水污染微生物修复技术研究进展

代 稳 ，朱清华 ，刘胜仿

（1.六盘水师范学院，贵州 六盘水553004；2.贵州省六盘水市四格中心小学，贵州 六盘水 553527；3.贵州省六盘水市四格中学，贵州 六盘水 553527）

水是地球上的所有生物、生命体的必需物质，是人类生活的重要资源，与人类生活、生产息息相关。但随着社会进步、经济发展、技术革新，人们生活质量的提高，水污染问题已成为人们关注的焦点，制约人类社会进一步发展的瓶颈。据2011年中国环境状况公报，全国废水排放量为652.1亿t，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西南诸河和内陆诸河等10大水系469个国控断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为61.0%、25.3%和13.7%；在监测的26个湖泊（水库）中，富营养化状态的湖泊（水库）占53.8%；四大海区中，渤海和东海近岸海域水质差；9个重要海湾中，胶州湾和辽东湾水质差，渤海湾、长江口、杭州湾、闽江口和珠江口水质极差。水体污染的形势越来越严峻。

目前，对水污染的治理，无论是政府官员、生产企业、学者，还是老百姓，都从不同的角度采取不同的措施对水污染进行防治和治理，微生物修复技术［1］以其成本低、效率高、无二次污染等特点受到人们的青睐。

1 微生物修复技术概念

微生物修复技术属于生物修复的范畴，生物修复技术是20世纪80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术，其主要利用生物特有的分解有毒有害物质的能力，去除水污染中的污染物，达到清除水污染的目的。

生物修复技术中，微生物修复占据主导地位，其修复技术通过微生物的作用清除水体中的污染物，或是使水中的污染物无害化的过程，包括自然和人为控制条件下的污染物降级或无害化的过程。微生物修复技术需具备的前提条件：①有充分和稳定的地下水流；②有微生物可利用的营养物质；③有缓冲pH的能力；④有使代谢能够进行的电子受体。若缺少其中一项条件，都将会影响微生物修复的速率和程度。

在微生物修复技术中，采用投加微生物修复、人工曝气强化水体生物修复、生物膜修复和活性污泥修复［2］等。

2 微生物修复技术研究进展

2.1 多环芳烃的微生物降解

2000年，郭楚玲等［3］利用假单胞菌属（Pseudomonas）、黄杆菌属（Flavobacterium）、莫拉氏菌属（Mirabella）、弧菌属（Vibrio）、海杆菌属（Marinobacter）、解环菌属（Cycloclas-ticus）、Neptunomonas naph-thovorans等海洋细菌来降解低分子量的多环芳烃，其降解速率较快，有利于水污染的修复。

2007年，陶雪琴等［4］培养鞘氨醇单胞菌GY2B，菌株GY2B通过降解水杨酸、1-羟基-2-萘酸和萘，再经过邻苯二酚间位途径裂解为2-羟基粘康酸半醛，最后通过TCA循环进一步降解为CO2和H2O，进而对多环芳烃进行微生物降解，达到修复的效果。

2.2 投加优势菌法

2000年 ， 丁 吉 震［5］采 用CBS（Central Biological system）公司的科学家开发研制的CBS水体修复技术，利用光合菌、孔酸菌、放线菌、酵母菌等构成了功能强大的 “菌团”投放4040kg生物制剂到重庆桃花溪，去除水体中有机污染物、消除恶臭，并解决水体富营养化问题。

2001年，任翱和史家梁［6］采用光合细菌（PSB）、硝化细菌（NB）、玉垒菌（S30）等有益微生物进行温室有砂育鳖，有益微生物联合使用，可以有效分解底泥中的污染物，去除水体中的有机物、氨氮、亚硝态氮，减少换水次数，节约用水量，并起到保护环境的作用。

2002年，何义亮和张波［7］用高效复合微生物（由芽孢杆菌属、产碱假单胞菌属、硫杆菌属、无色杆菌属、亚硝化单胞菌属、肠杆菌属及微球菌属等）以SBR工艺处理化工试剂废水，处理24h后，COD的去除率>50%，总氮去除率83.93%，氨氮的去除率达100%，对氮具有较好的去除效果。

2005年，薛维纳等［8］也将复合微生物（含有4个功能菌群:氨化菌、硝化菌、反硝化菌、磷细菌，细颗粒状，含活菌数109个/g）对城市污染河流进行静态模拟处理，水体中重铬酸钾、氨态氮、磷酸盐的浓度均有不同程度的先上升后下降趋势，当复合微生物菌剂添加浓度为0.4g/L时，磷酸盐的去除率达到最大，为25.52%；复合微生物菌剂添加浓度为0.8g/L时，重铬酸钾、氨态氮、硝态氮的去除率达到最大，分别为54.32%、81.06%、69.2%。

2003年，庞金钊等［9］应用优势菌剂处理天津大学校园内富营养化严重的湖水，投入光合菌、硝化菌、复合菌的混合液对水中的浊度、叶绿素a有明显的去除效果，投加优势菌剂100mg/L的水样至第5d时对CODMn的去除率已达50%以上；第8d上清液浊度由65NTU降至7NTU，对浊度的去除率88%；第20d DO值达到了6mg/L左右，较空白水样的高出20%。投菌仅2d后，水样的颜色由开始的黑绿色变清，水面上的漂浮藻类明显减少，投加优势菌剂对CODMn、氨氮、叶绿素a等的含量均显著降低。应用100mg/L的投加光合菌、硝化菌、复合菌的混合液量，对水体具有较好的净化作用，且净化水体的费用仅为换水法的25%～37.5%。

2008年，赵海霞等［10］利用硅酸盐细菌GY03菌株（学名是胶质芽胞杆菌Bacillus mucilaginosus）所产生的絮凝物质，对煤矿废水的吸附作用和处理效果进行探讨，其结果表明，硅酸盐细菌GY03菌株所产生的絮凝剂对水样的最大絮凝率达97.94%，SS去除率达99.43%，对总铁、Zn2+和Ti4+的最大去除率分别为91.94%，90.93%，90%，硅酸盐细菌GY03菌株所产生的絮凝剂能够有效改善受煤矿污染水体的水质。

2.3 土著微生物修复法

天然的水体和土壤是微生物生存的大本营，微生物在遭受有毒有害的污染后，将会有一个天然的驯化选择的过程［11］，使适合的微生物得到不断增长繁殖，数量不断增多。培育出能在某种污水环境下生长的微生物，将有利于水污染的微生物修复。

吴青梅等［12］通过分析底泥污染现状，用生物技术途径刺激或抑制土著微生物菌群代谢活性，利用底泥中土著微生物修复黑臭水体，从而达到水污染被恢复的生物过程。

沈越［13］通过分析鞍山市英泽湖底部的污泥，对底泥进行适当曝气，培养驯化“土著菌”，经过8～30d的净化处理，英泽湖中的COD、有机物、氨氮、总磷及胶体颗粒物等都有大幅度的下降，同时，水体中的浊度由30降至3，下降幅度为90%。

陈立等［14］应用优化土著微生物菌群（包括假单胞菌属、微球菌属、放线菌属、真菌类的青霉属、曲霉属）的生物技术，对华北濮阳地区石油污染地下水进行修复实验。结果表明，在石油含量分别为182.0，862.5，1695.0mg/L污水中加入1.5%的优化菌群制剂，经过28，37，37d的修复实验，3种浓度中石油污染物的最大累计去除率分别为53.46%（28d）、70.87%（37d）和58.19%（37d），加入土著微生物菌群制剂，显著提高了石油污染物的去除率。

3 结论与展望

（1）近年来，水污染制约经济的发展，影响城市的市容市貌，很多学者在探索水污染的治理和修复，生物修复技术具有污染物在原地被降解，且修复时间较短，处理操作简便，对周围环境干扰少，修复费用少，不产生二次污染等优点，受到了学者们的关注。微生物催化降解有机污染物，从而去除或消除水污染的一个受控过程，即利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解，从而使水体得到净化的技术。

（2）利用假单胞菌属、黄杆菌属、莫拉氏菌属、弧菌属、海杆菌属、解环菌属、海杆菌属、解环菌属、鞘氨醇单胞菌等微生物可以对多环芳烃进行微生物降解，达到修复的效果；利用高效复合微生物可以对CODMn、重铬酸钾、氨态氮、磷酸盐、叶绿素a、亚硝态氮等的含量均具有修复作用，降低其含量。驯化选择土著微生物修复，也可以水体得到净化。微生物修复技术变得越来越实用，具有一定的价值和重要意义，但微生物技术修复污染水体是一个极为复杂的系统工程，针对当前严重复杂的污染情况，微生物种类和数量的开发，菌种的选择、配制和土著微生物的培养，将面临严峻的挑战，这将是未来微生物修复技术着重探讨的问题和难点。

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