微生物在污染治理方面的运用与实践

九江市武宁生态环境局 王俊

微生物是指人肉眼无法观察的包括细菌、病毒、真菌、微藻类和一些小型原生生物等微小生物。它们有着体表面积大、分布广、种类多、适应强、繁殖快、转化快、易变异等特点，被广泛用于医药食品、工农业、环保等诸多方面。利用它们的新陈代谢作用进行环境治理有着便捷、高效、二次污染小的优势，现在人们已经成熟地将微生物处理技术运用到环境治理中，未来将会有更广阔的发展空间。

一、水污染治理中的应用

采用生物法处理污水就是通过微生物的新陈代谢作用来降解废水中的有机物，将废水中的污染物去除。现阶段，我们已经成熟掌握了固定化微生物技术、生物栅修复技术、微生物絮凝技术等。

（一）固定化微生物技术

固定化微生物技术是采用一定的方法，将微生物附着在相应载体上，使它固定在特定空间区域内，高度富集，保持高度活性，实现对废水的有效处理。利用此技术生产的固定化小球，具有不易溶解的特点，微生物高度密集且活性很强，能够连续使用。在污水处理时，能够实现固液有效分离，对有毒有害物质有着较强的抵抗能力。目前，该技术在处理有色废水、洗涤剂废水和制药废水方面应用较多，有着一定应用成果。

（二）生物栅修复技术

它是将水生植物、微生物、水生动物等组成一个小型生态系统，利用要素间的协同作用共同完成污水的治理，其实质就是将微生物膜技术和水生植物的相关特性结合起来，使得水污染治理更加高效。当空气与水充分接触时，微生物就会在气相、液相和固相三者间互相转移，构成一个多样化复杂的生态系统。当废水流经这样的生态系统时，水中的污染物就被水生植物根系阻挡，附着在根系表面的微生物群充分与污染物接触，发生吸附和转化作用，从而将水中污染成分去除，达到很好的处理效果。

（三）微生物絮凝技术

微生物絮凝剂是由人为选育出一类具有絮凝功能的微生物产生的代谢产物。它包括微生物细胞体、细胞提取物以及产生的代谢产物。相比传统的化学絮凝剂，微生物絮凝剂不仅具有菌剂来源广泛、培养快、投加少、絮凝效果好的优势，而且容易降解处理，不产生二次污染。在处理的纸浆黑水中，利用协腹产碱杆菌产生出的微生物絮凝剂具有良好的脱色处理效果，其脱色率高达95%。微生物絮凝剂不仅对高色度废水有较好的处理效果，在处理制药行业的活性污泥膨胀问题时也有良好表现。据实验表明，制药废水发生活性污泥膨胀时，投加MBFNOC-1进行处理后，SVI指数由原来的290下降到了50左右，有效消除了污泥膨胀问题。

二、在废气污染治理中的应用

伴随工业化发展，向大气环境排放了大量工业废气，采用常规的物理化学法来处理工业废气虽然有良好的处理效果，但也存在大量使用化学药剂带来的成本问题，而且容易造成二次污染。微生物具有适宜性强、易培养的特性，且对特定污染物有一定降解能力。科研人员已成熟地掌握了二氧化碳微生物固定、有机废气微生物处理、微生物除臭等相关技术。

（一）二氧化碳的微生物固定

我国是能源消费大国，据国家统计公报显示，2019年我国发电量75034.3亿千瓦时，其中火电发电量52201.5亿千瓦时，占比69.6%。从能源结构上来看，我国仍处在以火力发电为主的供电模式。众所周知，火力发电伴随着大量煤炭燃烧，产生的二氧化碳排放加剧温室效应、气候变暖。为了解决这一问题，科研人员通过利用自氧性微生物的光合作用，将工业废气中的CO2吸收固定下来。常见的固碳微生物有螺旋藻、小球藻、栅藻、纤细裸藻等。微藻固碳技术产生的大量藻体可作为动物饲料、高价位的化合物提纯的原料，藻体的产业化综合利用不仅能避免二次污染，还能获得良好的经济效益。CHAE等通过微藻固定烟气中的CO2,将收集的藻体感化，用于海产养殖饲料的生产，经济效益十分可观。

（二）有机废气微生物净化技术

该技术也是利用微生物新陈代谢功能，将废气中的有机组分吸收降解转化为CO2和H2O这类简单无机物和细胞需要的营养物质，从而使有机污染物得到净化。常见的净化装置有生物洗涤器、生物滴滤器、生物过滤床等。彭芬等在研究了生物技术在喷漆废气治理中的应用，通过实验及检测结果表明，经生物技术治理后的有机废气完全符合GB16297-1996二级标准的要求，且治理效果好，甲苯、二甲苯的治理效率分别达到92%、95%。

（三）微生物除臭技术

有研究表明，人的嗅觉感官能感知的恶臭物质有4000种之多，通常分为四类，有氨等含氮化合物、含硫化合物、卤代烃以及少类含氧型化合物等。微生物除臭技术首先将气相恶臭物质转为液相，然后运用多种微生物体共同作用将恶臭物质分解转化为营养物质，供给于生长繁殖所需。杨青青研究表明，在排气筒进气口中H2S浓度变化为38～65ppm时，恶臭物质停留时间大约12秒，出水PH为1.5～2左右，H2S的去除率不小于99.5%，水洗+生物除臭系统具有较强的耐高浓度污染物质负荷的冲击能力。

三、土壤污染的微生物修复

土壤污染通常表现为土壤贫瘠板结、植被枯死、重金属污染带来的食品安全、居住安全等问题。众所周知，重金属的毒性大小与它的状态有关。土壤污染微生物修复就是利用微生物对重金属的吸附富集、溶解沉淀及氧化还原作用来改变重金属价态及存在状态，从而降低重金属的毒性。王保俊等通过烟草头孢酶F_2对氯化汞解毒作用研究试验发现，液体培养基中，汞量减少了90%，Hg2+能被还原Hg，其中12%汞挥发到大气中，7%汞被菌体吸附，其余沉淀在培养液底部。虽然无法对重金属完全降解，但通过迁移富集、价态转化可以降低重金属土壤污染，完成修复工作。常见的修复技术有细菌修复技术、真菌修复技术、微藻修复技术。

四、微生物堆肥处理技术

由于固体废弃物种类繁杂、数量巨大，只有通过分类收集并采取不同的处理方式，方能达到最大化的经济效益和社会效益。有机固废或者固废中有机质占比也十分大，包括农林废弃物、工业垃圾有机成分、生活垃圾和污水处理剩余污泥等等。采用生物堆肥可以很好地实现固体废物的减量化、资源化。堆肥的实质就是通过微生物分解作用，转化可利用的有机肥。为了提高堆肥效果，人们选育出一些能适用于堆肥的微生物菌种。李九龙等通过实验，选育出了适用于玉米芯和菇渣混合堆肥的外源微生物菌剂，并生产出高品质有机肥。

五、结论与展望

虽然目前我国微生物处理技术在环境保护领域发展迅速，但是还应充分认识到，我们对环境微生物学的基础研究还比较欠缺，理论基础还不够扎实，开发出的各类产品需要在特定条件下才能充分发挥特性和高效性。针对这些不足，笔者认为应当重视并加强基础研究，充分掌握各种微生物的代谢途径、降解和转化机理等，同时加强科研投入，攻关并掌握核心技术，充分应用基因工程手段，改良已有的环保用菌株及相关产品。