćwiczenia napisali: dr MICHAŁ MICHAŁKIEWICZ wprowadzenie, ćwiczenia 4, 6-12 mgr MAŁGORZATA FISZER ćwiczenia 1-3, 5 Redaktor RENATA LUBAWY Wydanie III Utwór w całości ani we fragmentach nie może być powielany ani rozpowszechniany za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. Copyright by Politechnika Poznańska, Poznań 2011 ISBN 978-83-7143-996-4 WYDAWNICTWO POLITECHNIKI POZNAŃSKIEJ 60-965 Poznań, pl. M. Skłodowskiej-Curie 2 tel. 61 6653516, faks 61 6653583 e-mail: office_ed@put.poznan.pl www.ed.put.poznan.pl Sprzedaż publikacji: Poznańska Księgarnia Akademicka ul. Piotrowo 3, 61-138 Poznań tel. 61 6652324, faks 61 6652326 e-mail: politechnik@politechnik.poznan.pl, www.politechnik.poznan.pl Druk i oprawa: ESUS Agencja Reklamowo-Wydawnicza Tomasz Przybylak

3 Spis treści PRZEDMOWA... 7 WPROWADZENIE DO ĆWICZEŃ... 9 Pracownia 1. MIKROSKOP, TECHNIKA MIKROSKOPOWANIA, BUDOWA KOMÓRKI BAKTERYJNEJ. Ćwiczenie 1... 11 1.1. Mikroskopy... 11 1.2. Budowa mikroskopu świetlnego zwykłego... 13 1.3. Zasady posługiwania się mikroskopem zwykłym... 15 1.4. Morfologia komórki i kolonii bakteryjnej... 17 1.5. Przygotowanie preparatu mikroskopowego bakterii... 25 1.6. Występowanie bakterii w środowisku... 27 1.7. Zadania... 28 POŻYWKI DO HODOWLI DROBNOUSTROJÓW, STERYLIZACJA POŻYWEK. Ćwiczenie 2... 29 2.1. Klasyfikacja pożywek... 29 2.2. Sterylizacja i dezynfekcja... 31 2.2.1. Uwagi wstępne... 31 2.2.2. Wyjaławianie termiczne... 31 2.2.3. Promieniowanie... 33 2.2.4. Ultradźwięki... 34 2.2.5. Filtrowanie... 34 2.3. Pożywki stosowane w biologii sanitarnej... 34 2.3.1. Pożywka Endo... 34 2.3.2. Pożywka Endo FM... 35 2.3.3. Agar laktozowy z TTC i Tergitolem 7... 35 2.3.4. Agar zwykły (wzbogacony, odżywczy)... 36 2.3.5. Pożywka z laktozą i purpurą bromokrezolową (LPB pojedynczy)... 37 2.3.6. Pożywka z laktozą i purpurą bromokrezolową (LPB podwójny)... 37 2.3.7. Płyn do rozcieńczeń peptonowy roztwór soli... 38 2.3.8. Płyn Ringera czterokrotnie rozcieńczony... 38 BAKTERIOLOGICZNA ANALIZA SANITARNA WODY. Ćwiczenie 3... 39 3.1. Woda jako środowisko występowania drobnoustrojów... 39 3.2. Pobieranie próbek wody do analiz bakteriologicznych... 39 3.2.1. Przygotowanie butelek bakteriologicznych... 39 3.2.2. Pobieranie próbek wody ze studni i z sieci wodociągowej... 40 3.2.3. Pobieranie próbek wody z płynących wód powierzchniowych... 41 3.2.4. Pobieranie próbek wody z powierzchniowych wód stojących... 41 BAKTERIOLOGICZNE BADANIE WODY. Ćwiczenie 4... 42 4.1. Wprowadzenie... 42 4.2. Escherichia coli... 43 4.3. Cechy bakterii wskaźnikowych... 44 4.4. Metody badań mikrobiologicznych... 46 4.4.1. Uwagi wstępne... 46 4.4.2. Oznaczenie ogólnej liczby bakterii mezofilnych i psychrofilnych... 47 4.4.3. Oznaczenie bakterii grupy coli i bakterii grupy coli termotolerancyjnych (kałowych) metodą fermentacyjno-probówkową etapy badań... 49 4.4.4. Oznaczanie bakterii grupy coli metodą filtrów membranowych... 51 4.4.5. Sposób zapisywania wyników... 53 4.4.6. Tabele do obliczeń miana coli... 54 4.4.7. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 29.03.2007 r.... 55 4.4.8. Wyniki badania wody... 56 BUDOWA TYPOWEJ KOMÓRKI ROŚLINNEJ ORAZ ANALIZA MIKROSKOPOWA SESTONU. Ćwiczenie 5... 58 5.1. Budowa komórki roślinnej... 58 5.2. Pobieranie wody przez komórkę... 60 5.3. Seston... 61

4 5.3.1. Podział sestonu... 61 5.3.2. Plankton zwierzęcy... 63 5.3.3. Plankton roślinny... 63 5.4. Zadania... 65 BAKTERIOLOGICZNE BADANIE POWIETRZA ORAZ BAKTERIOBÓJCZE DZIAŁANIE PROMIENIOWANIA UV. Ćwiczenie 6... 66 6.1. Powietrze jako środowisko występowania mikroorganizmów... 66 6.2. Mikroflora powietrza... 67 6.3. Mikroorganizmy wskaźnikowe... 68 6.4. Metody badań mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza... 69 6.5. Zadanie... 71 OCENA CZYSTOŚCI POWIETRZA ATMOSFERYCZNEGO. Ćwiczenie 7... 72 7.1. Propozycja oceny czystości powietrza... 72 7.2. Ocena czystości powietrza według PN... 72 7.3. Metody dezynfekcji powietrza... 73 7.4. Metody wprowadzania środków dezynfekcyjnych do powietrza... 74 7.5. Zadania... 75 Pracownia 2. TECHNIKA POBORU WODY I OSADÓW DENNYCH DO BADAŃ FIZYCZNO-CHEMICZNYCH I BIOLOGICZNYCH. Ćwiczenie 8... 76 8.1. Cel badań hydrobiologicznych... 76 8.2. Organizmy występujące w wodach... 78 8.3. Metody poboru próbek... 79 8.4. Badania terenowe... 82 8.4.1. Technika poboru próbek z wód powierzchniowych stojących... 82 8.4.2. Pobór osadów dennych... 83 8.5. Badania laboratoryjne... 83 8.5.1. Metodyka oznaczeń... 83 8.5.2. Oznaczenie tlenu rozpuszczonego... 83 8.5.3. Oznaczenie BZT 5... 84 8.5.4. Bakteriologiczna analiza sanitarna... 85 8.5.5. Oznaczenie chlorofilu a... 85 8.5.6. Oznaczenie sestonu... 86 8.5.7. Badanie osadów dennych... 86 FOTOSYNTEZA U GLONÓW. Ćwiczenie 9... 87 9.1. Wprowadzenie... 87 9.2. Metody badań procesu fotosyntezy... 88 9.3. Wyniki badań fotosyntezy i oddychania... 89 PRZEMIANA ZWIĄZKÓW AZOTOWYCH I FOSFOROWYCH W WODZIE I W GLEBIE. Ćwiczenie 10... 90 10.1. Krążenie azotu w przyrodzie... 90 10.2. Udział mikroorganizmów w obiegu azotu... 91 10.3. Udział mikroorganizmów w obiegu fosforu... 94 10.4. Metody badań drobnoustrojów azotowych i fosforowych... 95 10.4.1. Etapy badań... 95 10.4.2. Bakterie proteolityczne... 95 10.4.3. Bakterie amonifikacyjne... 95 10.4.4. Bakterie I fazy nitryfikacji... 95 10.4.5. Bakterie II fazy nitryfikacji... 96 10.4.6. Bakterie denitryfikacyjne... 96 10.4.7. Bakterie fosfatazododatnie... 96 10.5. Wyniki badań... 96 10.6. Zadania... 97 10.7. Ocena stanu zanieczyszczenia wód powierzchniowych... 98 10.8. Bilans jonowy... 100 BADANIE ODDYCHANIA OSADU CZYNNEGO METODĄ WARBURGA ORAZ ANALIZA MIKROSKOPOWA OSADU CZYNNEGO. Ćwiczenie11... 103 11.1. Oddychanie... 103

11.2. Metody badania osadu czynnego... 106 11.3. Badanie oddychania osadu czynnego metodą Warburga... 107 11.4. Przebieg doświadczenia... 109 11.5. Kontrola pracy osadu czynnego... 111 11.5.1. Biologiczne oczyszczanie ścieków... 111 11.5.2. Analiza mikroskopowa osadu czynnego... 111 11.5.3. Pęcznienie osadu czynnego... 112 11.5.4. Kontrola pracy oczyszczalni... 113 11.6. Zadania... 113 CHLOROWANIE WODY DO PUNKTU PRZEGIĘCIA (WODY ZAWIERAJĄCE AMONIAK). Ćwiczenie 12... 115 12.1. Wprowadzenie... 115 12.2. Reakcje chloru podczas dezynfekcji wody... 115 12.3. Warunki skutecznej dezynfekcji wody chlorem... 116 12.4. Chlorowanie wody niezawierającej azotu amonowego... 116 12.5. Chlorowanie wód zawierających amoniak... 117 12.6. Zadania... 119 SKŁAD WYBRANYCH BARWNIKÓW I ODCZYNNIKÓW... 122 LITERATURA... 125 ZAŁĄCZNIKI... 128 5

6 PRZEDMOWA Zdecydowaliśmy się napisać ten skrypt, gdyż przygotowanie biologiczne studentów uczelni technicznych jest bardzo zróżnicowane. Absolwenci różnych kierunków techników z szeroko pojętą biologią nie mieli styczności od szkoły podstawowej, natomiast absolwenci liceów ogólnokształcących ze względu na swoje zainteresowania techniczne najczęściej nie przywiązywali większej wagi do tego przedmiotu. Z tego względu przed przystąpieniem do wykonywania ćwiczeń konieczne jest niekiedy przypomnienie wybranych, podstawowych zagadnień z zakresu biologii. Biologia sanitarna należy do dyscyplin naukowych wiążących biologię z inżynierią. Ponieważ jest obowiązkowym przedmiotem na kierunku inżynieria środowiska, konieczna jest odpowiednia pomoc w formie podręcznika lub skryptu i taka jest rola tej książki. Zawiera ona wskazówki do prawidłowego wykonywania ćwiczeń przez studentów, przy czym są w niej uwzględnione podstawy teoretyczne dotyczące poszczególnych zagadnień, jest opisany przebieg każdego ćwiczenia, a także są zamieszczone tabele do wpisywania wyników. W niektórych przypadkach dość szczegółowo omówiono wykonywanie ćwiczenia, aby jego przebieg był bardziej zrozumiały i łatwiejszy do wykonania. Materiały do ćwiczeń wraz z wiadomościami ogólnymi z wykładów, podręczników z mikrobiologii, inżynierii sanitarnej i z literatury specjalistycznej ułatwią studentom rozwiązywanie wielu problemów, z którymi będą mieli do czynienia w przyszłej pracy zawodowej. Inżynier sanitarny bardzo często napotyka zagadnienia biologiczne. Wiążą się one między innymi z problematyką zaopatrzenia w wodę ludności i przemysłu, oczyszczania ścieków, konstruowania budowli wodnych, zanieczyszczenia i ochrony powietrza, a także z kontrolą wielu procesów technologicznych, w których biorą udział mikroorganizmy. Dlatego konieczne jest poznanie wybranych problemów biologicznych, wpływu różnych zanieczyszczeń na środowisko, a także procesów biologicznych zachodzących z udziałem mikroorganizmów. Autorzy