微生物在污染治理方面的運用與實踐

九江市武寧生態環境局 王俊

微生物是指人肉眼無法觀察的包括細菌、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、適應強、繁殖快、轉化快、易變異等特點，被廣泛用于醫藥食品、工農業、環保等諸多方面。利用它們的新陳代謝作用進行環境治理有著便捷、高效、二次污染小的優勢，現在人們已經成熟地將微生物處理技術運用到環境治理中，未來將會有更廣闊的發展空間。

一、水污染治理中的應用

采用生物法處理污水就是通過微生物的新陳代謝作用來降解廢水中的有機物，將廢水中的污染物去除?，F階段，我們已經成熟掌握了固定化微生物技術、生物柵修復技術、微生物絮凝技術等。

（一）固定化微生物技術

固定化微生物技術是采用一定的方法，將微生物附著在相應載體上，使它固定在特定空間區域內，高度富集，保持高度活性，實現對廢水的有效處理。利用此技術生產的固定化小球，具有不易溶解的特點，微生物高度密集且活性很強，能夠連續使用。在污水處理時，能夠實現固液有效分離，對有毒有害物質有著較強的抵抗能力。目前，該技術在處理有色廢水、洗滌劑廢水和制藥廢水方面應用較多，有著一定應用成果。

（二）生物柵修復技術

它是將水生植物、微生物、水生動物等組成一個小型生態系統，利用要素間的協同作用共同完成污水的治理，其實質就是將微生物膜技術和水生植物的相關特性結合起來，使得水污染治理更加高效。當空氣與水充分接觸時，微生物就會在氣相、液相和固相三者間互相轉移，構成一個多樣化復雜的生態系統。當廢水流經這樣的生態系統時，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，發生吸附和轉化作用，從而將水中污染成分去除，達到很好的處理效果。

（三）微生物絮凝技術

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生的代謝產物。它包括微生物細胞體、細胞提取物以及產生的代謝產物。相比傳統的化學絮凝劑，微生物絮凝劑不僅具有菌劑來源廣泛、培養快、投加少、絮凝效果好的優勢，而且容易降解處理，不產生二次污染。在處理的紙漿黑水中，利用協腹產堿桿菌產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95%。微生物絮凝劑不僅對高色度廢水有較好的處理效果，在處理制藥行業的活性污泥膨脹問題時也有良好表現。據實驗表明，制藥廢水發生活性污泥膨脹時，投加MBFNOC-1進行處理后，SVI指數由原來的290下降到了50左右，有效消除了污泥膨脹問題。

二、在廢氣污染治理中的應用

伴隨工業化發展，向大氣環境排放了大量工業廢氣，采用常規的物理化學法來處理工業廢氣雖然有良好的處理效果，但也存在大量使用化學藥劑帶來的成本問題，而且容易造成二次污染。微生物具有適宜性強、易培養的特性，且對特定污染物有一定降解能力。科研人員已成熟地掌握了二氧化碳微生物固定、有機廢氣微生物處理、微生物除臭等相關技術。

（一）二氧化碳的微生物固定

我國是能源消費大國，據國家統計公報顯示，2019年我國發電量75034.3億千瓦時，其中火電發電量52201.5億千瓦時，占比69.6%。從能源結構上來看，我國仍處在以火力發電為主的供電模式。眾所周知，火力發電伴隨著大量煤炭燃燒，產生的二氧化碳排放加劇溫室效應、氣候變暖。為了解決這一問題，科研人員通過利用自氧性微生物的光合作用，將工業廢氣中的CO2吸收固定下來。常見的固碳微生物有螺旋藻、小球藻、柵藻、纖細裸藻等。微藻固碳技術產生的大量藻體可作為動物飼料、高價位的化合物提純的原料，藻體的產業化綜合利用不僅能避免二次污染，還能獲得良好的經濟效益。CHAE等通過微藻固定煙氣中的CO2,將收集的藻體感化，用于海產養殖飼料的生產，經濟效益十分可觀。

（二）有機廢氣微生物凈化技術

該技術也是利用微生物新陳代謝功能，將廢氣中的有機組分吸收降解轉化為CO2和H2O這類簡單無機物和細胞需要的營養物質，從而使有機污染物得到凈化。常見的凈化裝置有生物洗滌器、生物滴濾器、生物過濾床等。彭芬等在研究了生物技術在噴漆廢氣治理中的應用，通過實驗及檢測結果表明，經生物技術治理后的有機廢氣完全符合GB16297-1996二級標準的要求，且治理效果好，甲苯、二甲苯的治理效率分別達到92%、95%。

（三）微生物除臭技術

有研究表明，人的嗅覺感官能感知的惡臭物質有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。微生物除臭技術首先將氣相惡臭物質轉為液相，然后運用多種微生物體共同作用將惡臭物質分解轉化為營養物質，供給于生長繁殖所需。楊青青研究表明，在排氣筒進氣口中H2S濃度變化為38～65ppm時，惡臭物質停留時間大約12秒，出水PH為1.5～2左右，H2S的去除率不小于99.5%，水洗+生物除臭系統具有較強的耐高濃度污染物質負荷的沖擊能力。

三、土壤污染的微生物修復

土壤污染通常表現為土壤貧瘠板結、植被枯死、重金屬污染帶來的食品安全、居住安全等問題。眾所周知，重金屬的毒性大小與它的狀態有關。土壤污染微生物修復就是利用微生物對重金屬的吸附富集、溶解沉淀及氧化還原作用來改變重金屬價態及存在狀態，從而降低重金屬的毒性。王?？〉韧ㄟ^煙草頭孢酶F_2對氯化汞解毒作用研究試驗發現，液體培養基中，汞量減少了90%，Hg2+能被還原Hg，其中12%汞揮發到大氣中，7%汞被菌體吸附，其余沉淀在培養液底部。雖然無法對重金屬完全降解，但通過遷移富集、價態轉化可以降低重金屬土壤污染，完成修復工作。常見的修復技術有細菌修復技術、真菌修復技術、微藻修復技術。

四、微生物堆肥處理技術

由于固體廢棄物種類繁雜、數量巨大，只有通過分類收集并采取不同的處理方式，方能達到最大化的經濟效益和社會效益。有機固廢或者固廢中有機質占比也十分大，包括農林廢棄物、工業垃圾有機成分、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現固體廢物的減量化、資源化。堆肥的實質就是通過微生物分解作用，轉化可利用的有機肥。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。李九龍等通過實驗，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，并生產出高品質有機肥。

五、結論與展望

雖然目前我國微生物處理技術在環境保護領域發展迅速，但是還應充分認識到，我們對環境微生物學的基礎研究還比較欠缺，理論基礎還不夠扎實，開發出的各類產品需要在特定條件下才能充分發揮特性和高效性。針對這些不足，筆者認為應當重視并加強基礎研究，充分掌握各種微生物的代謝途徑、降解和轉化機理等，同時加強科研投入，攻關并掌握核心技術，充分應用基因工程手段，改良已有的環保用菌株及相關產品。