1、环境工程中微生物的利用摘要：利用微生物进行环境工程中的污染治理,具有效果好,运行费用低等特点。文章介绍了微生物在环境工程中的应用，以供参考。 关键词：环境工程微生物 利用 中图分类号： P642 文献标识码： A 前言 人类的发展创造了前所未有的科技文明, 也带来大量的生态环境问题：自然资源被大量消耗，人口的快速增长，全球化的生物多样性的减少，清洁水资源缺乏、土地荒漠化、化学品污染、臭氧层破坏、酸雨肆虐等，自然环境状况正在急剧恶化，人类的生存和发展面临着严峻的挑战。微生物作为物质循环和能量流动的主要参与者，作为生态系统的重要组成部分，对于整个生态系统的的代谢过程及相对稳定都起着极为重要的作用。
2、在环境工程应用中，微生物的作用也越来越受到重视。 微生物对环境的适应性及对污染物的转化与降解 1 微生物对环境的适应性 微生物得益于他们的繁殖速度快、代谢速率高、数量巨大、易于突变等特点，它们较其它生物更易适应环境。在各种恶略环境条件下也总能找到微生物的身影，而其高频率的突变率也使得微生物对于环境变化有着超一般的适应性，例如有新的化合物存在时,某些微生物能逐步发生改变以适应环境的变化。它们可能通过自然突变形成新的突变种,也可能通过在细胞内产生新的功能而适应新环境。这些特征使得微生物成为污染物降解中的主力军。 2 转化和降解 许多微生物可以对生物外源性物质进行化学转化,使其转变成为毒性较小或易于
3、被其它微生物所降解的化合物，有些微生物还可以把它们分解掉,把较大的化合物分子一步一步地变小，甚至有些生物外源性物质可以被彻底降解,即变成水和二氧化碳等无毒无害的很小的分子化合物或元素。 如对氯苯类和对洗涤剂的转化。 氯苯类化合物一般作为稳定剂，有毒，是一种致癌物。降解此类有机物通常有产碱杆菌、不动杆菌等，通过共代谢的方式完成氯苯的完全降解。 洗涤剂类化合物一般可分为阴、阳离子型、非离子型及两性电解质四类。而现在我国常用的是直链式阴离子型烷基苯磺酸盐（LAS） 。随着洗涤剂的大量使用，每年排放入环境的洗涤剂数量呈现飞速增长，但环境中却没有发现洗涤剂的大量增加。经研究表明这是由于细菌中的假单胞菌、
4、黄单胞菌；放线菌的诺卡氏菌等多种微生物的降解在起作用。 微生物对生物外源性物质的转化主要通过以下几种形式: 脱卤(主要是脱氯)； ( 2)还原,将生物外源性物质上的取代基,特别是硝基,进行还原； (3)水合反应,如对有机氰的水合反应,形成无毒的含氮有机化合物。二、污染环境的废弃物的生物处理 针对环境污染的问题和不同的环境污染类型,发展了各种处理办法。主要可以分为三大类:化学法(如絮凝沉淀法) 、物理法(过滤)和生物法(如活性污泥法)，这三类方法也可以结合使用。在污染物的处理中,虽然物理、化学方法作出了一定的贡献,但由于这些方法存在投资大、成本高、二次污染的问题,因而逐渐被生物法所代替。生物处理
5、也叫生化处理,是指利用处理系统中的生物,特别是微生物的代谢活动以及各种特性来处理各种废弃物的过程。主要是针对各种污染源和小范围的环境污染。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点,为从根本上解决环境问题提供了希望,因而越来越受到人们的青睐。 1 城市垃圾生物处理技术 固体废弃物的处理有很多方法,如填埋、堆肥、焚烧、用来发电等。垃圾的填埋处理不仅需要侵占大量的土地资源,而且需要很长时间(一般至少 50 - 100 年)才能完全使所填埋的垃圾无害化; 填埋的垃圾还可能污染地下水。垃圾焚烧同样也存在火灾的隐患,同时焚烧时还会产生大量废气,造
6、成二次污染。较好的物理方法是利用垃圾发电。垃圾堆肥是较原始的简易的固体垃圾生物处理方法。主要是利用垃圾中原本带有的微生物进行自然发酵。这种方法虽可以采用,但所需的处理时间长,处理量小,发酵过程不易控制。现在发展了新的城市垃圾生物处理工艺。这种工艺是先经过过筛,回收可再生资源后,引入具有特定功能的微生物(主要是一些能高效降解有机物质,如纤维素、脂肪、蛋白质的微生物)进行好氧处理或厌氧发酵,加速发酵过程,同时还可以收集所产生的沼气。经过充分发酵后的垃圾是一种很好的农业肥料。如果实现垃圾处理工厂化,可以使发酵周期缩短( 1 - 2 星期) ,并且处理量较大。发酵过程可以实现全自动化控制,发酵后形成的
7、肥料的质量也能得到保证。 2 污水生物处理技术 废水的处理方法主要可归结为三类:物理法、化学法和生物法。目前普遍使用生物法或生物法与其它方法结合。根据处理系统中微生物所处的状况,则可以分为:悬浮细胞法、活性污泥法、生物膜法等。目前最普遍使用的是活性污泥法,特别是在城市污水处理中。而效率较好的是生物膜法,特别是在特殊行业废水的处理中应用最为常见。 三、被污染环境的生物修复 对已经被广泛污染的大面积环境,采用废水及垃圾处理的方法是不可修复的。近年来,各国科学家已经成功的研究开发出可用于治理被大面积污染环境的生物技术,这就是生物修复技术。生物修复(Bioremediation) ,也称生物整治、生物
8、恢复、生态修复或生态恢复,是指利用处理系统中的生物,主要是微生物的代谢活动来减少污染现场污染物的浓度或使其无害化的过程。目前所处理的对象主要是石油污染及农田农药污染。生物修复的具体操作方法可分为两种,其一是环境条件的修饰,如营养物质的利用、通气等。其二是接种合适的微生物以降解污染物。用于生物修复的微生物包括土著微生物、外来微生物等。 四、利用微生物生产有益环境的产品 1 生物杀虫剂 化学农药是不可降解或很难降解的,容易在动植物体内积累而造成污染物的富集。但是,生物农药的出现使得这个矛盾缓解。现在主要的产品是用苏云金芽孢杆菌制成的 BT 生物杀虫剂。苏云金芽孢杆菌之所以能够杀虫,是由于它们的细胞
9、内存在着有毒的蛋白质,叫做伴胞晶体,昆虫吞食后中毒而死亡。这种活细胞对环境无毒无害,而且在动物的胃肠道内,酸性环境下蛋白晶体不能溶解,从而对人畜无毒,所以是一种高效安全的生物杀虫剂,可用来防治农作物害虫和杀灭蚊虫。对生物农药的研究刚刚开始,相信在不久的将来,我们的农田将不再需要喷洒化学农药,农田将真正成为绿色的田野。 2 可以被迅速分解的塑料多聚羟基烷酸 PHA 以聚乙烯为代表的塑料,在自然条件下极难降解,在土里埋 50- 100年仍旧安然无恙。由于塑料广泛应用于农业生产及日常生活中,所以其产量每年递增,造成了这种人工化合物的大量积累。现在人们正在积极寻找可以取代原有塑料的可生物降解的新材料。
10、一类由微生物合成的化合物引起了人们的兴趣,这类化合物为聚 - 羟基烷酸酯,简称 PHA,它们是由许多个 - 羟基化的饱和脂肪酸聚合而成的。脂肪酸可以是丁酸,戊酸或己酸等。后来的研究表明,很多种类的微生物都能产生 PHA。它的最大优点是可被微生物降解掉,因此人们称它为“生物可降解塑料” 。用细菌生产的聚 - 羟基丁酸酯除了替代现有的塑料制品外,还可以用来生产高弹性的无纺布。聚 - 羟基丁酸酯无毒性,高纯度的产品可用来做伤口的缝合线及骨骼固定绷带,当用这种缝合线缝合伤口后也用不着拆线,它可以在人体内自行被分解吸收。 五、环境检测的重要指标 对水环境监测的指标主要有化学需氧量(COD) ,生物需氧量
11、(BOD) ,固体悬浮物( SS) , TOD, NOD,细菌卫生学指标(大肠杆菌)等。其中 BOD是指在 20下培养 5d 测定的溶解氧的消耗量,它反映了废水的可生化程度; NOD 是指样品中含氮化合物在被微生物氧化过程中所消耗的氧气量,一般是测定总氮量。对水体中微生物的检测主要集中在病原微生物的检测上,如沙门氏菌属、霍乱弧菌及各类容易引起疾病的病毒。通常对饮用水来说,检测大肠杆菌的数量以确定水被粪便污染的程度。对废水中具体的有毒物质的检测需要按照物质的不同进行不同的检测实验。 结束语 在污染的处理过程中, 传统的物理或化学处理方法常伴随二次污染, 且运行费用高, 处理问题单一而微生物对各类
12、污染物均有较强、较快的适应性, 并可将其作为代谢底物降解和转化因此, 生物处理具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势, 是保障可持续发展的一项最有力的技术措施。 参考文献 1 杨柳,温洪宇,李宗芸,韩宝平,吕作鹏.分子生物技术在微生物降解环境污染物中的应用J. 化工环保. 2008(05) 2 王颖,郑旭煦,於煌,曹伟.现代生物技术在环境工程中的应用J. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2007(01) 3 季秀玲,魏云林.低温微生物环境污染修复技术研究进展J. 环境污染治理技术与设备. 2006(10) 4 刘岑岑.环境微生物工程在大气污染物治理中的应用J. 安徽农学通报(下半月刊). 2009(22)
