低溫微生物在環(huán)境工程中的應(yīng)用

仇午丹 周詩雨 蔡雷雷

（1.浙江人欣檢測研究院股份有限公司，浙江寧波 315000；2.浙江中環(huán)瑞藍(lán)科技發(fā)展有限公司，浙江寧波 315000）

低溫微生物普遍存在于高山、冰川等溫度較低的地方，通常情況下，低溫微生物可分為嗜冷菌、耐冷菌。嗜冷菌涉及的種類較多，包括生存于低溫環(huán)境中的藻類、真細(xì)菌等。真細(xì)菌是開展生物試驗(yàn)的主要研究對象，通過加強(qiáng)低溫微生物分解，推動(dòng)降解物質(zhì)循環(huán)，不斷提升污染物質(zhì)的處理效率。因此，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)低溫微生物的應(yīng)用研究，充分發(fā)揮其在環(huán)境工程中的重要作用。

1 低溫微生物概述

1.1 構(gòu)成

結(jié)合低溫微生物的研究結(jié)果，低溫微生物普遍生存于低溫環(huán)境中，包括高山、冰川等地區(qū)，這類地區(qū)氣溫較低，給低溫微生物提供了良好的生存環(huán)境。低溫微生物主要由嗜冷菌、耐冷菌構(gòu)成，在參與環(huán)境工程的過程中，充分發(fā)揮對物質(zhì)循環(huán)的推動(dòng)作用，不斷提升污染物治理工作的實(shí)施質(zhì)量。嗜冷菌的生存環(huán)境溫度須控制在20 ℃以內(nèi)，適宜溫度應(yīng)控制在0～15 ℃之間，嗜冷菌0 ℃以下也可生存。

目前，嗜冷菌種類主要由藻類、真細(xì)菌、真菌等構(gòu)成，真細(xì)菌中的厭氧菌、異氧菌與好氧菌等，常作為低溫微生物研究的對象，結(jié)合現(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)成果來看，黃桿菌屬、螺菌屬等均被劃分到嗜冷菌菌屬的范疇內(nèi)。耐冷菌對外界環(huán)節(jié)的適應(yīng)能力較強(qiáng)，可根據(jù)環(huán)境的變化調(diào)節(jié)自身的生存機(jī)制，不斷提升其生存領(lǐng)域空間的廣泛性。寒冷環(huán)境中可提取數(shù)量較多的耐冷菌，在開展耐冷菌的提取工作時(shí)，可選擇冷庫、冰川等低溫地區(qū)。

1.2 適冷機(jī)制

經(jīng)過長時(shí)間的進(jìn)化，低溫微生物已形成了相應(yīng)的適冷機(jī)制，主要包括膜脂出現(xiàn)一定變化、蛋白冷休克、形成了特殊的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。隨著外界環(huán)境的改變，為了提升自身的適應(yīng)性，膜脂流動(dòng)性會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)變化，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

適冷微生物內(nèi)部的脂類物質(zhì)可有效提升其在低溫環(huán)境下的適應(yīng)性，通過提升細(xì)胞內(nèi)膜流動(dòng)速度，可提升微生物在溫度下降的過程中的適應(yīng)能力。在溫度升高的情況下，低溫微生物內(nèi)部的脂肪酸會(huì)出現(xiàn)降低的情況，降低微生物耐高溫的能力。

在低溫環(huán)境下，低溫微生物的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)可保持較穩(wěn)定的狀態(tài)，防凍蛋白的形成是一種熱滯后現(xiàn)象，對提升微生物在低溫環(huán)境的適應(yīng)能力具有重要的影響。適冷微生物內(nèi)部的胞外多糖、海藻糖，均具有較好的防凍功效，胞外多糖可優(yōu)化內(nèi)部反應(yīng)環(huán)境，海藻糖可有效發(fā)揮依數(shù)性，探究適冷微生物的應(yīng)用具有重要的作用。

1.3 分布

在開展環(huán)境污染治理工作的過程中，低溫微生物可發(fā)揮關(guān)鍵的作用，隨著研究不斷深入，其應(yīng)用范圍越來越廣泛。在開展低溫微生物實(shí)際環(huán)境工程時(shí)，應(yīng)先對微生物的分布情況進(jìn)行研究，為后續(xù)的提取工作提供參考依據(jù)，因此，微生物分布成為環(huán)境工程低溫微生物應(yīng)用研究中較為關(guān)鍵的組成部分。

結(jié)合以往研究結(jié)果，部分低溫微生物經(jīng)過分離后，可在常溫環(huán)境下投入使用，其主要的研究類型為真細(xì)菌，可有效保障低溫微生物產(chǎn)品質(zhì)量。低溫微生物的分布較為廣泛，針對微生物種類的研究較為有限，導(dǎo)致較多的低溫微生物難以得到有效開發(fā)。

2 環(huán)境工程應(yīng)用分析

環(huán)境工程技術(shù)是環(huán)境工程建設(shè)的重要組成部分，為了提升相關(guān)技術(shù)實(shí)施的規(guī)范性、合理性，應(yīng)不斷對其中具體的工作重點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，并借助相關(guān)的指導(dǎo)性文件，充分落實(shí)環(huán)境保護(hù)工作。隨著環(huán)境污染問題不斷嚴(yán)重，人們對環(huán)境工程技術(shù)應(yīng)用的關(guān)注度不斷提升，相關(guān)部門應(yīng)做好文件執(zhí)行的監(jiān)督工作，積極落實(shí)環(huán)境保護(hù)工作。

環(huán)境工程技術(shù)的本質(zhì)屬于環(huán)境保護(hù)服務(wù)，其具備較強(qiáng)的可調(diào)性，在實(shí)際開展相關(guān)工作的過程中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)匕l(fā)展的實(shí)際情況，合理調(diào)整施工方案，以滿足當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工作的實(shí)際需求。

除此以外，隨著我國環(huán)境保護(hù)工作的不斷深入開展，環(huán)境工程技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，為環(huán)境保護(hù)工程的順利推進(jìn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。從當(dāng)前的發(fā)展情況來看，環(huán)境工程建設(shè)的主要內(nèi)容包括選材、設(shè)計(jì)、建設(shè)等環(huán)節(jié)，結(jié)合建設(shè)的實(shí)際情況確定建設(shè)方法，提升建設(shè)質(zhì)量。環(huán)境工程指導(dǎo)文件的規(guī)范，可充分發(fā)揮環(huán)境工程作用，為后續(xù)相關(guān)研究工作提供參考。

3 低溫微生物在環(huán)境工程中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 生活污水處理

在借助低溫微生物進(jìn)行生活污水處理的過程中，不同季節(jié)呈現(xiàn)的效果存在差異。在冬季溫度較低的情況下，低溫微生物的代謝外源物質(zhì)能力會(huì)受到低溫的影響，出現(xiàn)明顯降低，也會(huì)影響生活污水的處理效果。處理生活污水的過程中，需要借助耐冷菌去除COD，顯著提升低溫微生物對污水的處理效果。

生活污水中的磷元素與氮元素是導(dǎo)致水質(zhì)富營養(yǎng)化的主要原因，會(huì)對生態(tài)環(huán)境造成不利影響，進(jìn)行污水處理時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)去除磷元素、氮元素。

低溫微生物的代謝外源物質(zhì)能力會(huì)受到低溫環(huán)境的影響，為了提升低溫微生物對生活污水的處理效果，將經(jīng)過人工提取的耐冷絲狀藍(lán)細(xì)菌應(yīng)用于實(shí)際的除污工作中，可增強(qiáng)污水的處理效果，提升環(huán)境工程的應(yīng)用水平。

3.2 工業(yè)廢水處理

低溫微生物在工業(yè)廢水處理的領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用，通過耐冷硫酸鹽還原菌對含有硫酸鹽類的工業(yè)廢水進(jìn)行處理，可降低廢水處理的成本，實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)再利用。

針對含有石油類物質(zhì)的工業(yè)廢水，可通過使用耐冷菌、嗜冷菌，達(dá)到分解污水、提升污水處理效果的目的。低溫微生物會(huì)受到溫度影響降低活性，烴類物質(zhì)在低溫環(huán)境下變?yōu)楣虘B(tài)，會(huì)增加工業(yè)廢水的處理難度。為了提升對含有烴類物質(zhì)工業(yè)廢水的處理效果，可通過嗜冷微生物對烴類物質(zhì)進(jìn)行降解。

與此同時(shí)，借助AO污水處理工藝，可降低工業(yè)廢水中烴類物質(zhì)的含量，在處理后可使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，提升了低溫微生物對廢水的處理質(zhì)量，削弱了工業(yè)廢水對周邊生態(tài)環(huán)境的影響。進(jìn)行石油化工類廢水處理的過程中，應(yīng)充分發(fā)揮低溫微生物的重要作用，彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的弊端，優(yōu)化工業(yè)廢水處理技術(shù)。

除此以外，可將固定化微生物技術(shù)引入其中，通過生物育種的方式，不斷提升自身的生物活性，在工業(yè)廢水中提高微生物與有機(jī)污染物的處理效率，增強(qiáng)凈水效果。

3.3 石油烴類物質(zhì)的降解

耐冷菌在低溫環(huán)境下可對烴類污染物質(zhì)產(chǎn)生較強(qiáng)的修復(fù)作用，受低溫環(huán)境的影響，烴類污染物中會(huì)有部分物質(zhì)呈現(xiàn)固體的狀態(tài)，阻礙了低溫微生物作用的發(fā)揮，影響了常溫狀態(tài)下的微生物處理效果。隨著相關(guān)研究不斷深入，在低溫環(huán)境下，可對低溫微生物進(jìn)行提取，再將其應(yīng)用于不同種類石油烴類污染物的處理過程中，進(jìn)一步分析提升石油烴類污染的處理效果的相關(guān)政策。

3.4 脂類物質(zhì)的降解

早期對低溫微生物的使用體現(xiàn)在食品低溫保鮮領(lǐng)域，研究人員在低溫環(huán)境下分離耐冷菌，使用低溫微生物可引發(fā)食物腐敗的現(xiàn)象引起了人們的關(guān)注。經(jīng)過研究，低溫微生物將食物中的脂類物質(zhì)進(jìn)行分解，引發(fā)食物腐敗。在此基礎(chǔ)上，環(huán)境工程研究人員將這類微生物應(yīng)用于屠宰場廢水處理、食品廠廢水處理等工作中，在脂類物質(zhì)的降解方面取得了有效成果。

3.5 氯酚類物質(zhì)的降解

現(xiàn)階段，氯酚和五氯酚在木材防腐工作中具有重要的作用，氯酚類物質(zhì)的使用將導(dǎo)致嚴(yán)重的水污染問題。除此之外，氯酚是化學(xué)降解農(nóng)藥的主要反應(yīng)物質(zhì)，在實(shí)際進(jìn)行分解的過程中，應(yīng)將溫度控制在20～30 ℃的范圍內(nèi)，地表水、地下水的溫度難達(dá)到上述要求。相關(guān)研究人員在試驗(yàn)中得出，可借助低溫微生物，有效去除氯酚類物質(zhì)，但處理污水的成本會(huì)顯著提升。

3.6 芳香烴類物質(zhì)的降解

芳香烴類化合物是苯及其衍生物，其分解難度較大，尤其針對多環(huán)芳香烴類化合物的處理。隨著試驗(yàn)的不斷深化推進(jìn)，部分專家與學(xué)者均證實(shí)低溫微生物對芳香烴類化合物具有良好的分解效果。

4 結(jié)語

綜上所述，將低溫微生物應(yīng)用于環(huán)境工程中，效果顯著，目前的相關(guān)研究還未充分探究低溫微生物的抗低溫機(jī)制。近年來，我國對低溫微生物研究的關(guān)注度不斷提升，相較嗜熱菌，低溫微生物在應(yīng)用效果、應(yīng)用范圍等方面均存在較大的差異，隨著低溫微生物研究項(xiàng)目的增加以及生物研究技術(shù)的發(fā)展，將進(jìn)一步拓寬低溫微生物的應(yīng)用空間。