龔開靜 朱麗云 高永生 裘林 虞瑩玉 楊鵬飛 李耀輝

（中國計(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

龔開靜 朱麗云 高永生 裘林 虞瑩玉 楊鵬飛 李耀輝

（中國計(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、富營養(yǎng)化方面治理角度，闡述了近些年國內(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)的問題與展望。

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

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，伴隨著各種環(huán)境污染問題，且日益嚴(yán)重。目前，國內(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)富營養(yǎng)化水體

富營養(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生長，而這些藻類的大量繁殖會(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植物或者是懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞直接吸收水中的磷。單愛琴等對(duì)云龍湖富營養(yǎng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不同藻類對(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。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治理。在這里涉及到的微生物可以是來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，人們在微生物領(lǐng)域找到了突破口，發(fā)現(xiàn)了不少能夠通過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)勢短桿菌，在Fe3 +的輔助下處理10 h，沒有被轉(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)物氧化的過渡作用在鞘氨醇單胞菌處理菲生成H2O和CO2過程中是極其重要的。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PAHs也有一定降解作用。

4 問題與展望

近年來運(yùn)用微生物處理污水的手段已經(jīng)有了一個(gè)較長時(shí)間的成長過程，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)無法處理的。（2）在處理過程中，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

龔開靜（1993-），女，漢族，四川成都，本科，中國計(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。