生物强化技术在土壤修复和废水处理中的应用
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．
Ｅ－ ｉ： ｍａｌ
＠ Байду номын сангаасｐ ． ｄ
第 ３期
宋 秀娟 ：牛 物强 化技术在 土壤修 复和废水处理中的应用
７ ７
２ 生 物 强 化 技 术 的方 法
目前，生物强化技术的应用方法 、方式有很多，主要有 ３ 种常用的处理菌体的方式 ：直接投加高效降 解微 生物 或共 代 谢基 质 物质 ；固定 生物 ；制成 生物 强化 制剂 ．
Ｍ ａ ２ ｖ ０１１
文 章编号 ：１０ — ８ ２ １ ）０ — ０ ６ ０ ０７ ９３ １（ ０ ３ ０ ７ — ４ １
生物强化技 术在土壤修复和废水处理 中的应用
宋 秀娟
（ 东北 石油 大学 地球科 学 学院 ，黑 龙江 大庆 １３ １ ） ６ ３８
摘要 ：在阐述了生物强化技术的作用原理、方法及影响因素的基础上，介绍了生物强化技术在土 壤 修 复和废 水 处理 中应 用的 实例和 效果 ，并讨 论 了该技 术在 实际应 用 中的优势 和制 约 因素 及 发展
一
生物不能以其为碳源和能源生长，但在其他基质存在下能够改变这种有害物的化学结构使其降解１ ２ ｉ ．
收 稿 日期 ：２ １ ０ — ５ ０１－ １ １
作 者简介 ： 秀娟 （ ９４ ， ， 朱 １６一） 女 黑龙 江大庆 人 ， 副教 授 ， ｔ 主要 从 搴泼水 生物处 理 、 硕 ， 生态 环境保 护 与规划方 两研究
Ｓ Ｎ ｉ－ｕ ｎ Ｏ ＧＸ ｕ ｊａ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｅｓｉｎｅ ｏ ｈ ａｔ ｅ ｏｅ ｍＵ ｉ ｒ ｔ ，Ｄ ｑｎ ３ １ ，Ｃ ｉ ） Ｓ ｈｏ ｏ Ｇ ｏｅ ｅ ，Ｎ ｒ ｅ ｓ Ｐ ｔ ｌ ｅ ｔ ｒ ｕ ｎ ｅｉ ｖ ｓ ｙ ａ ｉｇ１ ３ ８ ｈ ａ ６ ｎ
Ａ ｓ ａ ｔ Ｄｅ ｃ ｉｅ ｅｒ ｌ ｆ ｉｌ ｇｃ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙｐ ｉ ｃｐ ｅ ， ｔ ｏ ｓａ ｄ ｆｃ ｏ ｓ ｉｔｏ ｕ ｅ ｅｂ ｏ ｕ ｍｅ ｔｔ ｎ ｂ ｔ ｃ ： ｓ ｒ ｓ ｈ ｅｏ ｏｏ ｉ ａ ｃ ｎ ｌ ｇ ｒ ｉ ｌｓ ｍｅｈ ｄ ｎ ｔｒ ， ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｈ ｉａ ｇ ｎ ａｉ ｒ ｂ ｔ ｏ ｂ ｔ ｎ ａ ｔ ｏ
解．通过生物强化技术在土壤 中引人，能够有效降解 目标化合物的微生物 （ 菌株或混合菌株 ），相对于 纯 其它物理 、 化学处理方法是一种简便 、 有效且价格合理的处理方法 ，被广泛采用 ． 如通过投加优势菌种对受２ ，６ 三硝基 甲苯 （ Ｎ 污染的土壤进行 了生物修复 ，达到了很好的效 ，４ 一 Ｔ Ｔ） 果； 在受到除草剂莠去津 （ ｔ ｚ ｅ 污染的土壤中投加 菌种进行生物强化 比依靠土壤本身的微生物降解作 Ａｒ ｉ ） ａｎ 用 ，其矿化率 提高 了９ ％～ ０％ … ０ １０ 一 ． 除 了细 菌外 ，真 菌 的作用 也不容忽 视．采用 ３ 株不 同 的真 菌进 行生物 强化处 理 受到五 氯 酚 （ Ｃ 污染 Ｐ Ｐ） 的土壤 ， Ｃ 的去除率可 以分别达到８％， ２ 和９ ％； ＰＰ ６ ８ ％ ０ 在生物泥浆反应器中投加镰刀 菌和毛著霉等真菌对 典 型多环 芳烃 （ ）的 降解 率可 达９％和８ ． 芘 ０ １ ％，比其 它方 法 的降解率 高”“ ５ “ ． 传统的土耕法处理石油污染的士壤 ， 可在较长的时间内使石油质量浓度从 １ ００ｍ ／ｇ ５ ０ ｇ 土壤降到 ７ ０ ｋ ０ ９ ｍ ／ 土壤 ， ｇｇ ｋ 去除率为 ４ ． ７ ％， ３ 是节省成本的方法，但去除率较低 ，且挥发性有机物会造成空气污染， 难降 解 物质 的缓 慢积 累会增 加 土壤 的毒 性。 如果结合 生物 强化 技术 ，投入适 量 的具有 固定 、共代 谢作用 的烃 降 解菌，同时投加 ＨＯ 和营养 ， ！！ 则可大大提高七耕法的效率 ， 从而增强此法的优势 ， 筛选和使用高效烃降解 菌可 以强 化污染 场地 生物 自净作 用 ，８ ｄ内去 除率 达 ９ ．％．对 于生物 强化剂 降解 石油 烃类 的程度 明 显比 自 ８８
ｉ ｓ ｉ ｅ ｄ ａ ｉｎ ｎｄ ｎ ｏｌ ｍｅ ｉ ｔ ａ ｗａ ｔ ｗａ ｅ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｐ ｌｃ ｔｏ ， ｅ ａ ｌ ｓ ｎ ｒ ｓ ｌｓ Ａｎｄ ｒ ｏ ｓｅ ｔｒ ｔｅ ｔ ｎ ａ ｐ ｉ ａｉｎｓ ｘ ｍｐ ｅ ａ ｄ ｅ ｕ ｔ ． ｄｉｃ ｓ ｔ ｅ ｒ ｃ ｉａ ｓ ｕ ｓ ｈ ｐ ａ ｔｃ ｌ
解 实验 中 ，增加投 加 量可 明显缩 短 达 到卡测 限浓度所 需 要 的时 间 ，且 反应器 抗 冲击负荷 能 力也 明显增 强 佥 ．
７ ８
高 师 删 科 学 刊
第 ３ 巷 １
４ 生物 强 化 技 术 的应 用
４１ 在 土壤 修复 中的应 用 ．
土壤 的生 物修 复 （ ｉ ｅ ｄａｉ ｂｏ ｍｅｉｌｎ）是生物 强化技 术最早 应用 的… 个领域 ，特 别是 近年 来 ，由于石油泄 ｒ ｏ 露 和污染物不 合理 处置 造成 大 面积 壤受 到难 降解有 机物 的污染 ，仅仅 依靠 土壤 自身微 生物 群落 的 自净 ｒ 能力很 难在短 时 间 内有 效地去 除这类 化合物 ，并 且随着 它们在 ｔ壤 中存 留时 问的延 长 ，将 越来越 难 以被降
２２ 固定 化 生物强 化技 术 ．
固定化技术是将单一或混合的优势菌株固定封闭在特定的载体上 ，如将特定的微生物封闭在高分子网 络载体内，使菌体脱落少 、活性高 ， 从而提高优势微生物浓度 ， 增加其在生物处理器中的存 留时间． 固定化生物技术 目前分为 ３ ：载体结合法 、 种 交联法和包埋法． 由于包埋法操作简单 ，对细胞活性影 响小 ，固定 化细胞 强 度高 ，是 应用 最广 泛 的 固定 化方 法．
趋势 ． ’ 关键词 ：生物 强化技 术 ；土壤修 复 ；废水 处理
中图分类号 ：Ｘ１２ ７
文献标 识码 ：Ａ
ｄ ｉ ０ ９９ ．ｓ．０ ７ ９３ ． １． ．２ ｏ：１． ６／ｉ ｎ １０ — ８ １ ０ １ ３０３ ３ ｊｓ ２ ０
Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｆ ｏ ｕ ｍ ｅ ｔｔｏ ｎｓ ｉ ｒｍｅ ｉｔｏ ｎ ｓｅ ｔｒｔｅ ｔ ｎ ｐ ｉａｉｎｏ ａ ｇ ｎ ａｉｎｉ ｏｌ ｅ ｄ ａｉｎａ ｄｗａ ｔｗａ ｅ ａｍｅ ｔ ｂｉ ｒ
强化还存在争议 ，虽然遗传工程菌对一些难降解有机物具有高效的降解能力，但是如果它们流人到 自 然环
境 中 ，可 能会 对 自然生 态系 统产生 不 良影 响 ，这个 问题 有待 进…步研 究 。
投加的微生物一般是通过直接生物降解和共代谢作用来完成对 目标污染物的去除．直接作用就是通过
驯化 、筛选 、诱变 、基因重组等技术得到以目标降解物质为主要碳源和能源的微生物 ，向处理 系统 中投入 定量的该菌种 ，就会达到对 目 去除物去除效果的增强作用 ；共代谢作用是对于一些有毒有害物质 ，微 标
２１ 直接 投加 特效 降解微 生 物或 共代 谢 基质类 物质 ．
２１１ 直接投 加 特效 降解微 生物 目前 ，生物强 化技 术应 用最 为 普遍 的方式 是 直接投 加对 目标 污染 物具有 ．＿
特效降解能力的微生物，这种特效微生物经过筛选 、培养 、驯化之后 ，投入到该废水中，以 目 标污染物为 唯 一碳 源 和能源 ，废 水 中的微 生物 以游 离 的状态 存在 ． ２ ． 投加生物共代谢基质及辅助营养物质 对于一些难降解的有机物 ，微生物并不以其为碳源 ，而以甲 ．２ １ 烷 、丙烷 、甲苯 、酚 、氨 和二氯 苯 氧基 乙 酸等 为原 始底 物 ，微 生物 降解 这类底 物之后 ，产生 的氧化 酶改 变 了 目标 污染物 的结 构 ，从而 达到 降解 目标 污 染物 的 目的．有 研 究表 明 ，在生物 强化 的 同时添加 一些 无毒 害 作用的营养物质 （ 如乳酸 、甲酸 、乙酸等 ） 可以大大提高生物强化的效果Ｈ
害作用 ，有的可能会被投加 的微生物优先利用而影响 目标化合物 的降解。 此外 ，改进投加微生物 的方法 ，使之在水体中分布均匀 ，提高水体中的溶解氧含量也会有助于取得更
好的生物强化效果． 在 生物强化 技术 的应用 中 ，微 生物 投加量 是影 响生 物强 化效 果 的 一个 关键 因素 。如在 处理 １萘 胺 的废 一 水中投加优势菌种，随着投加量的提高，Ｊ萘胺 去除率提高的百分数也随之增加 ， 一 且在 １ ｍ ，的 ｌ萘胺降 ０ ｇ Ｌ 一
生物强化技术 ， 也称生物增强技术 ， 产生于本世纪 ７ 年代 中期 ， ０ Ｏ ８ 年代以来得 以广泛研究和应用。 它 是向污染治理系统中投加从 自 然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种或降鹪酶 ，以增 强降解作用 ，提高降解速率的一种措施“ 。 生物强化技术的核心是投加高效微生物 ，这些投加的高效降解微生物一般应满足 ３ 个基本条件 ：所投 加的菌体潘 眭高；菌体能快速降解 目 标污染物；具有竞争能力且能维持相当的数量．
ａ ｐ ｉ ａｉｎ ｆ ｈ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｏ ｓｒ ｉｔ ｃｏ ｓａ ｄｔｅ ｄ ． ｐ ｌ ｔ ｓ ｅｔ ｈ ｏ ｏ ｉ ｔ ｄ ａ ｔｇ ｓａ ｄ ｃ ｎ ｔａ ｎｓｉ ｆ ｔｒ ｎ ｎ ｓ ｃ ｏ ｏｔ ｅ ｙ ｎ ｈ ｎａ ｒ Ｋ ｙｗ ｒ ｓ ｂ ｏ ｕ ｍｅ ｔ ｔ ｎ ｓ ｉ ｒ ｍｅ ｉｔ ｎ；ｗａ ｔ ｗ ｔｒ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｄ ； ｉ ａ ｇ ｎ ａ ｉ ； ｏｌ ｅ ｄ ａ ｉ ｏ ｏ ｓ ａ ｅ ｅ ｔ ｎ ｅ ｔ
３ 生物强化技术 的影 响 因素
首先，用于驯化培养所要投加 的微生物的底物浓度往往 比实际处理构筑物中的浓度高许多 ，微生物投 加之后是否能够降解低浓度 的底物是必须考虑的问题． 其次 ，投加后 的微生物 面临的是一个复杂的生态环境 ，既有微生物种群之问的竞争 ，也有被原生动物 捕食 的 可能。 因此 ，若 想 达到 良好 的生 物强 化效 果 ，投 加 的微 生物 必须 在处理 构筑物 中保 持一 定 的代 谢活 力 ，维持一定的数量。另外 ，废水处理构筑物 中往往同时含有多种化合物 ，有的可能对投加的微生物有毒
第 ３ 卷 第 ３ １ 期 ２ １ 年 ５ ０１ 月
高 师 理 科 学 刊
Ｊ Ｈ Ｄ ｌ ｆ ｃｅ ｃ ｆ ｅ ｃ ｅ ｓ Ｃ ｌ ｇ ｎ ｎ ｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ Ｓ ｉｎ ｅ ｏ Ｔ ａ ｈ ｒ ｏ ｏ ｌ ｅａ ｄ Ｕ ｉ ｅ ｓ ｙ ｅ ｔ
Ｖｏ ． ＮＯ３ １ ３ｌ 。
１ 生物强化技术 的作用机理
生物强化技术主要是向污染体系中投加微生物 ，投加的微生物可以来源于原有处理体系，经过驯化 、
富集、筛选 、培养 ，从而达到一定数量后投加 ，也可以是原来不存在 的外源微生物或遗传工程菌．这 ２ 种 方法都有采用 ，主要取决于原有处理体系中的微生物组成及所处的环境．但对于投加遗传工程菌进行生物
高效 的固定化 细胞 载体 应 满足 以下 条件 ： １ 传 质性 能好 ， 水较 容 易接触 包埋在 其 中 的微 生物 ； ２） （ ） 废 （ 强度好 ，不易破碎 ；（ ）对 微生 物 没有 毒害作 用 ． ３
固定化细胞载体主要分 ２ ： １ 天然高分子凝胶载体 ， 类 （） 文献报道 中比较常用 的是琼脂 、 海藻酸钙等 ； （） ２ 有机合成高分子凝胶载体 ，如聚乙烯醇 （ Ｖ 、聚丙烯酰胺 （ Ａ 等． Ｐ Ａ） Ｐ Ｍ） 有的研究比较了琼脂 、明胶 、海藻酸钙 、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺凝胶作 为微生物包埋剂的性能 ，结果 反映出琼脂的强度极差 ；明胶 内部结构密实 、 传质性能差 ；丙烯酰胺凝胶对生物有毒性 ；海藻酸钙和聚乙 烯醇凝胶机械性能和传质性能较好 ， 对生物无毒 ，生物分解性能 良好且固定操作容易 ，是其 中比较合适 的 固定 化细胞 载体 ． 固定化生物强化技术的应用 ，关键在载体的选择 ，其技术问题和成本问题是限制其普遍应用的因素， 如果 解决 了制约其 发展 的 ２个 因素 ，那 么它 在实 际应用 中的效果 是 不 可低估 的．
２３ 生物 强化制 剂 ．
生物强化制剂是将从 自然界 中筛选 出来的、有特定降解功能的细菌制成菌液制剂或将其附着在麦麸上 制成千粉制剂。生物强化制剂具有很多优点 ： １ 它能缩短微生物培养驯化的时间 ，迅速提高生物处理系 （） 统 中微 生物 的浓度 ，从 而提 高工作 效 率 ；（ ２）使用 安全 ，操 作简 单 方便 ，可 以实时地 处理 污染 ，从 而节省 能源 ．
Ｅ－ ｉ： ｍａｌ
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第 ３期
宋 秀娟 ：牛 物强 化技术在 土壤修 复和废水处理中的应用
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２ 生 物 强 化 技 术 的方 法
目前，生物强化技术的应用方法 、方式有很多，主要有 ３ 种常用的处理菌体的方式 ：直接投加高效降 解微 生物 或共 代 谢基 质 物质 ；固定 生物 ；制成 生物 强化 制剂 ．
Ｍ ａ ２ ｖ ０１１
文 章编号 ：１０ — ８ ２ １ ）０ — ０ ６ ０ ０７ ９３ １（ ０ ３ ０ ７ — ４ １
生物强化技 术在土壤修复和废水处理 中的应用
宋 秀娟
（ 东北 石油 大学 地球科 学 学院 ，黑 龙江 大庆 １３ １ ） ６ ３８
摘要 ：在阐述了生物强化技术的作用原理、方法及影响因素的基础上，介绍了生物强化技术在土 壤 修 复和废 水 处理 中应 用的 实例和 效果 ，并讨 论 了该技 术在 实际应 用 中的优势 和制 约 因素 及 发展
一
生物不能以其为碳源和能源生长，但在其他基质存在下能够改变这种有害物的化学结构使其降解１ ２ ｉ ．
收 稿 日期 ：２ １ ０ — ５ ０１－ １ １
作 者简介 ： 秀娟 （ ９４ ， ， 朱 １６一） 女 黑龙 江大庆 人 ， 副教 授 ， ｔ 主要 从 搴泼水 生物处 理 、 硕 ， 生态 环境保 护 与规划方 两研究
Ｓ Ｎ ｉ－ｕ ｎ Ｏ ＧＸ ｕ ｊａ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｅｓｉｎｅ ｏ ｈ ａｔ ｅ ｏｅ ｍＵ ｉ ｒ ｔ ，Ｄ ｑｎ ３ １ ，Ｃ ｉ ） Ｓ ｈｏ ｏ Ｇ ｏｅ ｅ ，Ｎ ｒ ｅ ｓ Ｐ ｔ ｌ ｅ ｔ ｒ ｕ ｎ ｅｉ ｖ ｓ ｙ ａ ｉｇ１ ３ ８ ｈ ａ ６ ｎ
Ａ ｓ ａ ｔ Ｄｅ ｃ ｉｅ ｅｒ ｌ ｆ ｉｌ ｇｃ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙｐ ｉ ｃｐ ｅ ， ｔ ｏ ｓａ ｄ ｆｃ ｏ ｓ ｉｔｏ ｕ ｅ ｅｂ ｏ ｕ ｍｅ ｔｔ ｎ ｂ ｔ ｃ ： ｓ ｒ ｓ ｈ ｅｏ ｏｏ ｉ ａ ｃ ｎ ｌ ｇ ｒ ｉ ｌｓ ｍｅｈ ｄ ｎ ｔｒ ， ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｈ ｉａ ｇ ｎ ａｉ ｒ ｂ ｔ ｏ ｂ ｔ ｎ ａ ｔ ｏ
解．通过生物强化技术在土壤 中引人，能够有效降解 目标化合物的微生物 （ 菌株或混合菌株 ），相对于 纯 其它物理 、 化学处理方法是一种简便 、 有效且价格合理的处理方法 ，被广泛采用 ． 如通过投加优势菌种对受２ ，６ 三硝基 甲苯 （ Ｎ 污染的土壤进行 了生物修复 ，达到了很好的效 ，４ 一 Ｔ Ｔ） 果； 在受到除草剂莠去津 （ ｔ ｚ ｅ 污染的土壤中投加 菌种进行生物强化 比依靠土壤本身的微生物降解作 Ａｒ ｉ ） ａｎ 用 ，其矿化率 提高 了９ ％～ ０％ … ０ １０ 一 ． 除 了细 菌外 ，真 菌 的作用 也不容忽 视．采用 ３ 株不 同 的真 菌进 行生物 强化处 理 受到五 氯 酚 （ Ｃ 污染 Ｐ Ｐ） 的土壤 ， Ｃ 的去除率可 以分别达到８％， ２ 和９ ％； ＰＰ ６ ８ ％ ０ 在生物泥浆反应器中投加镰刀 菌和毛著霉等真菌对 典 型多环 芳烃 （ ）的 降解 率可 达９％和８ ． 芘 ０ １ ％，比其 它方 法 的降解率 高”“ ５ “ ． 传统的土耕法处理石油污染的士壤 ， 可在较长的时间内使石油质量浓度从 １ ００ｍ ／ｇ ５ ０ ｇ 土壤降到 ７ ０ ｋ ０ ９ ｍ ／ 土壤 ， ｇｇ ｋ 去除率为 ４ ． ７ ％， ３ 是节省成本的方法，但去除率较低 ，且挥发性有机物会造成空气污染， 难降 解 物质 的缓 慢积 累会增 加 土壤 的毒 性。 如果结合 生物 强化 技术 ，投入适 量 的具有 固定 、共代 谢作用 的烃 降 解菌，同时投加 ＨＯ 和营养 ， ！！ 则可大大提高七耕法的效率 ， 从而增强此法的优势 ， 筛选和使用高效烃降解 菌可 以强 化污染 场地 生物 自净作 用 ，８ ｄ内去 除率 达 ９ ．％．对 于生物 强化剂 降解 石油 烃类 的程度 明 显比 自 ８８
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解 实验 中 ，增加投 加 量可 明显缩 短 达 到卡测 限浓度所 需 要 的时 间 ，且 反应器 抗 冲击负荷 能 力也 明显增 强 佥 ．
７ ８
高 师 删 科 学 刊
第 ３ 巷 １
４ 生物 强 化 技 术 的应 用
４１ 在 土壤 修复 中的应 用 ．
土壤 的生 物修 复 （ ｉ ｅ ｄａｉ ｂｏ ｍｅｉｌｎ）是生物 强化技 术最早 应用 的… 个领域 ，特 别是 近年 来 ，由于石油泄 ｒ ｏ 露 和污染物不 合理 处置 造成 大 面积 壤受 到难 降解有 机物 的污染 ，仅仅 依靠 土壤 自身微 生物 群落 的 自净 ｒ 能力很 难在短 时 间 内有 效地去 除这类 化合物 ，并 且随着 它们在 ｔ壤 中存 留时 问的延 长 ，将 越来越 难 以被降
２２ 固定 化 生物强 化技 术 ．
固定化技术是将单一或混合的优势菌株固定封闭在特定的载体上 ，如将特定的微生物封闭在高分子网 络载体内，使菌体脱落少 、活性高 ， 从而提高优势微生物浓度 ， 增加其在生物处理器中的存 留时间． 固定化生物技术 目前分为 ３ ：载体结合法 、 种 交联法和包埋法． 由于包埋法操作简单 ，对细胞活性影 响小 ，固定 化细胞 强 度高 ，是 应用 最广 泛 的 固定 化方 法．
趋势 ． ’ 关键词 ：生物 强化技 术 ；土壤修 复 ；废水 处理
中图分类号 ：Ｘ１２ ７
文献标 识码 ：Ａ
ｄ ｉ ０ ９９ ．ｓ．０ ７ ９３ ． １． ．２ ｏ：１． ６／ｉ ｎ １０ — ８ １ ０ １ ３０３ ３ ｊｓ ２ ０
Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｆ ｏ ｕ ｍ ｅ ｔｔｏ ｎｓ ｉ ｒｍｅ ｉｔｏ ｎ ｓｅ ｔｒｔｅ ｔ ｎ ｐ ｉａｉｎｏ ａ ｇ ｎ ａｉｎｉ ｏｌ ｅ ｄ ａｉｎａ ｄｗａ ｔｗａ ｅ ａｍｅ ｔ ｂｉ ｒ
强化还存在争议 ，虽然遗传工程菌对一些难降解有机物具有高效的降解能力，但是如果它们流人到 自 然环
境 中 ，可 能会 对 自然生 态系 统产生 不 良影 响 ，这个 问题 有待 进…步研 究 。
投加的微生物一般是通过直接生物降解和共代谢作用来完成对 目标污染物的去除．直接作用就是通过
驯化 、筛选 、诱变 、基因重组等技术得到以目标降解物质为主要碳源和能源的微生物 ，向处理 系统 中投入 定量的该菌种 ，就会达到对 目 去除物去除效果的增强作用 ；共代谢作用是对于一些有毒有害物质 ，微 标
２１ 直接 投加 特效 降解微 生 物或 共代 谢 基质类 物质 ．
２１１ 直接投 加 特效 降解微 生物 目前 ，生物强 化技 术应 用最 为 普遍 的方式 是 直接投 加对 目标 污染 物具有 ．＿
特效降解能力的微生物，这种特效微生物经过筛选 、培养 、驯化之后 ，投入到该废水中，以 目 标污染物为 唯 一碳 源 和能源 ，废 水 中的微 生物 以游 离 的状态 存在 ． ２ ． 投加生物共代谢基质及辅助营养物质 对于一些难降解的有机物 ，微生物并不以其为碳源 ，而以甲 ．２ １ 烷 、丙烷 、甲苯 、酚 、氨 和二氯 苯 氧基 乙 酸等 为原 始底 物 ，微 生物 降解 这类底 物之后 ，产生 的氧化 酶改 变 了 目标 污染物 的结 构 ，从而 达到 降解 目标 污 染物 的 目的．有 研 究表 明 ，在生物 强化 的 同时添加 一些 无毒 害 作用的营养物质 （ 如乳酸 、甲酸 、乙酸等 ） 可以大大提高生物强化的效果Ｈ
害作用 ，有的可能会被投加 的微生物优先利用而影响 目标化合物 的降解。 此外 ，改进投加微生物 的方法 ，使之在水体中分布均匀 ，提高水体中的溶解氧含量也会有助于取得更
好的生物强化效果． 在 生物强化 技术 的应用 中 ，微 生物 投加量 是影 响生 物强 化效 果 的 一个 关键 因素 。如在 处理 １萘 胺 的废 一 水中投加优势菌种，随着投加量的提高，Ｊ萘胺 去除率提高的百分数也随之增加 ， 一 且在 １ ｍ ，的 ｌ萘胺降 ０ ｇ Ｌ 一
生物强化技术 ， 也称生物增强技术 ， 产生于本世纪 ７ 年代 中期 ， ０ Ｏ ８ 年代以来得 以广泛研究和应用。 它 是向污染治理系统中投加从 自 然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种或降鹪酶 ，以增 强降解作用 ，提高降解速率的一种措施“ 。 生物强化技术的核心是投加高效微生物 ，这些投加的高效降解微生物一般应满足 ３ 个基本条件 ：所投 加的菌体潘 眭高；菌体能快速降解 目 标污染物；具有竞争能力且能维持相当的数量．
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３ 生物强化技术 的影 响 因素
首先，用于驯化培养所要投加 的微生物的底物浓度往往 比实际处理构筑物中的浓度高许多 ，微生物投 加之后是否能够降解低浓度 的底物是必须考虑的问题． 其次 ，投加后 的微生物 面临的是一个复杂的生态环境 ，既有微生物种群之问的竞争 ，也有被原生动物 捕食 的 可能。 因此 ，若 想 达到 良好 的生 物强 化效 果 ，投 加 的微 生物 必须 在处理 构筑物 中保 持一 定 的代 谢活 力 ，维持一定的数量。另外 ，废水处理构筑物 中往往同时含有多种化合物 ，有的可能对投加的微生物有毒
第 ３ 卷 第 ３ １ 期 ２ １ 年 ５ ０１ 月
高 师 理 科 学 刊
Ｊ Ｈ Ｄ ｌ ｆ ｃｅ ｃ ｆ ｅ ｃ ｅ ｓ Ｃ ｌ ｇ ｎ ｎ ｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ Ｓ ｉｎ ｅ ｏ Ｔ ａ ｈ ｒ ｏ ｏ ｌ ｅａ ｄ Ｕ ｉ ｅ ｓ ｙ ｅ ｔ
Ｖｏ ． ＮＯ３ １ ３ｌ 。
１ 生物强化技术 的作用机理
生物强化技术主要是向污染体系中投加微生物 ，投加的微生物可以来源于原有处理体系，经过驯化 、
富集、筛选 、培养 ，从而达到一定数量后投加 ，也可以是原来不存在 的外源微生物或遗传工程菌．这 ２ 种 方法都有采用 ，主要取决于原有处理体系中的微生物组成及所处的环境．但对于投加遗传工程菌进行生物
高效 的固定化 细胞 载体 应 满足 以下 条件 ： １ 传 质性 能好 ， 水较 容 易接触 包埋在 其 中 的微 生物 ； ２） （ ） 废 （ 强度好 ，不易破碎 ；（ ）对 微生 物 没有 毒害作 用 ． ３
固定化细胞载体主要分 ２ ： １ 天然高分子凝胶载体 ， 类 （） 文献报道 中比较常用 的是琼脂 、 海藻酸钙等 ； （） ２ 有机合成高分子凝胶载体 ，如聚乙烯醇 （ Ｖ 、聚丙烯酰胺 （ Ａ 等． Ｐ Ａ） Ｐ Ｍ） 有的研究比较了琼脂 、明胶 、海藻酸钙 、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺凝胶作 为微生物包埋剂的性能 ，结果 反映出琼脂的强度极差 ；明胶 内部结构密实 、 传质性能差 ；丙烯酰胺凝胶对生物有毒性 ；海藻酸钙和聚乙 烯醇凝胶机械性能和传质性能较好 ， 对生物无毒 ，生物分解性能 良好且固定操作容易 ，是其 中比较合适 的 固定 化细胞 载体 ． 固定化生物强化技术的应用 ，关键在载体的选择 ，其技术问题和成本问题是限制其普遍应用的因素， 如果 解决 了制约其 发展 的 ２个 因素 ，那 么它 在实 际应用 中的效果 是 不 可低估 的．
２３ 生物 强化制 剂 ．
生物强化制剂是将从 自然界 中筛选 出来的、有特定降解功能的细菌制成菌液制剂或将其附着在麦麸上 制成千粉制剂。生物强化制剂具有很多优点 ： １ 它能缩短微生物培养驯化的时间 ，迅速提高生物处理系 （） 统 中微 生物 的浓度 ，从 而提 高工作 效 率 ；（ ２）使用 安全 ，操 作简 单 方便 ，可 以实时地 处理 污染 ，从 而节省 能源 ．