環境工程中低溫微生物的應用

摘 要 低溫微生物不僅對于保持生態平衡有著很好的促進作用，而且它還能有效的凈化環境中的污染物。本文主要論述了低溫微生物的生態分布，并對其在環境工程領域的應用進行了詳細的介紹。

關鍵詞 低溫 低溫微生物 污染物治理

人類關于低溫微生物的了解是從1975年開始的，它的發現者Morita在當時不僅對這類低溫微生物進行了系統的整理報道，而且對其生理特點也進行了深入的研究和分析。低溫微生物與我們所熟悉的嗜溫微生物不同，它即使在寒冷的環境下也不會停止生長，而嗜溫微生物在低溫條件下則會因為酶活力過低和蛋白質變性而停止生長甚至出現死亡的現象，這兩種截然不同的現象表明了低溫微生物與嗜溫微生物的生理機制是大不相同的。由于低溫微生物在極其寒冷的環境下也不會停止生長，因此，低溫微生物對于處理寒冷地區內的污水以及催化低溫發酵的過程中都有很重要的應用價值。

一、低溫微生物的生態分布

低溫菌首次被人類所發現是在1887年，它的發現者Forster從冷凍的魚身上成功的提取出了有生命體征的低溫菌，之后，不少學者效仿Forster，開始從深海、冰川等寒冷的環境中提取出了成活的低溫微生物。低溫微生物主要有2種類型，其一是生活在常冷環境中的嗜冷菌，其二是可以生活在任何低溫條件下的耐冷菌。目前已經被人類成功分離出來的低溫微生物有真細菌、藍細菌、酵母菌、真菌及藻類等多種微生物類群。盡管我們成功分離出了各種各樣的低溫菌，但是，從目前的情況來看，革蘭氏陰性低溫菌不論從種類上來說，還是從數量上來說，都遠遠大于革蘭氏陽性菌。

二、低溫微生物在環境污染物治理方面的幾項應用

（一）有效去除污水中存在的氮和磷

水體之所以會出現富營養化的現象，主要是因為水中含有過多的氮和磷。針對這種現象，國際上一般會采用生物法來處理污水中過量的氮和磷。但是對于比較寒冷的環境來說，由于這些微生物在寒冷條件下極難生存，因此，生物法對于凈化寒冷地區的污水來說是沒有意義的。目前，已經有人將分離出的絲狀藍細菌應用到凈化寒冷環境下污水中的氮和磷的工作中了，這種藍細菌提取自南北兩極，具有很好的耐冷性。

（二）有效的處理生活污水

當寒冷地區的冬季來臨時，由于生活污水溫度較低，因此并不適合使用生物處理的方法來凈化水源。這是因為溫度過低而導致大部分的中溫菌沒有了代謝外源物質的能力，這個時候耐冷菌的優勢就發揮的比較明顯了，它能在去除污水的有機過程中發揮自身耐冷的優勢，但是，若單獨使用耐冷菌來去除污水，則會因為它不能自然的形成優勢菌群而失去它本身高效的去污價值，因此，針對活性污泥，我們可以采用人工投放耐冷菌的方式來凈化生活污水，提高處理生活污水的效率。根據多項研究結果表明，在冬天等低溫氣候時，將耐冷菌人工投放在曝氣池內可以大幅提高污水COD的去除率。

（三）有效降解芳香烴類的化合物

一般來說，芳香烴類的化合物是比較不易被微生物所降解的，這類型的化合物都是苯和苯的衍生物，比如我們常說的甲苯跟酚等。當然，我們說芳香烴類的化合物是不易被微生物所降解的，這并不代表其不能被任何微生物降解。根據一些研究表明，當溫度處于0攝氏度時，耐冷菌就具有了降解甲苯的能力，這是因為像甲苯和多環芳香烴這類的化合物，他們的基因都是處于質粒上的，當溫度趨向0℃時，可以將甲苯的降解質粒從嗜溫菌中成功的轉移到耐冷菌中，也就是說，在低溫條件下，甲苯的降解基因能夠被表達，這就表明，0℃的甲苯能夠被降解。

（四）有效降解石油烴類的化合物

耐冷菌具備生物修復的功能，它能在較低的溫度下，對各類土壤、海洋系統中存在的石油烴類污染物發揮良好的生物修復功效。在實際降解石油烴類化合物的過程中，由于這些污染物中的某些物質不能與水相溶，在低溫的環境中甚至凝結成固體，這種情況在極大的程度上阻礙了耐冷菌和嗜冷菌活性的發揮。因此，目前我們對于降解低溫環境下石油烴類的污染物并沒有多少有效的方法。但是，根據上世紀80年代的報道來看，從土壤、淡水以及海洋系統中分離出的低溫微生物，它們具有降解石油烴類化合物的功能，這些存在于自然環境中的石油烴類污染物能夠很好的為這類低溫微生物提供能源和碳源。研究表明，將嗜冷菌投放到北極中部和北部等地區的原油里，它能成功的分解低溫條件下的原油。

三、結束語

綜上所述，這些長期存在于低溫條件下的低溫微生物具有良好的凈化環境中污染物的能力，且它們在保持環境生態平衡的過程中也具有十分重要的作用。從微生物多樣性的角度來說，這些成功分離出來的低溫微生物是十分可貴的微生物和基因資源。近幾年來，隨著人類對于低溫微生物的研究越來越深入，低溫微生物與人類的生活越來越貼近，相信在不久的將來，低溫微生物會為人類的生活帶來更多的驚人效果。

參考文獻：

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