浅谈微生物在环境保护中的应用

3.2农村垃圾微生物处理
伴随着经济迅猛增长和农村城镇化水平的提高，农村生活水平及生活方式发生了重大变化，随之而来的生活垃圾污染开始侵蚀农村，农村生态环境遭遇到前所未有的威胁。农村垃圾日益增加，最根本的原因当然是生产发展和生活富足所致。但也有其他多方面的原因。归纳起来，其主要有：使用量大、重复利用率、回收机制不健全，回收价格太低、农村群众的环境观念和公益观念的淡薄。目前微生物在农村垃圾处理的应用主要有：高温好氧堆肥、厌氧发酵和生物质气化，高温好氧堆肥技术原理是将垃圾经过55℃以上高温发酵一段时间以后，便可达到无害化目的，同时经过生物氧化过程，可减容1/4～1/3而实现减量化；厌氧发酵技术的原理是使有机物在厌氧环境中，通过微生物发酵作用，产生可燃气体—沼气，将有机物转化为能源，可用作生活燃料，同时沼气和沼渣是优质肥料，该技术使有机物充分资源化；生物质气化技术的原理是利用农村丰富的有机废弃物资源，如秸秆、柴草、谷壳等废弃物，经高温热解、投送燃烧产生可燃气体，农户每家配备1台有机废弃物净化炉，可充分利用秸秆、生活垃圾和干粪等有机废弃物，减少农村生产生活垃圾对环境的污染，实现有机废弃物的资源化利用。
2.在大气污染治理中的应用
2.1微生物脱硫技术
“革命”以来,煤炭是世界能源的重要组成部分。我国是世界上最大的产煤国和煤消耗国,煤炭占我国一次能源的3/4,高硫煤储量约占总储量的1/3,并且高硫煤开采比例也逐年上升,而黄铁矿硫约占总硫的60%。煤中通常含有0.25%~7%的硫,如我国西南地区煤平均含硫量为3.23%,西北地区为3.05%,中南地区为2.02%,华北地区为1.65%。煤炭中的硫分为可燃硫和不燃硫。不燃硫主要是硫酸盐,可燃硫包括无机硫和有机硫。可燃硫经燃烧生成SO2随烟气排入大气,导致了严重的环境污染,造成的经济损失每年达数百亿元。
1.微生物对水的处理
原理：
污水
1.1废水中的脱氮除磷
废水中氮、磷是造成水体富营养化的根源,利用生物脱氮除磷已进行了广泛的研究。污水脱氮技术主要有活性污泥法脱氮工艺,包括A/O(缺氧/好氧)工艺,可使NH4+一N去除率达80%以上,A2/O工艺,改进的氧化沟工艺和SBR工艺都可使总氮(TN)去除率达90%以上。生物膜脱氮有生物滤池、生物转盘、生物流化床、浮动床、浸没式、三级生物滤池脱氮系统等,其中三级生物滤池的反硝化速度最高达1.0kgN/(m3.d),出水TSS<1.00mg/1。生物脱氮中,有反硝化能力的微生物有变形杆菌、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属等。污水生物处理中,除磷常与脱氮工艺一起应用,常见的除磷技术有:phostrip工艺,能使总磷(TP)≤1mg/L以下:Bardenpho系统;A/O系统;改良UCI工艺;A2/0工艺。除磷过程一般认为在有氧条件下摄取磷,在厌氧条件下释放磷,其中不动杆菌属〔Acinetobacter)是除磷的优势菌种。
近几年来研究人员把煤的物理选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合,即把煤粉碎成微粒与水混合,并将微生物加入溶液中,让微生物附着在黄铁矿表面,使其表面变成亲水性,能溶于水。在浮选中其难以附着在气泡上,下沉至底部,从而把煤和黄铁矿分开。由于它仅处理黄铁矿的表面,因此脱硫时间只需数分钟即可,从而大幅度缩短了处理时间,可脱除无机硫约70%。另外,该法在把煤中的黄铁矿脱硫时,灰分也可同时沉底,所以也具有脱去灰分的优点。目前,浮选法微生物脱硫已成为国际上洁净煤技术开发的热点。
3.微生物用于垃圾的处理
3.1城市垃圾微生物处理
随着城市化进程在全球范围的加速，城市化带来的环境污染和人类聚居状况恶化等问题，已成为世界各国共同关心的问题。城市生活垃圾是在城市日常生活及为城市生活提供服务的活动中产生的固体废弃物，是城市环境的主要污染物之一。目前，城市生活垃圾处理处置的方法主要包括卫生填埋、堆肥化、焚烧三种，其中前两种处理方式均属于生物处理技术。具体来说，MSW生物处理技术就是城市生活垃圾中固有的或外添加的微生物，在一定控制条件下，进行一系列的生物化学反应，使得MSW中的不稳定的有机物代谢后释放能量或转化为新的细胞物质，从而MSW逐步达稳定化的一个生化过程。
关键字：微生物环境保护污染治理应用前景
The rapid development of society, the increasingly serious environmental pollution, environmental protection is increasingly being used in microbiology, microbial degradation, application of filtration method of heavy metal widely into the treatment of sewage, waste gas, soil pollution control etc. Using biochemical method of microbial activity due to its less investment, high treatment efficiency, low operation cost, and the microbial sources widely, breed quickly, easy to cultivate, pollution treatment is simple, with a good prospect of development. Maximize the use of microorganisms with environmental purification effect it has important significance for environmental protection.
1.3废水中重金属的去除
重金属污染主要来源于这些重金属：铅、铜、汞、铋、镉、砷、铬、氟、镍。我国每年有1200万吨粮食遭到重金属污染，直接经济损失超过200亿元。2009年，我国重金属污染事件致使4035人血铅超标、182人镉超标，引发32起群体性事件。2009年，我国1/6的耕地受到重金属污染,重金属污染土壤面积至少有2000万公顷。废水中重金属微生物处理法的原理是利用细菌、真菌（酵母）、藻类等生物材料及其生命代谢活动去除和（或）积累废水中的重金属，并通过一定的方法使金属离子从微生物体内释放出来，从而降低废水中重金属离子的浓度。虽然国际上对微生物处理重金属废水的研究已经取得了长足发展，确认了微生物修复的应用前景。然而，有关微生物对重金属的吸附、沉淀机理还不是很明确，该项技术尚处于实验室阶段，大规模利用微生物处理重金属废水的情况还很少，很多因素限制了它的大规模使用。
据中国国家环保局《中国环境状况公报》显示,我国1999年大气污染物的排放量,如二氧化硫1857.5万吨,飘尘1159.0万吨,全国废水年排放量达到401.1亿吨,工业固体废弃物年产生量7.8亿吨、排放量达3881万吨,其中100万吨排入河流,危险废弃物产生量1015.5万吨。大量积累的未经处理的工业废弃物(高达59.7亿吨)堆放在室外,占地达5.02万公顷,城市垃圾的产量也非常巨大(仅北京市就年产城市垃圾1000万吨以上),造成严重的环境污染。生态环境的破坏和恶化极为严重,随着我国经济的飞速发展,环境保护的压力将进一步加重。当前，如何提高人类对保护和合理利用自然资源的认识，防止自然环境受到污染和破坏；加强对受到污染和破坏的环境的综合治理；协调好人类与环境的关系，保障经济社会的持续发展都是环境保护进程中面临的非常现实的问题。对环境的综合治理的方法很多，其中生物处理方法占重要的位置，它与物理、化学法相比，具有经济、高效的优点，更重要的是可基本达到无害化。而微生物又是对污染物进行生物处理、净化环境的工作主体，因此，世界各国都对微生物的环境保护功能极为重视，投入大量人力、物力进行研究开发，取得了许多成果。
微生物在地球生态系统物质循环过程中充当分解者的角色，外号“天然清洁工”。微生物种类繁多，分布广泛，资源丰富，是人类最宝贵、最具开发潜力的资源库。在污染物的降解转化、资源的再生利用、无公害产品的生产开发、生态保护等方面微生物都能发挥重要作用。微生物与环境质量也密切相关。一方面微生物具有污染环境的作用,但另一方面微生物也具有很强的修复环境和保护环境的能力。因此,控制和消除微生物对环境的污染,最大限度地利用微生物所具有的净化环境的作用,无疑对环境保护具有重要意义。
很多学者利用细菌研究了大量的脱硫技术。如利用氧化亚铁硫杆菌已使脱硫率达95%以上,日本利用该菌已使H2S脱除率达99.99%,中国利用该菌对炼油厂催化干气和工业废气脱硫,H2S去除率分别为71.5%和46.91%,Saleem等用脱氮硫杆菌的耐受株T.denitrificansF,在厌氧条件下脱硫率达80%。
有机物的生物降解中,白腐菌是值得一提的。白腐菌是一类提子真菌,在废水治理中,其降解污染物的范围十分广泛。白腐脉射菌(Ph1ebiaradiata)I-5-6在高C低N培养条件下,对多环芳烃类、氯代烃类、酚类、氯代酚类、烷基苯类和硝基苯类化合物有显着的降解作用。白腐菌中金孢展齿革菌(PhanerochaeteChrysospriumBurdsall)可降解多环芳烃、DDT、TNT、CCl4、氰化物、氯代芳香化合物、酚类、胺类、农药、染料、杂酚油、煤焦油、重油等。还可降解林丹、氯丹、多氯联苯、2,3,7,8-TCDD和二氯苯胺等有机氯化物。此外,用微生物降解的有机物包括:四氯乙烯、甲醇、苯胺、甲胺磷、三氯乙烯、硝酸甘油。
微生物在环境保护中的应用
吴 笛
宜宾学院生命科学与食品工程学院 生物工程12级3班120603012
摘 要：社会的高速发展,环境污染日益严重,微生物日益被用到环境保护中去,微生物的降解,过滤重金属方Fra Baidu bibliotek广泛的应用到了污水、废气的处理,土壤污染治理等方面。利用微生物作用的生化法因其投资少、处理效率高、运行成本低、且微生物的来源广泛,繁殖迅速,容易培养,处理污染简便,有着良好的发展前景。最大限度地利用微生物所具有的净化环境的作用,无疑对环境保护具有重要意义。
2.3二氧化碳的微生物固定
由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气。随着大气中CO2等增温物质的增多，使得能够更多地阻挡地面和近地气层向宇宙空间的长波辐射能量支出，从而使地球气候变暖，由此而带来的负面影晌，就是偏热带和温带的旱、涝灾害发生频繁，以及冰山熔化，海平面上升，沿海三角洲被淹没。光能和化能自养生物把大气中的二氧化碳固定为有机碳——活细胞的组分。然后，一部分有机碳通过食物链在生态系中转移。
2.2微生物过滤
过滤发在50年代中期最先应用于处理空气中低浓度的臭味物质。到80年代,德、美、荷兰等国相继用此法控制生产过程中的挥发性气体和有毒气体。其过程为:
废气(预处理)生物过滤器→CO2,H20,无机盐类
废气在反应器里停留时间很短,处理率可达90%以上。生物过滤法还可去除空气中的异昧、挥发性物质(VOCs)和有害物质,包括控制(去除)城市污水处理设施中的臭味、化工过程中的生产废气、受污染土壤和地下水中的挥发性物质、室内空气中低浓度物质等。
1.2废水中有机物的降解
在我的家乡有个水库,养鱼的人在物和化肥,水污浊,以前清澈见底,孩时每逢盛夏我们常常在嬉戏。现在鱼的产量是高了,但是鱼肉没先前鲜美,水中有机物含量升高。酚类对水中生物有致畸性,使生物具有难闻的酚味,化学处理法由于二次污染问题受到限制,而利用培养优势菌群的微生物法降解酚类却有显着作用。如卞华松采用PVA1799冷冻改良法固定优势菌群,对浓度为565mg/L的苯酚去除率为94%以上;张春桂研究降解五氯盼(PCP)的细菌是醋酸细菌、产碱菌和气单胞菌。此外,可用家禽废物分解的网纹水蚤(Ceriodaphniadubia)LD50和弧菌属(Vibriofischeri)EC50、链霉菌303、芽胞杆菌KMR一1、麦芽糖假丝酶母10-4等对酚类进行降解。