微生物对环境的影响

微生物对环境的影响

微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。它们是一些个体微小、构造简单的低等生物。大多为单细胞，少数为多细胞，还包括一些没有细胞结构的生物。主要有古菌；属于原核生物类的细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体；属于真核生物类的真菌、原生动物和显微藻类。以上这些微生物在光学显微镜下可见。蘑菇和银耳等食、药用菌是个例外，尽管可用厘米表示它们的大小，但其本质是真菌，我们称它们为大型真菌。而属于非细胞生物类的病毒、类病毒和朊病毒（又称朊粒）等则需借助电子显微镜才能看到。

1.微生物在大气污染治理中的应用

随着工业的迅速发展，人口激增，进而带来的是一系列的大气污染问题，从而引起各种危害，如臭氧层被破坏、酸雨发生越发频繁、温室效应等。现主要从3个方面介绍微生物在大气污染治理中的应用，包括NOx的微生物净化技术、微生物除臭技术、二氧化碳的微生物固定技术。

（1）NO X的微生物净化技术

NO X的微生物净化技术原理是利用脱氮菌在外加氮源的环境下，将大气中有害气体NO X还原成无害气体N2，在进行还原的同时，脱氮菌利用NOx作为氮源营养物质进行自身增殖，如此循环还原，从而达到多次净化的作用。爱德荷国家工程的实验室研究人员利用脱氮菌进行脱氮，已经将氮净化率提高到99%。该方法能有效去除废气中的NOx，因其工艺流程简单、能源消耗低、净化效率高、无二次污染、能进行循环利用等优点，可以推广用于其他工业有害气体的治理，从而达到有害气体的再利用。现在，各国的科学家正在研究将NOx的微生物净化技术与细胞固定化技术相结合，从而寻找对有害气体NOx进行净化的更便捷、易操作的方法。

（2）微生物除臭技术

由于工业气体污染包含多种污染成分，其中还夹杂着部分固体颗粒，产生臭气，故科学家研究出微生物除臭技术，用于处理工业污染引起的臭气。微生物除臭技术是先将臭气溶于水中，然后运用微生物的体表面积大、细胞膜和细胞壁可以吸附溶于水中的臭气的特性，将臭气分解为可溶性物质，使工业污染中的臭气被消除；同时，微生物利用臭气中的成分作为自己的营养物质，进行自身的生长繁殖，增加了微生物的数量，加快除臭环节的进行。此技术净化效率高、成本低，是可以推行的工业除臭技术。

（3）二氧化碳的微生物固定技术

二氧化碳污染是最常见的气体污染，可利用物理、化学技术进行去除，但微生物的各种条件更为优越，能在进行污染物治理的同时实现自身的生长繁殖，故使用微生物进行碳的固定，产生许多有利的物质，如有机酸、多糖、维生素、氨基酸等。常见的固碳微生物有螺旋藻、小球藻、真养产碱杆菌等进行固定作用，分解二氧化碳。

2.微生物在工业废水处理中的应用

微生物对工业废水进行处理的方法是利用其生化反应，通过酶催化对工业废水起到转移和转化作用，从而使工业废水得到净化、循环利用。微生物技术处理工业废水主要是进行有机物的降解、重金属离子的处理及其他物质的除杂。

（1）废水中有机物的降解

微生物降解污水中的有机物是利用微生物的新陈代谢过程中需要进行物质间的吸收利用，产生容易分解的代谢物，周而复始，使污水中的有机物被分解完全。

20世纪70年代微生物絮凝剂已经问世，其来源为微生物，来源广泛，安全性高，是

自然的新型水处理剂，现已经应用于高浓度、难治理的农药废水中。高效微生物的研究应

用是解决农药废水实现高效、快捷处理的关键，可以利用EM菌、小球绿藻、芽孢杆菌等

对农药残留的有机磷、硫等物质进行消化吸收。经过科学家们的研究，降解率已经从72.3%升高至99.7%，同时中国科学院与中国科学院武汉病毒研究所从污泥中分离出假单细胞，

其在18 h内能将1000 mg/L甲胺磷降解75%左右。

（2）废水中其他物质的去除

废水中除了有机杂质、重金属外，还有其他有色颗粒存在。目前，对有色废水的处理

是采用微生物絮凝剂进行脱色，该处理剂是利用生物分解性，将细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而成。研究表明，它克服了无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，现在已经研发了微生物絮凝剂NOC-1对发酵后的有色废水、造纸碱性黑液等进行脱色，发现其脱色效果显著，可使废水变为清澈、透明。

3.微生物在有机废弃物处理中的应用

（1）对餐厨垃圾的处理

餐厨垃圾，指的是食品加工、餐饮服务、单位供餐活动中产生的食品残余和加工废料。主要成分有粮食、蔬菜、油类、肉骨等，富含淀粉、蛋白质、脂肪、无机盐以及微量元素，是名副其实的“宝贝”。由于处理过程中监管不力、方法不当，大部分泔水进入私人作坊回

收体系，除了喂猪之外，还有部分被少数不法分子用来提炼食用油，流入食品市场，重新

上市民餐桌。“垃圾猪”和“地沟油”难以杜绝，给人类健康带来极大威胁。通过微生物技术的有机处理，可以变有害为无害。

微生物降解技术将餐厨垃圾就地处理，一是处理彻底，安全性好，无臭味异味，无二

次污染；二是处理后的垃圾总量减少90％，降低了运输成本；三是处理后的残留物可以制成有机肥料，实现资源循环利用。每处理1吨餐厨垃圾可产生4%－5%的高蛋白有机肥，

每年可产生6570－10950吨左右的高蛋白有机肥。

（2）对畜禽粪便的处理

近年来，随着畜禽养殖业的快速发展，在促进农村经济发展的同时，大量的养殖废弃

物也在不断产生。由于养殖过程中粪便经不适当的处理或直接排放至环境中，造成大量的

有机质以及N、P元素的流失，引起水体细菌富养，甚至影响到地下水，成为生态环境的

污染源；养殖过程中产生的大量恶臭气体，含有不少的氨、甲烷、氮氧化物等多种化合物，对人体和大气都会造成危害。同时未经处理的粪便本身就含有大量的病原微生物、寄生虫

卵以及蚊蝇，可长期在环境中生存甚至繁殖孳生，若直接排放，极易造成疾病传播，危害

人畜健康。但是从资源化利用的角度观察，这些粪便含有大量的有机质，以及植物生长所

必需的氮、磷、钾等营养要素，将这些潜在资源重新变为宝，对畜禽粪便进行无害化处理，是符合中国农业可持续发展的重要方向之一。

利用微生物的降解作用可以将养殖业产生的大量污染物发酵成肥料或燃料，将资源进

行重新利用。根据氧气的供应情况，可将发酵分为有氧发酵和厌氧发酵，两者都能把废弃

物中的有机质分解成CO2、H2O以及有机肥料或生物燃料等，并放出大量热。微生物的活性对整个堆肥化的进行是至关重要的。

堆肥过程中，整个微生物群体结构随堆肥的进行而迅速演变交替，是微生物活动与堆

肥指标(温度、水分、pH、碳氮比等)相互作用和影响的结果。传统堆肥利用原料中的土著

微生物来降解有机物，由于堆肥刚开始阶段功能微生物数量少，造成发酵周期长，同时也

容易引起氮素的损失，从而污染环境。因此在进行发酵前通常人为接种具降解有机质能力

的微生物制剂，来加快粪便的腐熟并让其更加充分地降解。在堆肥过程中，以NH3形式挥

发损失的氮要占到总氮的47％～62％，在堆肥前期所分解的有机氮产生的氨气，挥发至环境中，是氮素流失和恶臭气味产生的主要原因，控制氮素的损失是堆肥质量的关键所在。

然而在添加适当的分解纤维素菌和固氮菌后，可以明显降低C/N比，对氮保存有较好的效果。相比之下，磷元素和钾元素不会通过挥发等形式流走，发酵前后含量变化不会很大。

在堆肥某一阶段的优势菌种或者直接添加入的外源菌种所具备的解磷、解钾作用还能增加

堆肥中有效磷和速效钾的含量，能让植物直接吸收利用，提高堆肥质量。