环境污染及其生物修复的研究

第24卷第2期　2004年5月

承德民族师专学报

Jo urnal o f Chengde Teacher s'College for Nationalities Vo l .24No .2M ay.2004　

收稿日期:2003-06-05

作者简介:张温典(1965-),女,承德民族师专化学系副教授。

环境污染及其生物修复的研究

张温典1

,　姚钢乾

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(1.承德民族师专,　河北　承德　0670002.承德旅游职业学院,　河北　承德　067000)

摘要:随着人类生活水平的提高,各种各样的污染越来越严重,环境污染对人类造成的伤害日渐明显,引起了人类高度的重视。人类治理环境污染的方法越来越多,也更加完备。特别是生物治理的方法,由于它无第二次污染的优点,现已广泛被研究和应用,它会给环境污染的治理带来光明的前景。本文介绍了环境污染的类型,可以对污染的环境进行修复的各种重要微生物。

关键词:环境污染;治理方法;生物修复

中图分类号:X 172 文献标识码:B 文章编号:1005-1554(2004)02-0054-03

1　环境污染的类型

随着人类生活水平的日益提高,相应产生越来越多的生活污水、人粪便,有机固体废弃物(包括厨余),生活用品废弃物等生活垃圾。随着现代工业的不断发展,工业合成的非天然物质日益增多。例如:有机磷农药、有机氯农药、塑料、合成洗涤剂等,不宜被现存的微生物分解,它们在土壤和水中停留的时间较长,严重污染环境。同时工业产生废水。废水源源不断地排入江、河、湖、海,严重污染水体。由于长期的污、废水灌溉农田和废水的土地处理,有机固体废弃物的填埋处置,造成地下水和土壤的严重污染。各种类型的工厂和汽车产生大量的废气,废气中含有CO 、CO 2、NOx 、SO 2、H 2S 、NH 3、碳氢化合物、酚、氰、粉尘及附着在其上的各种微生物,甚至致病的微生物。人类健康受到极大损害。SO 2和NOx 导致酸雨产生。大量CO 2排入大气引起世界性气候异常,引起全气球行性温室效应和厄尔尼诺现象。氮氧化合物和碳氢化合物经阳光下反应形成光化学烟雾,含有的有害物质如NO 、O 3和过氧乙酰硝酸酯(PAN )等,造成大气二次污染,引起人类许多疾病。50年代后公害问题相继发生。美国洛杉矶的光化学烟雾、伦敦烟雾、日本四日市的哮喘病、熊本由于汞引起的水俣病及神通川骨痛病,均对人类造成极大伤害。总而言之,废水、废气、固体废弃物三大公害严重污染人类的生存环境。我们国家的环境污染问题

的解决已迫在眉睫。

2　对污染环境的常规治理方法

为了治理有毒污染物的污染,使用物理的、化学的或物理化学的方法对环境进行修复。最传统的修复方法是将污染的土壤挖出,卫生填埋或施用土壤改良剂等进行土壤修复,或者是将污染的地下水抽出来处理进行地下水修复。如今已开发出多种新的物理和化学修复方法。例如物理修复采用污染物萃取技术或热处理技术去除污染物;化学修复使用氧化还原剂,如氧化物、过氧化物,还使用光解、紫外—氧化处理和还原脱氯等方法分解污染物;物理化学法有固化法、玻璃化法、电化学法、空气吹脱法以及热频加热等。3　生物修复的方法

由于生物修复法与物理法、化学法相比,具有经济高效的优点,更重要的是可以达到无害化。微生物是对废弃物进行生物处理,净化环境的工作主体。在自然界中存在许多优良菌种,有的可以快速的降解对环境的污染物。使得微生物在环境保护和环境治理中,在保持生态平衡方面与其他生物一样起着举足轻重的作用。微生物有其容易发生变异的特点,随着新污染物的产生和数量的增多,微生物的种类可随之相应增多,显现出更加多样性。这使其又有别于其他生物,在环境污染治理中,微生物的作用更独树一帜。

3.1　可用于治理环境污染的微生物

自20世纪70年代以后,许多极端环境生活的微生物引起了人们的极大兴趣和关注,开发极端微生物资源来修复环境有着广阔的前景。降解微生物

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种类繁多,以下列表简介。

主要降解细菌及其作用基质举例

类群和代表种群作用基质

好氧革兰阴性杆菌和球菌

假单胞菌属(Pseudo monas)石油烃、苯甲酸、PA Hs、

氯代脂肪烃、氯苯、PCP、DDT

甲基球菌属(M ethylo co ccus)2,4-D、有机磷农药、甲草胺、克百威

甲基单胞菌属(M ethylo monas)石油烃、卤代脂肪烃

莫拉氏菌属(M or ax ella)石油烃、氯代苯胺

不动杆菌属(A cinet obacter)石油烃、P CBs

黄杆菌属(Flavo bact erium)石油烃、P AHs、氯代脂肪烃、

PCP、2,4-D

产碱菌属(Alcaligenes)石油烃、P AHs、PCBs、2,4-D

兼性厌氧革兰阴性杆菌

埃希氏菌属(Escher ichia)林丹

肠杆菌属(Ent ero bacter)DDP

气单胞菌属(A ero monas)PA Hs

孤菌属(Vibrio)石油烃

异化性硫酸盐或硫还原菌

脱硫细菌类烃类、卤代烃类

革兰阳性产芽孢杆菌和球菌

芽孢杆菌属(Bacillus)石油烃、偶氮染料

梭菌属(Clo st idium)氯代脂肪烃、偶氮染料、林丹DD T

放线菌和相关微生物

棒杆菌属(Cor ynebact erium)石油烃、P CBs

节杆菌属(Ar thr obacter)石油烃、氯代脂肪烃、PCP、PCBs

放线菌属(Actinomy ces)石油烃

分支杆菌属(M yco ba ct er ium)石油烃、烷基苯、PA Hs、氯代脂肪烃、PCP 诺卡氏菌属(N ocardia)石油烃、P AHs

红球菌属(Rhodoco ccus)PA Hs、氯

小单孢菌属(M icr omo no spo ra)石油烃

带附器的细菌

生丝微菌属(Hypho micr obium)氯代烷烃

化能自养菌

亚硝化单胞菌属(N itr osomo nas)卤代脂肪烃

古细菌(甲烷菌)

产甲烷菌类烃类、卤代烃类

无机污染物包括重金属、放射性元素、硝酸盐和氰化物等。研究表明许多微生物,包括细菌、真菌和藻类可以生物积累(bioaccumulation)和生物吸着(bo isorption)外部环境中的多种阳离子和核素(Gadd)[1],达到降解重金属的污染。例如能吸收铀的生物:链霉菌属(Strepto myces.)、绿产色链霉菌(S.V ir idochro mog enes)、铜绿假单孢菌(Pseudo monas aeruginosa)、青霉菌(Penicillium)、少根根霉(Rhizopus arr hizus)、啤酒酵母(Saccharomy cer cerevisiae)等;能吸收银的生物:铁氧化硫杆菌(T hiobacillus ferroo xidans)、芽孢杆菌(Bacillus)、茎点霉菌(Phoma)、酵母等。

许多微生物能使金属甲基化或去甲基化。最常甲基化的元素依次是汞、砷和硒,其次是碲、铝和镉。金属甲基化可以使金属挥发。例如硒甲基化形成可挥发的二甲基硒和二甲基二硒。金属甲基化可以是去毒的过程,可以保护生物体免受有毒金属的毒害。与重金属元素甲基化有关的微生物:气单胞菌(Aer omonas hydrophila)、双歧杆菌属(Bifido bacterium)、色杆菌属(Chromo bacterium)、匙形菌属(Clostridium cochlearium)、斯氏梭菌(Clostridium sticklandii)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)、粗糙脉孢霉(Neurospo ra crassa)、荧光假单胞菌(Pseudom onas

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