微生物法修復(fù)水污染技術(shù)研究進(jìn)展

龔開(kāi)靜 朱麗云 高永生 裘林 虞瑩玉 楊鵬飛 李耀輝

（中國(guó)計(jì)量學(xué)院浙江省海洋食品品質(zhì)及危害物控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 浙江杭州 310018）

微生物法修復(fù)水污染技術(shù)研究進(jìn)展

龔開(kāi)靜 朱麗云 高永生 裘林 虞瑩玉 楊鵬飛 李耀輝

（中國(guó)計(jì)量學(xué)院浙江省海洋食品品質(zhì)及危害物控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 浙江杭州 310018）

針對(duì)不同的水體污染狀況，物理法、化學(xué)法和生物法等多種方法被應(yīng)用，而微生物技術(shù)在治理水污染過(guò)程中克服了傳統(tǒng)化學(xué)法、物理法的缺陷，在污水治理中起重要作用。本文主要從微生物在有毒有機(jī)物污染、重金屬污染、富營(yíng)養(yǎng)化方面治理角度，闡述了近些年國(guó)內(nèi)外的相關(guān)技術(shù)研究概況，并提出了生物法修復(fù)水污染技術(shù)的問(wèn)題與展望。

微生物技術(shù) 水污染 有毒有機(jī)物 重金屬 富營(yíng)養(yǎng)化

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，伴隨著各種環(huán)境污染問(wèn)題，且日益嚴(yán)重。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)水污染修復(fù)的主要技術(shù)為物理法、化學(xué)法和生物法。微生物因具有資源豐富，不易產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于水污染治理的研究。

1 微生物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體

富營(yíng)養(yǎng)污染的產(chǎn)生很大程度上是跟水體中大量進(jìn)入含N、P等有機(jī)物有關(guān)，這些有機(jī)物有助于水中好氧藻類(lèi)生長(zhǎng)，而這些藻類(lèi)的大量繁殖會(huì)使水體溶氧大幅降低，導(dǎo)致好養(yǎng)生物難以生存，引起水質(zhì)惡化、水體老化加速和破壞水生生態(tài)系統(tǒng)等。水體脫氮是利用微生物的耗氧硝化作用，通過(guò)亞硝酸菌將氨氮化合物氧化成亞硝酸鹽，繼而將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，同時(shí)釋放氧化亞氮來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此外，還有反硝化作用，反硝化菌將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，再將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?Haberl R等認(rèn)為水體中除氮的最好途徑就是利用硝化細(xì)菌的硝化與反硝化作用進(jìn)行除氮。水體除磷途徑，有兩種途徑生物同化作用除磷和強(qiáng)化生物除磷。生物同化作用除磷是通過(guò)植物或者是懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞直接吸收水中的磷。單愛(ài)琴等對(duì)云龍湖富營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不同藻類(lèi)對(duì)水體中磷的吸收效果是不同的，進(jìn)一步研究培養(yǎng)出有高效除磷的混合藻類(lèi)。強(qiáng)化生物除磷是利用聚磷微生物的厭氧釋磷以及好氧吸磷特性來(lái)完成除磷。聚磷微生物在水體缺氧條件下吸收水中揮發(fā)性脂肪酸，并將其轉(zhuǎn)化為β-羥基丁酸聚合物，然后將其體內(nèi)的聚磷顆粒釋放到環(huán)境中。

2 微生物修復(fù)重金屬污染水體

一些工業(yè)廢水的排放，給水體帶來(lái)了許多如汞、鉛、鉻、銅等重金屬，對(duì)于重金屬污染的水體，可以利用微生物的吸附作用來(lái)治理。在這里涉及到的微生物可以是來(lái)自于原核生物中的細(xì)菌、放射菌，真核生物中的霉菌、酵母菌等。微生物如同一種特殊的離子交換劑，在其細(xì)胞表面存在著各種能夠被吸附的離子基團(tuán)，不同的細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)，微生物有著不同的吸附效果，微生物的吸附能力受到環(huán)境溫度、酸堿度、金屬離子濃度、共存離子狀態(tài)等的影響。秦玉春等研究了微生物對(duì)廢水中Cu2+的吸附規(guī)律發(fā)現(xiàn)，PH值對(duì)菌體吸附Cu2+影響最大。黃富榮等研究了紅螺菌在PH2.9，溫度35℃和微光厭氧情況下，紅螺菌對(duì)Cu2+、Cr6+的吸附率分別達(dá)到94%和83%。Farhadian M等研究了各類(lèi)菌對(duì)重金屬的吸收效果后，發(fā)現(xiàn)真菌、細(xì)菌和放線菌對(duì)重金屬的吸收最好。Srivastava等，通過(guò)黑曲霉除淤泥中的Cr試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)只有在泥土中Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到250 mg/kg-1時(shí)，黑霉菌的除Cr效果最好，培養(yǎng)15天就可以將淤泥中75%的Cr去除。

3 微生物修復(fù)有毒有機(jī)物污染水體

近年來(lái)，人們?cè)谖⑸镱I(lǐng)域找到了突破口，發(fā)現(xiàn)了不少能夠通過(guò)某些代謝途徑將有機(jī)有毒物質(zhì)處理的微生物。據(jù)報(bào)道，能降解多環(huán)芳烴（PAHs）的微生物主要為真菌和細(xì)菌，如假單胞菌、紅球菌黃桿菌、微球菌等。

一般碳個(gè)數(shù)越多，PAHs越難被降解。聶麥茜等分離出一株能夠有效降解蒽、菲的優(yōu)勢(shì)短桿菌，在Fe3 +的輔助下處理10 h，沒(méi)有被轉(zhuǎn)化的蒽、菲分別低至25% 、13%。周德平等發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)少動(dòng)鞘氨醇單胞菌處理14天后，菲的含量從1000mg/L降為13 mg/L。

通常，含六碳環(huán)的個(gè)數(shù)與PAHs的穩(wěn)定性呈正相關(guān)。目前很少發(fā)現(xiàn)能夠高效降解復(fù)雜PAHs的微生物，即能夠以高分子量的PAHs為唯一碳源的微生物，而在發(fā)現(xiàn)的少數(shù)的能夠處理復(fù)雜PAHs的微生物都有一個(gè)共性，它們的降解都是基于共代謝出發(fā)的。共代謝是微生優(yōu)先利用易獲得、易吸收的能源，以此作為在另一種基質(zhì)上完成特殊代謝跳板的過(guò)程。共代謝為處理復(fù)雜PAHs提供了一個(gè)新方向。陶雪琴等研究發(fā)現(xiàn)2，3-雙加氧酶把中間產(chǎn)物氧化的過(guò)渡作用在鞘氨醇單胞菌處理菲生成H2O和CO2過(guò)程中是極其重要的。周宏偉等克隆出一種雙加氧酶基因，該基因是以菌株地桿菌FLO為出發(fā)點(diǎn)的，在新的雙加氧酶重組菌株的處理下，芘和熒蒽可被催化生成相應(yīng)的順式雙羥基，分析得知該克隆基因?qū)到鈴?fù)雜環(huán)芳烴中有積極作用。高闖等在研究銅綠假單胞菌降解處理PAHs中酶活性的變化時(shí)，發(fā)現(xiàn)了該菌的脫氫酶活性在對(duì)不同的PAHs的降解很重要，同時(shí)，該菌不僅能有效處理萘，且對(duì)其他種類(lèi)PAHs也有一定降解作用。

4 問(wèn)題與展望

近年來(lái)運(yùn)用微生物處理污水的手段已經(jīng)有了一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的成長(zhǎng)過(guò)程，各地也受益良多。但是，隨著在污水治理的進(jìn)程中，微生物的局限性也隨之暴露，主要有以下幾點(diǎn)：（1）在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，水體中仍存在著許多污染物是現(xiàn)有微生物技術(shù)無(wú)法處理的。（2）在處理過(guò)程中，微生物往往受到環(huán)境因素的影響比較大，比如溫度，酸堿性等的影響很難控制。（3）處理中某些菌種可能會(huì)產(chǎn)生有毒中間代謝物，對(duì)水體產(chǎn)生近一步污染。

目前，水污染現(xiàn)象比較嚴(yán)重，而各種治理水污染的方法都有一定的局限性。因此尋找擴(kuò)寬環(huán)保治水技術(shù)刻不容緩，應(yīng)積極開(kāi)發(fā)生物資源，尋找更多能夠高效處理污水的新型菌種或者可以在原有菌種基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母牧迹部梢院臀锢砘瘜W(xué)方法結(jié)合起來(lái)一起運(yùn)用到水污染治理中去，使污水得到更有效的處理。

［1］ 付春平，鐘成華，鄧春光.水體富營(yíng)養(yǎng)化成因分析.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27（1）：129-131.

［2］ 呂娟，陳銀廣，顧國(guó)偉.好氧顆粒污泥在生物強(qiáng)化處理中的應(yīng)用.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29（7）：106-108.

［3］ 許旭萍，沈雪賢，陳宏靖.球衣菌吸附重金屬Hg2+的理化條件及其機(jī)理研究.環(huán)境科學(xué)學(xué)，2006（3）：453-458.

R73

A

1674-2060（2016）01-0021-01

龔開(kāi)靜（1993-），女，漢族，四川成都，本科，中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院生物工程專業(yè)，從事水污染生物修復(fù)技術(shù)研究。

朱麗云（1976-），女，副教授，從事水污染處理技術(shù)研究。