高效微生物菌劑在水環(huán)境治理中的應(yīng)用

錢 丹，于 淼，武 軼，胡聖蓉，張 力

（天津江河弘元環(huán)境技術(shù)研究有限公司，天津 300202）

在自然界的各類水體及土壤中，存在很多能夠降解污染物質(zhì)的微生物，這也是水體和土壤具有一定自凈能力的主要原因［1-2］。高效微生物技術(shù)就是基于此類微生物的易繁殖及強(qiáng)降解特性，篩選自然界中的各種優(yōu)勢微生物菌群，通過技術(shù)措施進(jìn)行分離、馴化、提純及擴(kuò)大培養(yǎng)，并根據(jù)待處理水體的污染物種類及含量合理選用相應(yīng)的菌種應(yīng)用于工程實際［3-4］。技術(shù)應(yīng)用過程中，強(qiáng)勢菌群在生物酶及微量元素的刺激下，可在較差的水環(huán)境中迅速增殖，利用水中的COD，N，P等作為自身生長、繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)，快速降解水中有機(jī)污染物。

除水中污染物之外，底泥也是造成水體污染難以根治的重要原因之一。底泥首先是水中污染物的蓄積庫，水體中大量的污染物會富集在底泥中，提高水體對污染物的容納量。但當(dāng)污染物飽和后，底泥會向水中釋放污染物，反向污染水體［5-6］。底泥疏浚雖然可快速消解一部分底泥，但疏浚后的底泥中仍然存在高濃度的污染物。大量研究表明［7-9］，對有機(jī)污染的底泥，理想辦法不是清淤，而是依靠微生物在原地直接分解污染物，將污泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，達(dá)到消減底泥的目的，從而降低清淤頻率，減少清淤量，避免疏浚時底泥再懸浮、運(yùn)輸時底泥流失等過程引起的二次污染問題，不需要額外的場地對疏浚底泥進(jìn)行堆放或處理，也無需對處置設(shè)施（如填埋場）進(jìn)行長期監(jiān)測，所需費(fèi)用低，易于推廣。

1 研發(fā)現(xiàn)狀

自20世紀(jì)70年代以來，歐美各國的環(huán)保從業(yè)者及相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者開始致力于生物處理技術(shù)的研究，而生物處理的本質(zhì)則是通過篩選、馴化得到適應(yīng)環(huán)境快、降解能力強(qiáng)的優(yōu)勢菌來分解污染物，并已規(guī)?；a(chǎn)，但成本較高，且由于污染環(huán)境與污染物的地域差異，處理效果也無法保證［10-11］。

國內(nèi)環(huán)保用微生物菌劑的研究和應(yīng)用主要集中在高等院校、科研院所和部分企業(yè)，雖起步較晚，但依然取得了較好成果。中科院成都生物研究所篩選出了300多株高效降解功能菌株，并形成了8個系列的微生物菌劑，主要應(yīng)用于工業(yè)廢水處理及污染河流或湖泊修復(fù)，并對菌劑產(chǎn)品及其應(yīng)用進(jìn)行了安全性評價，其綜合性能優(yōu)于國外同類產(chǎn)品［12-13］。天津江河弘元環(huán)境技術(shù)研究有限公司在有效控制污染源的情況下，首先利用微生物對污染環(huán)境的強(qiáng)適應(yīng)性及高效代謝性，快速減少水體中污染物含量；然后利用微生物與生物酶的有機(jī)結(jié)合，可原位降解底泥中的污染物，使底泥重新回到非飽和狀態(tài)，不但能解決底泥反滲的問題，還能增加水體對污染物的容納量；最后構(gòu)建合理的微生物—植物—動物生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)水體良性循環(huán)和自凈能力。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

將多種具有不同降解功能的微生物與活性生物酶及微生物營養(yǎng)鹽相結(jié)合，培育生產(chǎn)出活菌制劑用于環(huán)境修復(fù)的產(chǎn)品稱為微生物菌劑［10，14］。微生物菌劑具有特異性強(qiáng)、成活率高、適應(yīng)環(huán)境快、無二次污染及成本較低等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、石化、印染、食品加工業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)保等領(lǐng)域，尤其是在水污染治理、大氣污染治理、土壤修復(fù)及固廢資源化方面發(fā)揮著重要作用。莊景等［15］采用梅花式接種法，在無徹底截污和清淤的情況下，將土著微生物擴(kuò)大培養(yǎng)后直接投加到主要受生活污水污染的黑臭河道中，對無錫市滸溪河進(jìn)行污染防治。研究表明：投加微生物菌劑一段時間后，河道水體DO含量提升至2mg/L以上，NH3-N，TP，COD的去除率分別為58%、56%和43%，初步消除河道黑臭。李海明［16］將固定化微生物技術(shù)應(yīng)用于蘇州古城區(qū)污染河道中，并研究其對污染河水的凈化效果及規(guī)律，結(jié)果表明微生物對，TN，TP均有較好的去除效果。樊佳［17］匯總分析了ANAMMOX菌、喹啉降解菌及苯酚降解菌應(yīng)用于焦化廢水深度處理的實際降解效果，認(rèn)為采用微生物技術(shù)處理焦化廢水經(jīng)濟(jì)有效、易操作，具有較大潛力。徐偉超等［18］將實驗分離出的1株喹啉降解菌應(yīng)用于好氧池焦化廢水環(huán)境中，結(jié)果表明該降解菌對于難降解喹啉具有一定的降解效果，并能相應(yīng)提高COD去除率。

3 優(yōu)勢與局限性

高效微生物技術(shù)無需將水體抽出治理，可對地表水體進(jìn)行原址修復(fù)，短期內(nèi)即可恢復(fù)水體的自凈能力，一次治理后，在控源截污或污水流入量不超過水體納污能力的情況下，可長期保持水體清潔。該技術(shù)可直接作用于地表水體底泥，降解底泥中有機(jī)污染物，壓縮底泥體積，阻止底泥反向污染水體，同時還可消除因氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)過剩造成的水體藻類大量繁殖的現(xiàn)象，提升水體溶解氧含量，間接提高水生動物的免疫力，且操作簡單，可搭配生態(tài)浮島、生物膜等設(shè)施使用，適應(yīng)多種地表水情況。

但由于缺乏市場監(jiān)管及相關(guān)行業(yè)和國家標(biāo)準(zhǔn)的不健全，目前國內(nèi)環(huán)保用微生物菌劑使用情況較為混亂，菌種來源、組分特點、處理效果等差異較大。一些菌劑生產(chǎn)廠家以次充好，以化學(xué)藥劑或僅含有少量微生物的產(chǎn)品充當(dāng)微生物菌劑，擾亂市場秩序；由于生產(chǎn)水平參差不齊，不同廠家生產(chǎn)的菌劑在菌種活性、有效微生物含量等指標(biāo)上差異較大，導(dǎo)致處理效果穩(wěn)定性不高。除此之外，微生物菌劑在實際應(yīng)用過程中尚存在著一定的局限性，還有較多問題有待解決。

微生物受溫度、pH值、溶解氧等外界環(huán)境影響較大，尤其是溫度，低溫或高溫都會影響微生物活性，在實際應(yīng)用過程中常會受季節(jié)因素限制。研究表明［19-20］，微生物對于以有機(jī)污染為主的水體處理效果較好，而對于含有重金屬水體的應(yīng)用仍處于試驗研究階段，要實現(xiàn)廢水處理的工業(yè)化、規(guī)?；孕杓涌煅芯窟M(jìn)度。

微生物菌劑是技術(shù)含量較高的精細(xì)化產(chǎn)品，雖然產(chǎn)品在增多，性能并未有大的提升，同質(zhì)化在加劇，深層次的研究進(jìn)展緩慢。

4 結(jié)論與建議

從目前國內(nèi)外治理水體污染的發(fā)展?fàn)顩r看，微生物技術(shù)依然具有相當(dāng)可觀的市場需求。隨著基因工程尤其是分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，一些特異性菌株被選育出來，微生物菌劑正在由單一菌種單一功能向復(fù)合微生物菌群多功能性方向發(fā)展，功能也越來越強(qiáng)大。但仍有一些問題急需解決，本文給出如下建議：

（1）對污染物質(zhì)越來越復(fù)雜、越來越難以降解的現(xiàn)狀，挖掘、篩選、拓展新的功能性菌種，選育具有針對性、適應(yīng)性的優(yōu)良菌種，實現(xiàn)應(yīng)用效果的穩(wěn)定。

（2）低溫嚴(yán)寒、高溫、含放射性物質(zhì)等極端環(huán)境下發(fā)生的污染，重視選育含有良好抗逆性 （如耐干燥、耐酸堿、耐鹽分、耐低溫、耐高溫）的菌種，加強(qiáng)菌種資源多功能性研究與高含量菌劑的開發(fā)。

（3） 我國微生物技術(shù)研究缺乏深度及市場混亂的情況，一方面要深入進(jìn)行理論研究和指導(dǎo)，加強(qiáng)應(yīng)用生態(tài)學(xué)方面的探索，加快研發(fā)成果的應(yīng)用及推廣；另一方面要健全生產(chǎn)規(guī)范和使用規(guī)范，完善市場監(jiān)管體制，加強(qiáng)行業(yè)自律。