微生物在水体污染中的作用

微生物在治理水体污染中的作用

摘要：微生物在水体污染治理中的作用主要表现在以下几个方面：水体污染的生物检测，以及微生物制剂技术，生物膜法，生物栅修复技术，生物吸附剂等方面在治理水体污染的作用。微生物治理水体污染具有无二次污染，效果显著，廉价等优点，值得大力推广。

关键词：水体污染，治理，微生物的作用，

The contribution of microbe in controlling water pollution

Abstract：The contribution of microbe in controlling water pollution are mainly as follows: Biotechnology detection in water pollution，and microbe preparation technology , biomembrane technology , biological gate technology , biological adsorpted preparation and so on .It has advantages for using microbe to controle water pollution,such as no second pollution, significant effects ,cheap.So this method deserved to be applied.

Key words：water pollution，control , contribution of microbe

1水体污染来源及分类

水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量,从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化,破坏了水体固有的生态系统,破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。造成水体污染的因素有：向水体排放未经过妥善处理的城市污水和工业废水；施用的化肥、农药及城市地面的污染物，被雨水冲刷，随地面径流进入水体；随大气扩散的有毒物质通过重力沉降或降水过程进入水体等【1】。目前用微生物修复水污染已经取得了重要进展,这主要体现在生物监测、有毒物质去除、重金属富集、富营养水体的N/P元素去除等方面。

危害

2微生物治理水体污染的方法

1.1 水体污染的生物检测

水体污染的生物检测是指利用水生生物在一定的水环境条件下,由于水体污染物的影响而产生的各种反应来测试水体的污染状况。水体污染的生物检测的研究结果不仅能直接判断水体中污染物对水生生物的潜在影响、实际毒性,而且还能由此对水环境的质量作出评价。研究表明:TBT对盐泽螺旋藻的半数生长抑制浓度IC50为5.09μgL-1，可以用来判断水中TBT的污染状况【2】。

1.2利用宏基因组学原理治理水体污染

宏基因组学主要研究从环境样品获得的基因组中所包含的微生物的遗传组成及其群落功能,避免了传统微生物学基于纯培养研究的限制,为充分认识和开发利用未培养微生物、并从完整的群落水平上认识微生物的活动提供了可能。对这些未培养微生物多样性及群落功能的研究将大大扩展对生命的了解,应用宏基因组技术可以有效地从环境中分离新的基因、发现化合物合成途径和生物催化剂,用于各种复杂污染物的处理。宏基因组技术获得的微生物生态学信息可以在废水处理的各种反应器系统、污染物降解过程中微生物的作用和调控、富营养作用、营养物循环及微生物对环境和气候相互作用的监测等研究中发挥重要作用【3】。1.3微生物制剂技术

选育高效菌株制成为微生物复合制剂处理污染水体。其过程以酶促反应为基础,通过生物体内产生的具有催化功能的特殊蛋白质作为催化剂,净化污水、分解淤泥、消除恶臭。微生物制剂技术主要优点是能迅速提高污染介质中的微生物浓度,并可望在短期内提高污染物的生物降解速率,另外生物反应通常条件温和,投资省、费用少、消耗低,而且效果好、过程稳定、操作简便。其缺点是要保持良好的水体改善效果,需根据水体变化情况,不断投加,可作为水体生态修复过程中的辅助措施。微生物制剂技术适合封闭缓流水体,在藻类大量爆发前使用,可弥补微生物制剂通常见效时间较长的缺点。

1. 4生物膜法处理技术

微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状,通过与污水接触,生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养吸收并加以同化。生物膜具有固定细菌,对环境变化耐受能力强,降解效率高、产生污泥少的特点。主要工艺方法有生物廊道、生物滤池、生物接触氧化池等。生物膜法对于受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的效果,日本、韩国等都有对江河大水体修复的工程实例。

1.5 生物栅修复技术

将生物膜修复技术与植物或动物修复技术结合可以发挥各自的优势,提高对水体的修复效果。南京大学任洪强等人在2005年申请的“生物栅净化道沟渠水体的方法”专利技术中使用了在河道内安装组合填料的方法。使用这种方法COD的去除率达到35% ~50%; N的去除率可达到15% ~30%; P的去除率为15% ~20%。生物栅是将生物膜技术与水生植物加以结合用以扩大生物附着表面积的一种新颖污染净化技术。在曝气的件下,微生物生存的基础环境由原来的气、液两相转变成气、液、固三相,这种转变为微生物创造了更丰富的存在形式,形成更为复杂的复合式生态系统。污染水体流经时,悬浮物被填料和根系阻挡截留,有机质通过植物、生物膜的吸附及同化、异化作用而除去【4】。

1.6 投放微生物法

最常投放的微生物有光合细菌(PSB)和高效微生物群(EM)。

光合细菌能将富营养化水体中的磷吸收转化、氮分解释放、有机物迅速转化为可被水生物吸收的营养物。光合细菌有游离态和固定化两种,采用人工培养高密度光合细菌,通过一定的方法投入水体,可加速水体的物质循环,最终达到净化水体的目的成都府南河综合治理工程中,在疏浚底泥、人工曝气的基础上,曾用水面泼洒法向水体投放PSB,同时放养一定数量的鱼类,并在浅水区引种水生植物,重建了该水体的生态平衡[5]。高效微生物群菌是采用独特的发酵工艺把经过仔细筛选出的好气性和兼气性微生物加以混合后培养出的微生物群落。含有10个属80多种微生物,其中主要的代表性微生物有光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌4类。各种微生物在其生长过程中产生的有用物质及其分泌物质,成为微生物群体相互生长的基质和原料,通过相互间的共生关系,形成了一个复杂而稳定的微生物系统,发挥多种功能。例如福州市内河的治污计划,将投入320个装有投放高效微生物群混合液的滤料网箱,并在底泥中注入高效微生物群菌的固体制剂,在河水和底泥中大量繁殖,以削减河水及底泥中的污染物,消除水体恶臭,治理周期约2个月[6]。

1.7 微生物对水体重金属的转化机制和生物吸附剂治理重金属水体污染的作用

微生物对重金属离子具有一定的适应性,并在重金属化合物环境中生长、代谢。其代谢产物或细胞自身的一些还原物将氧化态的毒性金属离子还原为无毒性或低毒性的沉淀,通过微生物氧化还原以及甲基化、去甲基化等作用实现重金属离子价态之间的转变及无机态和有机态之间的转化,实现有毒有害的金属元素转化为无毒或低毒赋存形态的重金属离子或沉淀物,从而达到水体或生态环境的污染治理目的[7]。

生物吸附剂是利用一些微生物如细菌、真菌、藻类对重金属的吸附作用,并以这些微生物为主要原料通过明胶、纤维素、二氧化硅、海藻酸盐、聚丙烯酰胺、二异氰酸苯酯、胶原、金属氢氧化物沉淀等材料固定化颗粒制得。通过固定化工艺改进后的菌体具有类似其他商品吸附剂的颗粒度、强度、孔径、亲水性和对腐蚀性化学品的抵抗力,同时减少了活细胞对所处环境的依赖,这些特征使它成为处理重金属废水的理想体系,且在废水处理过程容易运输或分离,适应大规模处理工艺的需要,采用固-液接触式反应器如固定床反应器、流化床反应器等都能得到良好的处理效果。生物吸附应用于重金属废水的净化在工艺上是可行的,在技术上更表现极大的优越性和竞争力,无论是从吸附性能、pH值适应范围还是运行费用等方面都优于其他方法[8]。

1.8 湖泊水体污染的微生物净化技术

微生物作为水体中的一类分解者,在水体净化中的作用不可忽视。在水体中,微生物经过驯化期后便自身大量繁殖,分解污染物质。高效微生物光合细菌、消化细