簡談微生物在土壤修復(fù)和廢水治理中的應(yīng)用

吳育津

（蘇州市環(huán)科環(huán)保技術(shù)發(fā)展有限公司 江蘇蘇州 215007）

引言

眾所周知,由于工業(yè)快速發(fā)展，資源能源的大量消耗，全球環(huán)境狀況正在急劇惡化。土壤污染、水質(zhì)變差、生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，全世界對環(huán)境保護(hù)給予了空前的重視。由于傳統(tǒng)的填埋、焚燒等治理手段會造成二次污染，所以運用現(xiàn)代生物技術(shù)預(yù)防和治理環(huán)境污染，將是發(fā)展的必然。而微生物與動植物相比，具有自身的優(yōu)勢，在環(huán)境保護(hù)中占有重要的地位。作為自然界的分解者，微生物在物質(zhì)循環(huán)中起著承上啟下的作用。有機(jī)農(nóng)藥，固體廢物，工業(yè)廢水，生活垃圾等都要在微生物的作用下，分解為無機(jī)物被重新利用。隨著微生物學(xué)的發(fā)展，其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛，尤其在污染治理方面會更加突出。

1 微生物在土壤修復(fù)中的應(yīng)用

現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)尤其是化工、電鍍、農(nóng)藥等行業(yè)，在生產(chǎn)過程中會對土壤造成一定程度的污染，企業(yè)搬遷后土地再利用存在環(huán)境風(fēng)險，而利用微生物技術(shù)對污染土壤進(jìn)行修復(fù)已成為目前較為常用的手段。除了工業(yè)污染，農(nóng)業(yè)面源污染問題也不容忽視，尤其是土壤中的農(nóng)藥殘留。利用微生物降解殘留農(nóng)藥，已成為農(nóng)用土壤修復(fù)的常用技術(shù)手段。

1.1 用于土壤修復(fù)的微生物種類

到目前為止，人們已分離了多種降解農(nóng)藥的微生物，主要有以下幾類：黃桿菌屬、產(chǎn)堿菌屬、棒狀桿菌屬、芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、節(jié)細(xì)菌屬等。除了細(xì)菌，還有某些真菌、放線菌和藻類也具有農(nóng)藥降解功能。

1.2 微生物土壤修復(fù)機(jī)理

土壤污染主要包括重金屬污染、農(nóng)藥和有機(jī)污染物等多種類型。微生物對各類污染物的作用方式可分兩大類，一類是酶促反應(yīng)，微生物直接作用于污染物，常說的農(nóng)藥微生物降解多屬此類。另一類是間接作用于污染物，通過微生物的活動改變了化學(xué)和物理的環(huán)境。常見有共代謝作用、礦化作用等。

1.3 利用基因重組技術(shù)構(gòu)建高效工程菌

在我國微生物修復(fù)研究工作主要體現(xiàn)在篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株，提高功能微生物在土壤中的活性、壽命和安全性，修復(fù)過程參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)控等方面。有關(guān)微生物對農(nóng)藥降解的研究已進(jìn)入基因水平，科學(xué)家已經(jīng)利用基因重組技術(shù)構(gòu)建了降解有機(jī)氯、菊酯類農(nóng)藥的高效工程菌。

1.4 微生物土壤修復(fù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景

土壤修復(fù)與廢氣和廢水的治理不同，其耗時長、投資大、處置過程更復(fù)雜，再加上我國土壤污染嚴(yán)重，污染類型多樣，呈現(xiàn)無機(jī)有機(jī)復(fù)合污染物并存的局面，因而土壤修復(fù)工作就顯得更為重要和復(fù)雜。土壤污染的主要修復(fù)技術(shù)有工程修復(fù)、物理-化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)及聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等。微生物修復(fù)主要應(yīng)用于農(nóng)田農(nóng)藥殘留、石油泄漏污染及其廢棄物堆置場，含氯、菲、苯等多種有機(jī)物污染土壤的生物修復(fù)。微生物修復(fù)有時并不能去除土壤中的全部污染物，只有與物理和化學(xué)處理方法聯(lián)合使用時，才能做到完全修復(fù)。

目前國內(nèi)外對污染土壤修復(fù)，尤其是土壤農(nóng)藥殘留降解的研究已十分成熟，也相繼有各種“降解菌劑”問世。利用微生物解決農(nóng)田農(nóng)藥殘留問題是可行的，應(yīng)用前景也十分樂觀，但存在的問題也很多，如：實際應(yīng)用與實驗室研究脫節(jié)嚴(yán)重；構(gòu)建高效工程菌的穩(wěn)定性及菌種的安全管理等。這些問題的解決，必將推動土壤修復(fù)微生物的廣泛應(yīng)用，為解決污染土壤修復(fù)開辟新的途徑。

2 微生物在廢水治理中的應(yīng)用

廢水主要來源于生活污水和工業(yè)廢水。生活污水如不經(jīng)過處理則會使水體中的氮磷增加，造成富營養(yǎng)化，還會傳播疾病。工業(yè)廢水排入使水體嚴(yán)重污染，各種有機(jī)物和重金屬危及農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，人類的健康受到威脅。微生物法處理廢水是最經(jīng)濟(jì)有效的方法。微生物法是通過微生物的新陳代謝過程，使水體中的有機(jī)污染物分解成CO2等無機(jī)物的過程，從而使水體得到凈化。

2.1 微生物處理廢水的方法

微生物處理廢水的方法主要有兩類：一類為厭氧法，主要有：厭氧接觸法、厭氧生物膜法、升流式厭氧污泥層反應(yīng)器等。在無氧條件下，使廢水中的有機(jī)物最終被分解為CO2、CH4等。另一類為好氧法，主要有：生物轉(zhuǎn)盤法、活性污泥法、氧化塘法、生物濾池法等。在有氧條件下，好氧微生物大量繁殖，使廢水中的有機(jī)物最終氧化分解成CO2、硝酸鹽等簡單的無機(jī)物，達(dá)到凈化廢水的目的。

2.2 微生物廢水處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景

微生物在廢水處理中的應(yīng)用最早也最為廣泛，技術(shù)和市場十分成熟。廢水的好氧生物處理是需要消耗能量的，尤其是曝氣時非常耗電。由于能源短缺，促使廢水厭氧生物處理技術(shù)得到迅速發(fā)展，例如UASB反應(yīng)器、厭氧濾池等都是近年來開發(fā)成功的新型高效厭氧生物處理工藝，徹底改變了過去人們認(rèn)為厭氧生物法處理效能低的觀念。厭氧處理法最大的優(yōu)勢是能將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣，在能源緊缺的當(dāng)今時代，這項技術(shù)的應(yīng)用與推廣，可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。所以說，厭氧處理法不但節(jié)能，還能產(chǎn)生生物能，符合可持續(xù)發(fā)展的治理原則。

結(jié)語

土壤污染修復(fù)產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)仍然處于起步階段，還沒有像國外那樣形成成熟的市場。隨著土壤修復(fù)技術(shù)研究與應(yīng)用的不斷深入,各種類型的修復(fù)技術(shù)日益增多,修復(fù)技術(shù)也將逐漸走向成熟。但是微生物修復(fù)技術(shù)肯定是土壤修復(fù)的首選技術(shù)，因為生物修復(fù)本身的生物性來源,其降解性、毒性要優(yōu)于化學(xué)制劑和其他人工合成修復(fù)制劑。

目前微生物廢水處理主要以有氧和厭氧處理技術(shù)相結(jié)合，從節(jié)能角度講，厭氧處理技術(shù)的應(yīng)用更具廣泛前景。

總之,微生物技術(shù)具有獨特的功能和優(yōu)越性,在防治污染方面前景無限。我國是一個發(fā)展中國家,在經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)還比較薄弱的條件下,很有必要加強研究和開發(fā)微生物治理及修復(fù)技術(shù)。