生物促生剂在水和土壤治理中的应用分析

□□ 钱 犇，纪春景

(山东农业大学 园艺科学与工程学院，山东 泰安 271018)

引言

随着我国经济的快速发展和城市化建设的不断推进，城市生活污水排放量也在逐年增长。同时，在我国农村或者很多偏远地区，由于经济的落后或是高新技术手段的缺乏，导致很多地区的污水处理(如生活污水和工业废水等)存在较大问题，很多污水未能经过合理地处理便被排放到河流湖泊当中，这对水域乃至其周围的居民身心健康和土壤环境造成严重的影响和破坏，如何利用目前现有的技术手段能够低成本、快速、高效地解决此类问题，已成为当前业界研究和探讨的重点和热点。

1 生物促生剂

生物促生是修复生态的重要手段之一，其以促生技术(如利用有机酸携带的营养物质，通过生物和非生物的过程除去受污染环境的毒性并降解污染物的一类技术，20世纪70年代首次应用于农业领域)为基础，再结合微碳技术(承担营养物质载体与高效输送任务，主要是运用小分子有机酸片段作为载体，使得营养物质吸收转化效率达到常规产品的 7～11倍)将微生物生长所需要的各种营养成分与高效载体相结合，在污水环境中让微生物对污染源进行快速吸收和利用，从而提高系统对污染物的降解能力和抗冲击能力。

生物促生剂由有机酸、氮、缓冲液、酶、营养物质和能量等组合而成，能刺激污水处理系统中的好氧菌对废水中有机物进行分解，通过促进微生物的繁殖和能量代谢，提高微生物对污染物的氧化分解能力，并且能够屏蔽化学残留物对微生物的毒性，从而修复受污染的河道，进而提高污水处理系统的抗冲击性能和运行稳定性。同时，生物促生剂的使用还能增加物种的多样性，丰富群落结构，使多种微生物协同作用，更有效地降解污染物[1]。

1.1 主要成分

生物促生剂(Bio-energizer，下文简称“BE”)是一种集有机酸、缓冲剂、酶、营养物质和能量等于一体药剂，其富含微生物所必需的细胞分裂素、维生素和微量元素。基本成分是从美国爱达荷州西南部的“风化褐煤”中提取的[2]。试验所使用的生物促生剂为实验室自主配置，根据试验的具体需求添加相应的组分和微量元素。如童伟军等[3]进行不同生物促生剂添加量对垂直流人工湿地水源净化的研究中，所使用的生物促生剂的成分为：酵母浸膏、天冬氨酸、色氨酸、维生素H、NaCl、6-苄基嘌呤以及其他微量元素。

1.2 作用机理

在受污染的水源中加入少量的BE，便能促进污染源中微生物的新陈代谢，使微生物在较差环境中快速、大量的生长繁殖，形成良好的菌胶团[4-5]。菌胶团是细菌及其分泌的胶状物质所组成的细小颗粒物，是活性污泥的重要组成，在水生物处理中具有很强的吸附和氧化有机物的能力。菌胶团能够提高微生物降解有机污染物的效率，进而达到废水处理的效果。同时，BE还能增加微生物物种多样性，通过延长食物链和提高食物链循环效率，使多种多样的微生物有效地协同发挥作用，彻底地降解污染物，从而提高系统耐负荷和抗冲击的能力。

1.3 应用特点

现阶段BE的应用特点如下：

(1)技术先进。集多项尖端生物技术、生态原理于一体，为微生物治污技术的前沿。

(2)经济节约。操作简单，无需动力消耗，投入小，经济成本低。

(3)管理方便。无需复杂的辅助设备，无需专门的人员配备。

(4)安全可靠。利用并强化污染物物质降解的自然规律，不增加其他污染，不会对环境造成不利影响。

(5)结合现有的试剂和技术手段，与某些试剂和方法相结合往往效果比单独使用生物促生剂效果更佳。

2 生物促生剂的应用分析

目前，生物促生剂主要应用于治理污水，如造纸废水处理系统、天然水体的治理，也对油脂含量较高的水体或土壤有所改善。

2.1 造纸废水处理

近年来，随着环境问题日趋严重，提高造纸废水处理的技术和降低其污染成分是实现造纸行业绿色发展的关键。目前对于造纸废水处理工艺种类比较多[6-7]，包括物理处理法、化学处理法以及生物法等，但是实践证明采取生物法(生物促生剂)能够大大提高造纸废水的处理效率。

经过和空白试验进行对比，用生物促生剂处理造纸废水，各组分最佳用量为：漆酶用量10 mg/L，微量营养元素用量2 mg/L，赤霉素用量0.1 mg/L，黄腐酸用量1 mg/L，氮盐用量1 mg/L，磷盐用量0.5 mg/L；同时保持30 ℃的反应温度，曝气12 h效果更佳。若单独使用生物促生剂，不利于修复COD以及氮磷的污染，韩大巍等[8]通过坡曝气和生物促生剂结合的研究得出，两者结合改善了处理效果，同时促进了微生物的繁衍。促生剂的添加达到了造纸废水水质改善、出水可生化性提高、深度处理成本降低等效果，并最终促使造纸废水处理效率提高。

2.2 天然水体治理

在有泥底的天然水体中，通过联合投加BE和控制水体流速，可以有效激发水体中原有微生物的生理活性，通过微生物的同化、异化作用来吸附、降解有机物以及氮、磷等营养物质，从而快速有效地促进受污染的天然水体向良性生态系统转变。生物促生剂适合用于污染严重的天然水体，在自然可调节范围内，则不需要人为干预。

2.3 油脂含量较高的水体或土壤改善

2.3.1 含油城市生活污水

随着城市居民生活水平不断提高，城市污水也不断增加，而在城市污水中以油脂危害最大。国家对城市含油生活污水处理排放一直高度重视。传统的处理技术像隔油、气浮、混凝沉淀等物理方法已经相对成熟，但是没有真正意义上将油和有毒成分完全去除，只是从一种介质引入到另一种介质当中。

通过向水体和底泥中加入生物促生剂(BE)，激活污染水体中的微生物，提高微生物降解有机物的能力。同时添加生物解毒剂，对不健康的水体条件进行调整,对水体中的毒性物质进行解毒和屏蔽,降低水中化学和含油污染从而提高水体中微生物的整体抵抗能力。通过以上措施，使得微生物群落种类丰富，生长良好，承受含油废水冲击的能力增强。周丹妮等[9]通过试验研究发现，生物促生剂和生物解毒剂的联合使用，不仅不会引入任何有毒难降解的物质，而且能将污染水体中难降解的物质分解，从根源上促进微生物的生长代谢，如果水体含油量较大时，可以结合物理手段和BE达到更为彻底的去油效果。

2.3.2 含油污染土壤

随着石油产品的需求量不断增加，石油及其制品通过多种渠道进入环境当中，对土壤造成严重的污染，并威胁着人类的健康。生物修复技术是一种绿色、无二次污染、高效、可彻底降解污染物的含油土壤修复方法，该技术关键在于利用具有相关功能微生物降解多种油的烃组分[10]。虽然在治理含油水体方面BE已经有所应用，但是，污染土壤的含油组成十分复杂，单一的细菌或者真菌只能降解少数特定的烃类或是降解到某一个阶段，如何利用生物促生剂提高混合菌种的降解能力需要进一步研究，也可以结合生长在含油土壤上植物的修复能力，来实现对含油土壤的治理。

3 结语

生物促生剂具有其发展前景，其主要作用机理是通过增加或改良土壤或者水体中的有益微生物的活性和种类，进而使微生物更有效地发挥协同作用，提高水体或土壤的抗性，降解污染物。但是生物促生剂对土中微生物的选择性是否存在差异，是否可以针对性的提高有益微生物的活性、数量和种类，以及如何更好地协调混合微生物的作用，仍需要进一步的研究和发展。

从污染严重的土壤或者水体中提取高抗性微生物或者混合微生物进行培养和研究，进而提高生物促生剂的利用率，使得有益微生物对环境的净化作用达到最佳，也可以通过试验培养更具有抗性和净化能力的微生物，让其回归污染源，代替生物促生剂。

生物促生剂是生物修复环境问题的有效实例，其主要是利用微生物解决水源污染问题，在原有的治污方法上有了较大的改良和进步，提高了治理的效率，节省了成本，对环境也无污染。另外，生物促生剂的作用还是有限的，在和适当的药剂和其他手段相结合后，可以更大程度地发挥其功效。