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微生物在土壤修復(fù)和廢水治理中的應(yīng)用

2021-11-23 16:10:17王偉娜盧楠
商品與質(zhì)量 2021年30期

王偉娜 盧楠

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土壤污染會威脅食品安全與人體健康,中國土壤重金屬污染形勢較為嚴峻,其中以礦區(qū)污染尤為突出。鉛是五大重點監(jiān)控重金屬之一,其毒性極強,危害植物、動物及人體健康。土壤中鉛不能被生物降解,但可與磷酸鹽形成穩(wěn)定化合物進行固定,從而降低其生物有效性,降低土壤污染風(fēng)險和食品安全風(fēng)險。磷作為植物生長必需大量元素,通常以磷肥形式施加于土壤,大量磷肥轉(zhuǎn)化為難溶性磷酸鹽或有機磷,不易被植物吸收利用。微生物可將難溶性有機/無機磷溶解,釋放磷酸根,為植物提供磷素的同時,可絡(luò)合鉛生成難溶性磷酸鉛沉淀,降低其生物有效性,是生物固鉛修復(fù)污染土壤的有效途徑。

1 微生物在土壤修復(fù)中的應(yīng)用

1.1 生物降解的共代謝研究

廢水生物處理系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的體系,在以工業(yè)廢水為主時,其中污染物種類眾多,微生物多樣性高,因此研究其他污染物被微生物降解的共代謝作用對生化工藝優(yōu)化、強化非常關(guān)鍵。利用兩種能夠降解的好氧細菌BacilluscereusITRCEM1和AlcaligenesfaecalisITRCEM2進行共代謝機制試驗。結(jié)果表明苯酚和甲醛的存在顯示出對降解的抑制作用,而甲基吡啶則有利于細菌的生長和對降解。則通過對菌株RhodococcusstrainChr-9進行共機制代謝研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)吡啶是唯一的碳和能源時,培養(yǎng)基中的六價鉻不會被菌株還原。而當(dāng)在葡萄糖和吡啶為共同碳源時菌株Chr-9可以還原六價鉻并同時降解吡啶。該菌株還可以通過100mg/L苯酚增強吡啶降解能力。但當(dāng)培養(yǎng)基中苯酚質(zhì)量濃度大于400mg/L時吡啶的降解受到抑制。進一步分析出現(xiàn)苯酚對吡啶降解的刺激和抑制這種現(xiàn)象可能歸因于苯酚競爭羥化酶基因,當(dāng)培養(yǎng)基中同時存在苯酚時,苯酚羥化酶基因mRNA的表達要比僅存在苯酚或吡啶時高。雖然微生物法處理吡啶廢水有著許多明顯的優(yōu)點如降解并礦化吡啶效果好,運行能耗及成本較低,但也存在著一系列的局限與問題,如副產(chǎn)物NH4+-N在水環(huán)境中的積累問題。這也對許多研究此類廢水處理的研究人員提出了新的問題亟待解決。

1.2 間接吸附

磷化合物還可促進土壤中氧化鐵對鉛的吸附,從而增加無定形氧化鐵(AFeO)的產(chǎn)生。鉛離子與氧化鐵的強烈結(jié)合,對土壤固鉛具有重要意義。研究表明,針鐵礦對鉛具有吸附作用,磷酸鹽的添加可進一步提高無定形氧化鐵固鉛率。因此,氧化鐵與磷化合物并用是一種有效的土壤固鉛技術(shù)。然而,由于氧化鐵亦可吸附土壤中的磷,可能限制磷酸鉛沉淀的形成。因此鐵、磷間相互作用具有可變性,磷化合物對氧化鐵吸附鉛的影響較為復(fù)雜,有待進一步研究。

2 廢水處理中微生物分析技術(shù)及研究進展

2.1 微生物數(shù)量測定

微生物的數(shù)量測定采用稀釋平板法。稱取10g于90ml無菌水中,37℃搖床30分鐘。對搖床后的土壤樣液進行10-3-10-7系列稀釋后,取100μL涂布在倒好平板的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(培養(yǎng)細菌),高氏一號培養(yǎng)基(培養(yǎng)放線菌)和馬丁培養(yǎng)基(培養(yǎng)真菌)上。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基平板倒置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h,高氏一號培養(yǎng)基和馬丁培養(yǎng)基平板倒置于28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3-5天。對每次培養(yǎng)后的菌落計數(shù)。挑選合適的平板計算菌落總數(shù)。土樣微生物數(shù)量計算公式:每克干土中真菌數(shù)量=菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)/樣土質(zhì)量

2.2 熒光原位雜交技術(shù)

該項技術(shù)實際運用過程中,主要是通過特定軟件對特異性進行探究,在和微生物進行密切融合之后,形成了熒光。這項技術(shù)對微生物處于活性污泥中的生成占據(jù)比重進行了全面和準(zhǔn)確的定位,有效探測出實際數(shù)值。同時,把堿基互補配對形式作為重要前提和根基,把握核算分子技術(shù),以雜交方進行溶液探測。主要是對細胞組織和膜上核酸分子。然后,還對檢測方法是否高效和靈敏進行了分析。核酸雜交技術(shù)運用環(huán)節(jié)中釋放出了一定的獨特價值和意義,在推廣其運用的過程中,為微生物的檢測工作實施提供了指引。最終,關(guān)注微生物的實際分布,對其適應(yīng)性等方面內(nèi)容進行定性的研究。因此,廢水處理過程中,把握熒光原位雜交這項技術(shù),抓住技術(shù)的根本和源頭,讓廢水處理工作變得更加全面和高效,形成可確定性研究領(lǐng)域和載體之后,讓經(jīng)廢水處理環(huán)節(jié)不再陷入困境。

2.3 變性梯度凝膠電泳技術(shù)

這項技術(shù)歸屬于電泳技術(shù)領(lǐng)域中,主要是對DNA進行檢測。通過DGGE技術(shù)能夠更加透徹地分析活性污泥,關(guān)注微生物的DNA。之后,實行PCR擴增方式,運用的物體是16SrDNA,在增殖過程中,形成了細菌16SrDNA,其堿基長度是一樣的。把握變性梯度凝膠電泳技術(shù)的關(guān)鍵和核心,就會讓PCR產(chǎn)物擁有分解的機會,之后對電泳條帶準(zhǔn)確定位,讓微生物的具體種類得以把握和明確的體現(xiàn)。這是從根本上進行微生物多樣性準(zhǔn)確判定的關(guān)鍵。結(jié)合當(dāng)前的具體情況,變性梯度凝膠電泳技術(shù)發(fā)展逐漸趨于成熟,在很多領(lǐng)域都獲得了運用。而且,將其運用到微生物多樣性和群落實際形態(tài)檢測上發(fā)揮出了實際價值和作用。通過性質(zhì)的轉(zhuǎn)變,對廢水處理過程中所存在的細菌進行合理的判定和明確指出。擁有了微生物分析技術(shù)作為重要細菌轉(zhuǎn)化和處理的關(guān)鍵模式,實現(xiàn)廢水產(chǎn)物的合理處理和分解,讓廢水處理開展變得高效。

3 結(jié)語

新型微生物生態(tài)肥含無機肥、有機質(zhì)、有益微生物菌等,既能促進作物生長,又可達到有效防控土傳病害、修復(fù)改良土壤、減少化肥使用量、減輕因過量使用化肥引起的面源環(huán)境污染等問題。新型微生物生態(tài)肥中添加了枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌,不僅能夠提高土壤肥力,促進農(nóng)作物生長,改善農(nóng)作物品質(zhì),而且具有拮抗病原菌、防病壯菌、防控土傳病害的作用,能修復(fù)改良土壤,培肥地力,提升植物抗逆能力。

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