微生物在土壤修復(fù)和廢水治理中的應(yīng)用

王偉娜 盧楠

1.山東金熙環(huán)保科技有限公司 山東濟(jì)南 250101 2.山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 山東濟(jì)南 250117

土壤污染會威脅食品安全與人體健康，中國土壤重金屬污染形勢較為嚴(yán)峻，其中以礦區(qū)污染尤為突出。鉛是五大重點(diǎn)監(jiān)控重金屬之一，其毒性極強(qiáng)，危害植物、動物及人體健康。土壤中鉛不能被生物降解，但可與磷酸鹽形成穩(wěn)定化合物進(jìn)行固定，從而降低其生物有效性，降低土壤污染風(fēng)險(xiǎn)和食品安全風(fēng)險(xiǎn)。磷作為植物生長必需大量元素，通常以磷肥形式施加于土壤，大量磷肥轉(zhuǎn)化為難溶性磷酸鹽或有機(jī)磷，不易被植物吸收利用。微生物可將難溶性有機(jī)/無機(jī)磷溶解，釋放磷酸根，為植物提供磷素的同時，可絡(luò)合鉛生成難溶性磷酸鉛沉淀，降低其生物有效性，是生物固鉛修復(fù)污染土壤的有效途徑。

1 微生物在土壤修復(fù)中的應(yīng)用

1.1 生物降解的共代謝研究

廢水生物處理系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的體系，在以工業(yè)廢水為主時，其中污染物種類眾多，微生物多樣性高，因此研究其他污染物被微生物降解的共代謝作用對生化工藝優(yōu)化、強(qiáng)化非常關(guān)鍵。利用兩種能夠降解的好氧細(xì)菌BacilluscereusITRCEM1和AlcaligenesfaecalisITRCEM2進(jìn)行共代謝機(jī)制試驗(yàn)。結(jié)果表明苯酚和甲醛的存在顯示出對降解的抑制作用，而甲基吡啶則有利于細(xì)菌的生長和對降解。則通過對菌株RhodococcusstrainChr-9進(jìn)行共機(jī)制代謝研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)吡啶是唯一的碳和能源時，培養(yǎng)基中的六價鉻不會被菌株還原。而當(dāng)在葡萄糖和吡啶為共同碳源時菌株Chr-9可以還原六價鉻并同時降解吡啶。該菌株還可以通過100mg/L苯酚增強(qiáng)吡啶降解能力。但當(dāng)培養(yǎng)基中苯酚質(zhì)量濃度大于400mg/L時吡啶的降解受到抑制。進(jìn)一步分析出現(xiàn)苯酚對吡啶降解的刺激和抑制這種現(xiàn)象可能歸因于苯酚競爭羥化酶基因，當(dāng)培養(yǎng)基中同時存在苯酚時，苯酚羥化酶基因mRNA的表達(dá)要比僅存在苯酚或吡啶時高。雖然微生物法處理吡啶廢水有著許多明顯的優(yōu)點(diǎn)如降解并礦化吡啶效果好，運(yùn)行能耗及成本較低，但也存在著一系列的局限與問題，如副產(chǎn)物NH4+-N在水環(huán)境中的積累問題。這也對許多研究此類廢水處理的研究人員提出了新的問題亟待解決。

1.2 間接吸附

磷化合物還可促進(jìn)土壤中氧化鐵對鉛的吸附，從而增加無定形氧化鐵（AFeO）的產(chǎn)生。鉛離子與氧化鐵的強(qiáng)烈結(jié)合，對土壤固鉛具有重要意義。研究表明，針鐵礦對鉛具有吸附作用，磷酸鹽的添加可進(jìn)一步提高無定形氧化鐵固鉛率。因此，氧化鐵與磷化合物并用是一種有效的土壤固鉛技術(shù)。然而，由于氧化鐵亦可吸附土壤中的磷，可能限制磷酸鉛沉淀的形成。因此鐵、磷間相互作用具有可變性，磷化合物對氧化鐵吸附鉛的影響較為復(fù)雜，有待進(jìn)一步研究。

2 廢水處理中微生物分析技術(shù)及研究進(jìn)展

2.1 微生物數(shù)量測定

微生物的數(shù)量測定采用稀釋平板法。稱取10g于90ml無菌水中，37℃搖床30分鐘。對搖床后的土壤樣液進(jìn)行10-3-10-7系列稀釋后，取100μL涂布在倒好平板的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（培養(yǎng)細(xì)菌），高氏一號培養(yǎng)基（培養(yǎng)放線菌）和馬丁培養(yǎng)基（培養(yǎng)真菌）上。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基平板倒置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h，高氏一號培養(yǎng)基和馬丁培養(yǎng)基平板倒置于28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3-5天。對每次培養(yǎng)后的菌落計(jì)數(shù)。挑選合適的平板計(jì)算菌落總數(shù)。土樣微生物數(shù)量計(jì)算公式：每克干土中真菌數(shù)量=菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)/樣土質(zhì)量

2.2 熒光原位雜交技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)實(shí)際運(yùn)用過程中，主要是通過特定軟件對特異性進(jìn)行探究，在和微生物進(jìn)行密切融合之后，形成了熒光。這項(xiàng)技術(shù)對微生物處于活性污泥中的生成占據(jù)比重進(jìn)行了全面和準(zhǔn)確的定位，有效探測出實(shí)際數(shù)值。同時，把堿基互補(bǔ)配對形式作為重要前提和根基，把握核算分子技術(shù)，以雜交方進(jìn)行溶液探測。主要是對細(xì)胞組織和膜上核酸分子。然后，還對檢測方法是否高效和靈敏進(jìn)行了分析。核酸雜交技術(shù)運(yùn)用環(huán)節(jié)中釋放出了一定的獨(dú)特價值和意義，在推廣其運(yùn)用的過程中，為微生物的檢測工作實(shí)施提供了指引。最終，關(guān)注微生物的實(shí)際分布，對其適應(yīng)性等方面內(nèi)容進(jìn)行定性的研究。因此，廢水處理過程中，把握熒光原位雜交這項(xiàng)技術(shù)，抓住技術(shù)的根本和源頭，讓廢水處理工作變得更加全面和高效，形成可確定性研究領(lǐng)域和載體之后，讓經(jīng)廢水處理環(huán)節(jié)不再陷入困境。

2.3 變性梯度凝膠電泳技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)歸屬于電泳技術(shù)領(lǐng)域中，主要是對DNA進(jìn)行檢測。通過DGGE技術(shù)能夠更加透徹地分析活性污泥，關(guān)注微生物的DNA。之后，實(shí)行PCR擴(kuò)增方式，運(yùn)用的物體是16SrDNA，在增殖過程中，形成了細(xì)菌16SrDNA，其堿基長度是一樣的。把握變性梯度凝膠電泳技術(shù)的關(guān)鍵和核心，就會讓PCR產(chǎn)物擁有分解的機(jī)會，之后對電泳條帶準(zhǔn)確定位，讓微生物的具體種類得以把握和明確的體現(xiàn)。這是從根本上進(jìn)行微生物多樣性準(zhǔn)確判定的關(guān)鍵。結(jié)合當(dāng)前的具體情況，變性梯度凝膠電泳技術(shù)發(fā)展逐漸趨于成熟，在很多領(lǐng)域都獲得了運(yùn)用。而且，將其運(yùn)用到微生物多樣性和群落實(shí)際形態(tài)檢測上發(fā)揮出了實(shí)際價值和作用。通過性質(zhì)的轉(zhuǎn)變，對廢水處理過程中所存在的細(xì)菌進(jìn)行合理的判定和明確指出。擁有了微生物分析技術(shù)作為重要細(xì)菌轉(zhuǎn)化和處理的關(guān)鍵模式，實(shí)現(xiàn)廢水產(chǎn)物的合理處理和分解，讓廢水處理開展變得高效。

3 結(jié)語

新型微生物生態(tài)肥含無機(jī)肥、有機(jī)質(zhì)、有益微生物菌等，既能促進(jìn)作物生長，又可達(dá)到有效防控土傳病害、修復(fù)改良土壤、減少化肥使用量、減輕因過量使用化肥引起的面源環(huán)境污染等問題。新型微生物生態(tài)肥中添加了枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌，不僅能夠提高土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)作物生長，改善農(nóng)作物品質(zhì)，而且具有拮抗病原菌、防病壯菌、防控土傳病害的作用，能修復(fù)改良土壤，培肥地力，提升植物抗逆能力。