九江市武寧生態(tài)環(huán)境局 王俊

微生物是指人肉眼無(wú)法觀察的包括細(xì)菌、病毒、真菌、微藻類和一些小型原生生物等微小生物。它們有著體表面積大、分布廣、種類多、適應(yīng)強(qiáng)、繁殖快、轉(zhuǎn)化快、易變異等特點(diǎn)，被廣泛用于醫(yī)藥食品、工農(nóng)業(yè)、環(huán)保等諸多方面。利用它們的新陳代謝作用進(jìn)行環(huán)境治理有著便捷、高效、二次污染小的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在人們已經(jīng)成熟地將微生物處理技術(shù)運(yùn)用到環(huán)境治理中，未來(lái)將會(huì)有更廣闊的發(fā)展空間。

一、水污染治理中的應(yīng)用

采用生物法處理污水就是通過(guò)微生物的新陳代謝作用來(lái)降解廢水中的有機(jī)物，將廢水中的污染物去除?，F(xiàn)階段，我們已經(jīng)成熟掌握了固定化微生物技術(shù)、生物柵修復(fù)技術(shù)、微生物絮凝技術(shù)等。

（一）固定化微生物技術(shù)

固定化微生物技術(shù)是采用一定的方法，將微生物附著在相應(yīng)載體上，使它固定在特定空間區(qū)域內(nèi)，高度富集，保持高度活性，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的有效處理。利用此技術(shù)生產(chǎn)的固定化小球，具有不易溶解的特點(diǎn)，微生物高度密集且活性很強(qiáng)，能夠連續(xù)使用。在污水處理時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)固液有效分離，對(duì)有毒有害物質(zhì)有著較強(qiáng)的抵抗能力。目前，該技術(shù)在處理有色廢水、洗滌劑廢水和制藥廢水方面應(yīng)用較多，有著一定應(yīng)用成果。

（二）生物柵修復(fù)技術(shù)

它是將水生植物、微生物、水生動(dòng)物等組成一個(gè)小型生態(tài)系統(tǒng)，利用要素間的協(xié)同作用共同完成污水的治理，其實(shí)質(zhì)就是將微生物膜技術(shù)和水生植物的相關(guān)特性結(jié)合起來(lái)，使得水污染治理更加高效。當(dāng)空氣與水充分接觸時(shí)，微生物就會(huì)在氣相、液相和固相三者間互相轉(zhuǎn)移，構(gòu)成一個(gè)多樣化復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)廢水流經(jīng)這樣的生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，水中的污染物就被水生植物根系阻擋，附著在根系表面的微生物群充分與污染物接觸，發(fā)生吸附和轉(zhuǎn)化作用，從而將水中污染成分去除，達(dá)到很好的處理效果。

（三）微生物絮凝技術(shù)

微生物絮凝劑是由人為選育出一類具有絮凝功能的微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。它包括微生物細(xì)胞體、細(xì)胞提取物以及產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。相比傳統(tǒng)的化學(xué)絮凝劑，微生物絮凝劑不僅具有菌劑來(lái)源廣泛、培養(yǎng)快、投加少、絮凝效果好的優(yōu)勢(shì)，而且容易降解處理，不產(chǎn)生二次污染。在處理的紙漿黑水中，利用協(xié)腹產(chǎn)堿桿菌產(chǎn)生出的微生物絮凝劑具有良好的脫色處理效果，其脫色率高達(dá)95%。微生物絮凝劑不僅對(duì)高色度廢水有較好的處理效果，在處理制藥行業(yè)的活性污泥膨脹問(wèn)題時(shí)也有良好表現(xiàn)。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，制藥廢水發(fā)生活性污泥膨脹時(shí)，投加MBFNOC-1進(jìn)行處理后，SVI指數(shù)由原來(lái)的290下降到了50左右，有效消除了污泥膨脹問(wèn)題。

二、在廢氣污染治理中的應(yīng)用

伴隨工業(yè)化發(fā)展，向大氣環(huán)境排放了大量工業(yè)廢氣，采用常規(guī)的物理化學(xué)法來(lái)處理工業(yè)廢氣雖然有良好的處理效果，但也存在大量使用化學(xué)藥劑帶來(lái)的成本問(wèn)題，而且容易造成二次污染。微生物具有適宜性強(qiáng)、易培養(yǎng)的特性，且對(duì)特定污染物有一定降解能力?？蒲腥藛T已成熟地掌握了二氧化碳微生物固定、有機(jī)廢氣微生物處理、微生物除臭等相關(guān)技術(shù)。

（一）二氧化碳的微生物固定

我國(guó)是能源消費(fèi)大國(guó)，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示，2019年我國(guó)發(fā)電量75034.3億千瓦時(shí)，其中火電發(fā)電量52201.5億千瓦時(shí)，占比69.6%。從能源結(jié)構(gòu)上來(lái)看，我國(guó)仍處在以火力發(fā)電為主的供電模式。眾所周知，火力發(fā)電伴隨著大量煤炭燃燒，產(chǎn)生的二氧化碳排放加劇溫室效應(yīng)、氣候變暖。為了解決這一問(wèn)題，科研人員通過(guò)利用自氧性微生物的光合作用，將工業(yè)廢氣中的CO2吸收固定下來(lái)。常見的固碳微生物有螺旋藻、小球藻、柵藻、纖細(xì)裸藻等。微藻固碳技術(shù)產(chǎn)生的大量藻體可作為動(dòng)物飼料、高價(jià)位的化合物提純的原料，藻體的產(chǎn)業(yè)化綜合利用不僅能避免二次污染，還能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。CHAE等通過(guò)微藻固定煙氣中的CO2,將收集的藻體感化，用于海產(chǎn)養(yǎng)殖飼料的生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

（二）有機(jī)廢氣微生物凈化技術(shù)

該技術(shù)也是利用微生物新陳代謝功能，將廢氣中的有機(jī)組分吸收降解轉(zhuǎn)化為CO2和H2O這類簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物和細(xì)胞需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而使有機(jī)污染物得到凈化。常見的凈化裝置有生物洗滌器、生物滴濾器、生物過(guò)濾床等。彭芬等在研究了生物技術(shù)在噴漆廢氣治理中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)結(jié)果表明，經(jīng)生物技術(shù)治理后的有機(jī)廢氣完全符合GB16297-1996二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，且治理效果好，甲苯、二甲苯的治理效率分別達(dá)到92%、95%。

（三）微生物除臭技術(shù)

有研究表明，人的嗅覺感官能感知的惡臭物質(zhì)有4000種之多，通常分為四類，有氨等含氮化合物、含硫化合物、鹵代烴以及少類含氧型化合物等。微生物除臭技術(shù)首先將氣相惡臭物質(zhì)轉(zhuǎn)為液相，然后運(yùn)用多種微生物體共同作用將惡臭物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，供給于生長(zhǎng)繁殖所需。楊青青研究表明，在排氣筒進(jìn)氣口中H2S濃度變化為38～65ppm時(shí)，惡臭物質(zhì)停留時(shí)間大約12秒，出水PH為1.5～2左右，H2S的去除率不小于99.5%，水洗+生物除臭系統(tǒng)具有較強(qiáng)的耐高濃度污染物質(zhì)負(fù)荷的沖擊能力。

三、土壤污染的微生物修復(fù)

土壤污染通常表現(xiàn)為土壤貧瘠板結(jié)、植被枯死、重金屬污染帶來(lái)的食品安全、居住安全等問(wèn)題。眾所周知，重金屬的毒性大小與它的狀態(tài)有關(guān)。土壤污染微生物修復(fù)就是利用微生物對(duì)重金屬的吸附富集、溶解沉淀及氧化還原作用來(lái)改變重金屬價(jià)態(tài)及存在狀態(tài)，從而降低重金屬的毒性。王?？〉韧ㄟ^(guò)煙草頭孢酶F_2對(duì)氯化汞解毒作用研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，液體培養(yǎng)基中，汞量減少了90%，Hg2+能被還原Hg，其中12%汞揮發(fā)到大氣中，7%汞被菌體吸附，其余沉淀在培養(yǎng)液底部。雖然無(wú)法對(duì)重金屬完全降解，但通過(guò)遷移富集、價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化可以降低重金屬土壤污染，完成修復(fù)工作。常見的修復(fù)技術(shù)有細(xì)菌修復(fù)技術(shù)、真菌修復(fù)技術(shù)、微藻修復(fù)技術(shù)。

四、微生物堆肥處理技術(shù)

由于固體廢棄物種類繁雜、數(shù)量巨大，只有通過(guò)分類收集并采取不同的處理方式，方能達(dá)到最大化的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。有機(jī)固廢或者固廢中有機(jī)質(zhì)占比也十分大，包括農(nóng)林廢棄物、工業(yè)垃圾有機(jī)成分、生活垃圾和污水處理剩余污泥等等。采用生物堆肥可以很好地實(shí)現(xiàn)固體廢物的減量化、資源化。堆肥的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)微生物分解作用，轉(zhuǎn)化可利用的有機(jī)肥。為了提高堆肥效果，人們選育出一些能適用于堆肥的微生物菌種。李九龍等通過(guò)實(shí)驗(yàn)，選育出了適用于玉米芯和菇渣混合堆肥的外源微生物菌劑，并生產(chǎn)出高品質(zhì)有機(jī)肥。

五、結(jié)論與展望

雖然目前我國(guó)微生物處理技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，但是還應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到，我們對(duì)環(huán)境微生物學(xué)的基礎(chǔ)研究還比較欠缺，理論基礎(chǔ)還不夠扎實(shí)，開發(fā)出的各類產(chǎn)品需要在特定條件下才能充分發(fā)揮特性和高效性。針對(duì)這些不足，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)重視并加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，充分掌握各種微生物的代謝途徑、降解和轉(zhuǎn)化機(jī)理等，同時(shí)加強(qiáng)科研投入，攻關(guān)并掌握核心技術(shù)，充分應(yīng)用基因工程手段，改良已有的環(huán)保用菌株及相關(guān)產(chǎn)品。