PDF《微生物在富营养化水体生物修复中的作用*》

21 世纪初环境生物技术的主攻 方向之一. 从已经尝试进行的水体微生物修复技术的实践 经验看,与传统的物理、化学修复技术相比,水体 微生物修复技术具有以下优点:费用省,仅为传统 环境工程技术的 30%~50%;

环境影响小,遗留问题 少,无二次污染和污染物转移;

可有效降低污染物 浓度;

修复时间较短;

操作者与污染物直接接触机 会减少,不致对人产生危害;

控制操作简单,对周 围环境干扰少[7,8] . 成功的微生物修复需具备以下条件:一是目标 化合物必须能够被微生物利用,污染场地不含对降 解菌种有抑制作用的物质,否则需先行稀释或将该 抑制剂无害化;

二是必须存在具代谢活性的微生物, 这些微生物在降解或转化化合物时必须达到一定的 速率,且不会产生有毒物质;

三是污染场地或生物 反应器的环境条件必须有利于微生物生长或保持活 性;

四是技术费用必须尽可能低[9] .

2 修复微生物与水体微生物修复目标 2.1 脱氮除磷相关微生物 氮、磷元素含量过高是水体富营养化的重要原 因,因此对其有去除效果的微生物理所应当地成为 生物治理水体富营养化的关注点.如:芽孢杆菌、 碱杆菌属、假单孢菌、黄杆菌等复合菌都有去除水 第1期郑焕春等: 微生物在富营养化水体生物修复中的作用

199 环境中氮、磷化合物的功能,还可转化水体中的硫、 铁、汞、砷等有害物质元素. 富营养化水体主要涉及的脱氮过程以硝化作 用、反硝化作用最为重要.硝化作用主要分为

2 个 阶段:第一阶段是由亚硝化杆菌、亚硝化螺菌、亚 硝化球菌等将 NH3 氧化为亚硝酸盐;

第二阶段是硝 化杆菌、硝化球菌、硝化刺菌等将亚硝酸盐进一步 氧化为硝酸盐.而反硝化作用中芽孢杆菌、短杆菌、 假单杆菌都是可以将硝酸盐移出水体、提高水体 pH 的好氧菌和兼性厌氧菌. 目前富营养化水体除磷主要指沉淀除磷,而絮 凝作用是沉淀除磷中的重要方法.相关的微生物主 要有芽孢杆菌、不动杆菌、专性厌氧的脱硫弧菌、 假单孢菌、产碱杆菌、黄杆菌、无色杆菌、微球菌、 动胶菌等有生物絮凝作用的微生物. 2.2 水体微生物修复目标 水体微生物修复的目的,主要表现在利用水体 自身及人工添加的外来有益微生物和植物对水体环 境中的碳循环、氮循环、磷循环和硫循环进行人为 调控, 加强水生藻类和植物对水体污染物尤其是碳、 氮、磷、硫元素的耐受性,促进其对主要污染物的 去除、降解和转化,以达到改善水体污染状况,治 理水体富营养化,逐步使水体恢复其自净功能.水 体生物修复的最终目标,是使水体达到地表水和湖 泊水水质国家标准.为达到此目的,环境管理部门 要求控制氨氮、总磷、透明度

3 项水体基本指标. 根据我国水体环境污染总体状况,目前通常把氨氮 含量定在地表水Ⅱ类标准,0.5 mg・L?1 ;

总磷含量 定在湖泊水Ⅲ类标准,0.025 mg・L?1 (地表水Ⅱ类标 准可放宽到 0.1 mg・L?1 );

透明度定在湖泊水Ⅳ类标 准,1.5 m(地表水透明度无标准;

富营养化湖泊水体 透明度一般仅 0.2~0.3 m)[4] .

3 微生物对水体生物修复的作用 作为自然生态环境的主要构成部分,环境水体 以本身具有生态修复功能的同时,自然水体及其包 含的多种植物、微生物还提供着多样的生态服务功 能,如:环境改善、水资源与水能、物种生境、景 观与文化以及气候调节等.而微生物作为自然界里 个体最小,数量最大,分布最广,种类最多的生物 类群,通过多种微生物共同作用形成了微生物链, 在水体修复中通过氧化、还原、光合、同化、异化 作用把有机污染物转变为简单的化合物,保证水质 的正常功能,从而改善水体环境质量,进一步影响 整个水体生物修复过程. 3.1 净化水体 水体生态环境中的有益微生物(硝化细菌、光合 细菌、硫化细菌、芽孢杆菌等净水微生物),在水环 境中能清除水体底部长时间积累的动物排泄物、动 植物残体以及有害气体(氨、硫化氢等),使之先分解 为小分子有机物(多肽、高级脂肪酸等),接着分解........