水污染微生物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

代 穩(wěn) ，朱清華 ，劉勝仿

（1.六盤(pán)水師范學(xué)院，貴州 六盤(pán)水553004；2.貴州省六盤(pán)水市四格中心小學(xué)，貴州 六盤(pán)水 553527；3.貴州省六盤(pán)水市四格中學(xué)，貴州 六盤(pán)水 553527）

水是地球上的所有生物、生命體的必需物質(zhì)，是人類(lèi)生活的重要資源，與人類(lèi)生活、生產(chǎn)息息相關(guān)。但隨著社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)革新，人們生活質(zhì)量的提高，水污染問(wèn)題已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，制約人類(lèi)社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。據(jù)2011年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)，全國(guó)廢水排放量為652.1億t，長(zhǎng)江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河、浙閩片河流、西南諸河和內(nèi)陸諸河等10大水系469個(gè)國(guó)控?cái)嗝嬷校瘛箢?lèi)、Ⅳ～Ⅴ類(lèi)和劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)的斷面比例分別為61.0%、25.3%和13.7%；在監(jiān)測(cè)的26個(gè)湖泊（水庫(kù)）中，富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的湖泊（水庫(kù)）占53.8%；四大海區(qū)中，渤海和東海近岸海域水質(zhì)差；9個(gè)重要海灣中，膠州灣和遼東灣水質(zhì)差，渤海灣、長(zhǎng)江口、杭州灣、閩江口和珠江口水質(zhì)極差。水體污染的形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。

目前，對(duì)水污染的治理，無(wú)論是政府官員、生產(chǎn)企業(yè)、學(xué)者，還是老百姓，都從不同的角度采取不同的措施對(duì)水污染進(jìn)行防治和治理，微生物修復(fù)技術(shù)［1］以其成本低、效率高、無(wú)二次污染等特點(diǎn)受到人們的青睞。

1 微生物修復(fù)技術(shù)概念

微生物修復(fù)技術(shù)屬于生物修復(fù)的范疇，生物修復(fù)技術(shù)是20世紀(jì)80年代以來(lái)出現(xiàn)和發(fā)展的清除和治理環(huán)境污染的生物工程技術(shù)，其主要利用生物特有的分解有毒有害物質(zhì)的能力，去除水污染中的污染物，達(dá)到清除水污染的目的。

生物修復(fù)技術(shù)中，微生物修復(fù)占據(jù)主導(dǎo)地位，其修復(fù)技術(shù)通過(guò)微生物的作用清除水體中的污染物，或是使水中的污染物無(wú)害化的過(guò)程，包括自然和人為控制條件下的污染物降級(jí)或無(wú)害化的過(guò)程。微生物修復(fù)技術(shù)需具備的前提條件：①有充分和穩(wěn)定的地下水流；②有微生物可利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；③有緩沖pH的能力；④有使代謝能夠進(jìn)行的電子受體。若缺少其中一項(xiàng)條件，都將會(huì)影響微生物修復(fù)的速率和程度。

在微生物修復(fù)技術(shù)中，采用投加微生物修復(fù)、人工曝氣強(qiáng)化水體生物修復(fù)、生物膜修復(fù)和活性污泥修復(fù)［2］等。

2 微生物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

2.1 多環(huán)芳烴的微生物降解

2000年，郭楚玲等［3］利用假單胞菌屬（Pseudomonas）、黃桿菌屬（Flavobacterium）、莫拉氏菌屬（Mirabella）、弧菌屬（Vibrio）、海桿菌屬（Marinobacter）、解環(huán)菌屬（Cycloclas-ticus）、Neptunomonas naph-thovorans等海洋細(xì)菌來(lái)降解低分子量的多環(huán)芳烴，其降解速率較快，有利于水污染的修復(fù)。

2007年，陶雪琴等［4］培養(yǎng)鞘氨醇單胞菌GY2B，菌株GY2B通過(guò)降解水楊酸、1-羥基-2-萘酸和萘，再經(jīng)過(guò)鄰苯二酚間位途徑裂解為2-羥基粘康酸半醛，最后通過(guò)TCA循環(huán)進(jìn)一步降解為CO2和H2O，進(jìn)而對(duì)多環(huán)芳烴進(jìn)行微生物降解，達(dá)到修復(fù)的效果。

2.2 投加優(yōu)勢(shì)菌法

2000年 ， 丁 吉 震［5］采 用CBS（Central Biological system）公司的科學(xué)家開(kāi)發(fā)研制的CBS水體修復(fù)技術(shù)，利用光合菌、孔酸菌、放線(xiàn)菌、酵母菌等構(gòu)成了功能強(qiáng)大的 “菌團(tuán)”投放4040kg生物制劑到重慶桃花溪，去除水體中有機(jī)污染物、消除惡臭，并解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。

2001年，任翱和史家梁［6］采用光合細(xì)菌（PSB）、硝化細(xì)菌（NB）、玉壘菌（S30）等有益微生物進(jìn)行溫室有砂育鱉，有益微生物聯(lián)合使用，可以有效分解底泥中的污染物，去除水體中的有機(jī)物、氨氮、亞硝態(tài)氮，減少換水次數(shù)，節(jié)約用水量，并起到保護(hù)環(huán)境的作用。

2002年，何義亮和張波［7］用高效復(fù)合微生物（由芽孢桿菌屬、產(chǎn)堿假單胞菌屬、硫桿菌屬、無(wú)色桿菌屬、亞硝化單胞菌屬、腸桿菌屬及微球菌屬等）以SBR工藝處理化工試劑廢水，處理24h后，COD的去除率>50%，總氮去除率83.93%，氨氮的去除率達(dá)100%，對(duì)氮具有較好的去除效果。

2005年，薛維納等［8］也將復(fù)合微生物（含有4個(gè)功能菌群:氨化菌、硝化菌、反硝化菌、磷細(xì)菌，細(xì)顆粒狀，含活菌數(shù)109個(gè)/g）對(duì)城市污染河流進(jìn)行靜態(tài)模擬處理，水體中重鉻酸鉀、氨態(tài)氮、磷酸鹽的濃度均有不同程度的先上升后下降趨勢(shì)，當(dāng)復(fù)合微生物菌劑添加濃度為0.4g/L時(shí)，磷酸鹽的去除率達(dá)到最大，為25.52%；復(fù)合微生物菌劑添加濃度為0.8g/L時(shí)，重鉻酸鉀、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮的去除率達(dá)到最大，分別為54.32%、81.06%、69.2%。

2003年，龐金釗等［9］應(yīng)用優(yōu)勢(shì)菌劑處理天津大學(xué)校園內(nèi)富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重的湖水，投入光合菌、硝化菌、復(fù)合菌的混合液對(duì)水中的濁度、葉綠素a有明顯的去除效果，投加優(yōu)勢(shì)菌劑100mg/L的水樣至第5d時(shí)對(duì)CODMn的去除率已達(dá)50%以上；第8d上清液濁度由65NTU降至7NTU，對(duì)濁度的去除率88%；第20d DO值達(dá)到了6mg/L左右，較空白水樣的高出20%。投菌僅2d后，水樣的顏色由開(kāi)始的黑綠色變清，水面上的漂浮藻類(lèi)明顯減少，投加優(yōu)勢(shì)菌劑對(duì)CODMn、氨氮、葉綠素a等的含量均顯著降低。應(yīng)用100mg/L的投加光合菌、硝化菌、復(fù)合菌的混合液量，對(duì)水體具有較好的凈化作用，且凈化水體的費(fèi)用僅為換水法的25%～37.5%。

2008年，趙海霞等［10］利用硅酸鹽細(xì)菌GY03菌株（學(xué)名是膠質(zhì)芽胞桿菌Bacillus mucilaginosus）所產(chǎn)生的絮凝物質(zhì)，對(duì)煤礦廢水的吸附作用和處理效果進(jìn)行探討，其結(jié)果表明，硅酸鹽細(xì)菌GY03菌株所產(chǎn)生的絮凝劑對(duì)水樣的最大絮凝率達(dá)97.94%，SS去除率達(dá)99.43%，對(duì)總鐵、Zn2+和Ti4+的最大去除率分別為91.94%，90.93%，90%，硅酸鹽細(xì)菌GY03菌株所產(chǎn)生的絮凝劑能夠有效改善受煤礦污染水體的水質(zhì)。

2.3 土著微生物修復(fù)法

天然的水體和土壤是微生物生存的大本營(yíng)，微生物在遭受有毒有害的污染后，將會(huì)有一個(gè)天然的馴化選擇的過(guò)程［11］，使適合的微生物得到不斷增長(zhǎng)繁殖，數(shù)量不斷增多。培育出能在某種污水環(huán)境下生長(zhǎng)的微生物，將有利于水污染的微生物修復(fù)。

吳青梅等［12］通過(guò)分析底泥污染現(xiàn)狀，用生物技術(shù)途徑刺激或抑制土著微生物菌群代謝活性，利用底泥中土著微生物修復(fù)黑臭水體，從而達(dá)到水污染被恢復(fù)的生物過(guò)程。

沈越［13］通過(guò)分析鞍山市英澤湖底部的污泥，對(duì)底泥進(jìn)行適當(dāng)曝氣，培養(yǎng)馴化“土著菌”，經(jīng)過(guò)8～30d的凈化處理，英澤湖中的COD、有機(jī)物、氨氮、總磷及膠體顆粒物等都有大幅度的下降，同時(shí)，水體中的濁度由30降至3，下降幅度為90%。

陳立等［14］應(yīng)用優(yōu)化土著微生物菌群（包括假單胞菌屬、微球菌屬、放線(xiàn)菌屬、真菌類(lèi)的青霉屬、曲霉屬）的生物技術(shù)，對(duì)華北濮陽(yáng)地區(qū)石油污染地下水進(jìn)行修復(fù)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在石油含量分別為182.0，862.5，1695.0mg/L污水中加入1.5%的優(yōu)化菌群制劑，經(jīng)過(guò)28，37，37d的修復(fù)實(shí)驗(yàn)，3種濃度中石油污染物的最大累計(jì)去除率分別為53.46%（28d）、70.87%（37d）和58.19%（37d），加入土著微生物菌群制劑，顯著提高了石油污染物的去除率。

3 結(jié)論與展望

（1）近年來(lái)，水污染制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響城市的市容市貌，很多學(xué)者在探索水污染的治理和修復(fù)，生物修復(fù)技術(shù)具有污染物在原地被降解，且修復(fù)時(shí)間較短，處理操作簡(jiǎn)便，對(duì)周?chē)h(huán)境干擾少，修復(fù)費(fèi)用少，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，受到了學(xué)者們的關(guān)注。微生物催化降解有機(jī)污染物，從而去除或消除水污染的一個(gè)受控過(guò)程，即利用培育的植物或培養(yǎng)、接種的微生物的生命活動(dòng)，對(duì)水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解，從而使水體得到凈化的技術(shù)。

（2）利用假單胞菌屬、黃桿菌屬、莫拉氏菌屬、弧菌屬、海桿菌屬、解環(huán)菌屬、海桿菌屬、解環(huán)菌屬、鞘氨醇單胞菌等微生物可以對(duì)多環(huán)芳烴進(jìn)行微生物降解，達(dá)到修復(fù)的效果；利用高效復(fù)合微生物可以對(duì)CODMn、重鉻酸鉀、氨態(tài)氮、磷酸鹽、葉綠素a、亞硝態(tài)氮等的含量均具有修復(fù)作用，降低其含量。馴化選擇土著微生物修復(fù)，也可以水體得到凈化。微生物修復(fù)技術(shù)變得越來(lái)越實(shí)用，具有一定的價(jià)值和重要意義，但微生物技術(shù)修復(fù)污染水體是一個(gè)極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，針對(duì)當(dāng)前嚴(yán)重復(fù)雜的污染情況，微生物種類(lèi)和數(shù)量的開(kāi)發(fā)，菌種的選擇、配制和土著微生物的培養(yǎng)，將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這將是未來(lái)微生物修復(fù)技術(shù)著重探討的問(wèn)題和難點(diǎn)。

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