簡談微生物在土壤修復和廢水治理中的應用

吳育津

（蘇州市環科環保技術發展有限公司 江蘇蘇州 215007）

引言

眾所周知,由于工業快速發展，資源能源的大量消耗，全球環境狀況正在急劇惡化。土壤污染、水質變差、生態系統遭到破壞，全世界對環境保護給予了空前的重視。由于傳統的填埋、焚燒等治理手段會造成二次污染，所以運用現代生物技術預防和治理環境污染，將是發展的必然。而微生物與動植物相比，具有自身的優勢，在環境保護中占有重要的地位。作為自然界的分解者，微生物在物質循環中起著承上啟下的作用。有機農藥，固體廢物，工業廢水，生活垃圾等都要在微生物的作用下，分解為無機物被重新利用。隨著微生物學的發展，其在各個領域的應用將更加廣泛，尤其在污染治理方面會更加突出。

1 微生物在土壤修復中的應用

現代工業企業尤其是化工、電鍍、農藥等行業，在生產過程中會對土壤造成一定程度的污染，企業搬遷后土地再利用存在環境風險，而利用微生物技術對污染土壤進行修復已成為目前較為常用的手段。除了工業污染，農業面源污染問題也不容忽視，尤其是土壤中的農藥殘留。利用微生物降解殘留農藥，已成為農用土壤修復的常用技術手段。

1.1 用于土壤修復的微生物種類

到目前為止，人們已分離了多種降解農藥的微生物，主要有以下幾類：黃桿菌屬、產堿菌屬、棒狀桿菌屬、芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、節細菌屬等。除了細菌，還有某些真菌、放線菌和藻類也具有農藥降解功能。

1.2 微生物土壤修復機理

土壤污染主要包括重金屬污染、農藥和有機污染物等多種類型。微生物對各類污染物的作用方式可分兩大類，一類是酶促反應，微生物直接作用于污染物，常說的農藥微生物降解多屬此類。另一類是間接作用于污染物，通過微生物的活動改變了化學和物理的環境。常見有共代謝作用、礦化作用等。

1.3 利用基因重組技術構建高效工程菌

在我國微生物修復研究工作主要體現在篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株，提高功能微生物在土壤中的活性、壽命和安全性，修復過程參數的優化和調控等方面。有關微生物對農藥降解的研究已進入基因水平，科學家已經利用基因重組技術構建了降解有機氯、菊酯類農藥的高效工程菌。

1.4 微生物土壤修復的應用現狀和發展前景

土壤修復與廢氣和廢水的治理不同，其耗時長、投資大、處置過程更復雜，再加上我國土壤污染嚴重，污染類型多樣，呈現無機有機復合污染物并存的局面，因而土壤修復工作就顯得更為重要和復雜。土壤污染的主要修復技術有工程修復、物理-化學修復、生物修復及聯合修復技術等。微生物修復主要應用于農田農藥殘留、石油泄漏污染及其廢棄物堆置場，含氯、菲、苯等多種有機物污染土壤的生物修復。微生物修復有時并不能去除土壤中的全部污染物，只有與物理和化學處理方法聯合使用時，才能做到完全修復。

目前國內外對污染土壤修復，尤其是土壤農藥殘留降解的研究已十分成熟，也相繼有各種“降解菌劑”問世。利用微生物解決農田農藥殘留問題是可行的，應用前景也十分樂觀，但存在的問題也很多，如：實際應用與實驗室研究脫節嚴重；構建高效工程菌的穩定性及菌種的安全管理等。這些問題的解決，必將推動土壤修復微生物的廣泛應用，為解決污染土壤修復開辟新的途徑。

2 微生物在廢水治理中的應用

廢水主要來源于生活污水和工業廢水。生活污水如不經過處理則會使水體中的氮磷增加，造成富營養化，還會傳播疾病。工業廢水排入使水體嚴重污染，各種有機物和重金屬危及農業、水產養殖業發展，人類的健康受到威脅。微生物法處理廢水是最經濟有效的方法。微生物法是通過微生物的新陳代謝過程，使水體中的有機污染物分解成CO2等無機物的過程，從而使水體得到凈化。

2.1 微生物處理廢水的方法

微生物處理廢水的方法主要有兩類：一類為厭氧法，主要有：厭氧接觸法、厭氧生物膜法、升流式厭氧污泥層反應器等。在無氧條件下，使廢水中的有機物最終被分解為CO2、CH4等。另一類為好氧法，主要有：生物轉盤法、活性污泥法、氧化塘法、生物濾池法等。在有氧條件下，好氧微生物大量繁殖，使廢水中的有機物最終氧化分解成CO2、硝酸鹽等簡單的無機物，達到凈化廢水的目的。

2.2 微生物廢水處理技術應用現狀和發展前景

微生物在廢水處理中的應用最早也最為廣泛，技術和市場十分成熟。廢水的好氧生物處理是需要消耗能量的，尤其是曝氣時非常耗電。由于能源短缺，促使廢水厭氧生物處理技術得到迅速發展，例如UASB反應器、厭氧濾池等都是近年來開發成功的新型高效厭氧生物處理工藝，徹底改變了過去人們認為厭氧生物法處理效能低的觀念。厭氧處理法最大的優勢是能將有機物轉化為沼氣，在能源緊缺的當今時代，這項技術的應用與推廣，可以產生巨大的經濟和社會效益。所以說，厭氧處理法不但節能，還能產生生物能，符合可持續發展的治理原則。

結語

土壤污染修復產業在國內仍然處于起步階段，還沒有像國外那樣形成成熟的市場。隨著土壤修復技術研究與應用的不斷深入,各種類型的修復技術日益增多,修復技術也將逐漸走向成熟。但是微生物修復技術肯定是土壤修復的首選技術，因為生物修復本身的生物性來源,其降解性、毒性要優于化學制劑和其他人工合成修復制劑。

目前微生物廢水處理主要以有氧和厭氧處理技術相結合，從節能角度講，厭氧處理技術的應用更具廣泛前景。

總之,微生物技術具有獨特的功能和優越性,在防治污染方面前景無限。我國是一個發展中國家,在經濟基礎還比較薄弱的條件下,很有必要加強研究和開發微生物治理及修復技術。