高效生物降解脱色染料废水的研究进展

李进家，范晓丹，张道虹

（天津城建大学a.天津市水质科学与技术重点实验室；b.环境与市政工程学院，天津300384）

合成染料被广泛应用于纺织、造纸、皮革、工业包装、建筑、食品、化妆品和医药等行业.据统计，全球每年生产约80余万吨染料和颜料，我国染料总产量约占世界的40%[1].在染料的生产和使用过程中，约有10%～15%的染料被释放到生态环境中，对水环境造成了严重的污染[2].染料主要包括偶氮染料、蒽醌染料、三芳基甲烷染料、硫化染料等，其中偶氮染料、蒽醌染料及三芳基甲烷染料的使用占比超过93%[3-4].染料因具有耐光性、抗氧化能力、难降解和较强稳定等特性，使得水体出现较高的色度、阳光穿透能力降低、溶解氧浓度低等一系列问题，进而导致水生植物光合作用下降，加剧环境污染[5-6].难降解染料在生物降解过程中会产生致癌化物，严重威胁人类健康[7].因此，解决染料废水的污染问题迫在眉睫.

目前，染料废水的处理方法包括物理法、化学法和生物法[8].生物降解因具有无污染、可回收目标物质、高效、经济、适应性强等优点，成为染料降解脱色的重要研究方法[9-10].目前，已筛选、分离出多种微生物包括细菌、真菌和藻类，通过吸附或降解的方式对染料废水进行降解脱色.其中，细菌：气单胞菌属（Aeromonas）、假单孢菌属（Pseudomonas）、芽孢杆菌属（Bacillus）及真菌：白腐真菌（Whiterot fungi）、霉菌属（Mycete）对染料废水具有较高的脱色效果[11-13].同时，相关研究报道了金属离子、氧化还原介体、共代谢基质均能促进染料降解酶的分泌和提高酶活性，以及加速电子传递增加氧化还原速率，强化染料废水的降解脱色.

本文从高效脱色菌株的筛选、分离及降解脱色效果，金属离子、氧化还原介体（RM）及共代谢基质强化染料废水生物降解效果等方面进行阐述.

1 微生物高效降解脱色染料废水

1.1 细菌对染料废水的高效降解脱色

目前，研究者已筛选、分离多种能够降解染料（偶氮、蒽醌、三芳基甲烷染料）的高效脱色细菌菌株，这些菌株大多是从印染废水处理厂、市政污泥或者自然界土壤中分离获得.目前，已发现的降解染料废水的脱色细菌种类繁多，主要包括：气单胞菌属（Aeromonas） 、假单孢菌属（Pseudomonas）、芽孢杆菌属（Bacillus）、红球菌属（Rhodococcus）、希瓦氏菌属（Shewanella）和克雷伯氏菌属（Klebsillea）.菌属中的某些细菌（见表1），此类细菌包含厌氧菌、好氧菌和兼性厌氧菌.细菌与其他微生物相比，生长较快、容易获得大量生物量，且能够产生染料降解相关酶（偶氮还原酶、还原酶TMR、单加氧酶、脱色酶TpmD等）.科研人员以细菌脱色降解偶氮染料和蒽醌染料为目标物的研究最为广泛.

表1 染料废水高效降解脱色细菌

Yu等[19]从上海松江污水处理厂的活性污泥中分离获得的高效脱色嗜水气单胞菌RB5-M1（Aeromonas hydrophilastrain RB5-M1），该菌株在pH为8.0、温度为35℃的厌氧条件下（氮气85%、二氧化碳6%）对偶氮染料活性黑5（200 mg/L）降解脱色，24 h平均脱色率为94.1%，最高脱色率可达99.8%.该菌株在厌氧条件下分泌偶氮还原酶破坏染料分子偶氮键形成降解产物苯胺.Sneha等[20]从印度-纳普尔当地的印染厂污染土壤中分离出芽孢杆菌，该菌株在pH为6.0、温度为37℃连续振荡条件下，偶氮染料酸性红2（100 mg/L）72 h的脱色率为90%；在pH为6～8、30℃振荡条件下，酸性橙7（100 mg/L）48 h内脱色率达到99%.该菌株在好氧条件下可分泌偶氮还原酶裂解染料分子偶氮键，降解两种不同偶氮染料且达到较高的脱色率.目前，偶氮染料废水生物降解研究最为广泛，但是关于三芳基甲烷染料降解脱色的相关研究较少.Xu等[21]从印染污水处理厂污泥中筛选分离到孔雀石绿高效脱色克雷伯氏杆菌（Klebsiella），该菌株将染料分子吸附在细菌细胞壁的表面，通过自身酶系对染料分子进行催化降解；该菌株降解脱色100 mg/L孔雀石绿，12 h脱色率为72.52%，36 h脱色率达到91.19%.由于三芳基甲烷染料分子量大、结构复杂且含有较多不饱和键，所以较偶氮与蒽醌染料难易生物降解.但是，克雷伯氏杆菌对孔雀石绿具有较高的脱色率，该菌株对其他三芳基甲烷染料也应具有较高的脱色率.

综上可得，研究者已分离多种细菌能够高效降解染料废水，菌株在较短时间内降解脱色90%以上的染料.其中，克雷伯氏菌属、假单孢菌属、气单胞菌属、及芽孢杆菌属均表现出较好的脱色性能.细菌降解脱色染料为酶降解，降解机理为染料分子发色基团的破坏、复杂苯环降解为单苯环、被进一步矿化为CO2与H2O.菌株在降解偶氮染料过程中会产生偶氮还原酶破坏染料分子结构偶氮键（—N＝N—）；蒽醌染料与三芳基染料的降解是通过还原酶、单加氧酶催化裂解苯环分子结构共轭键，使其结构发生裂解.细菌高效脱色染料废水优势为：自然界中细菌数量大，易于筛选、分离高效脱色菌株；与普通菌株或者活性污泥直接处理印染废水相比，驯化、筛选菌株具有较高的脱色性能；细菌生长较快、容易获得大量生物量；菌株能够大量分泌染料降解相关酶.细菌脱色染料废水也具有缺点：细菌脱色广谱性差，单一菌株只适用于同一类染料废水的降解，对其他类染料脱色效果差；细菌耐受实际染料废水毒性低；多数细菌难降解三芳基甲烷染料.

1.2 真菌对染料废水的高效降解脱色

目前，已报道多数真菌在染料降解、脱色广谱性、矿化率、脱色速率等方面表现一定的优越性.真菌脱色染料废水包括吸附脱色和降解脱色，菌株将染料分子吸附于菌体表面再通过分泌染料相关酶降解染料分子，少量菌体只吸附染料分子不能分泌染料降解酶.真菌在降解染料分子过程中，主要分泌三种酶：木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶以及漆酶.归纳发现，染料脱色真菌主要分布于白腐真菌属（White-rot fungi）、霉菌属（Mycete）、酵母菌属（Saccharomyces）等菌属中（见表2）.近年来，以白腐真菌降解脱色染料废水成为了真菌降解染料的研究热点.

表2 染料废水高效降解脱色真菌

20世纪80年代，Tien等[27]研究报道了黄孢原毛平革菌可以分泌木质素降解酶，该酶可用于印染废水中染料的脱色降解，真菌降解染料废水的研究由此而开始.Zhao[28]研究报道了白腐真菌刺芹侧耳（Pleurotos eryngii）和杂色云芝（Coriolus versicolor）混合菌丝，在pH为4.5，温度为28℃条件下脱色降解酸性橙7（100 mg/L），24 h脱色率可达93%.刺芹侧耳分泌漆酶与杂色云芝分泌锰过氧化物酶使AO7分子偶氮键首先断裂，产生对氨基苯磺酸和1-氨基-2-萘酚，进一步降解生成对苯二酚.Ning等[29]研究了将黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）固定在改性的植物材料葵花盘、葵花秸秆上，将其用于酸性黑ATT的生物降解.在pH为5.0、温度为22℃、转速150 r/min的最适条件下，该菌株脱色降解酸性黑ATT（100 mg/L），25 h脱色率达到94.41%，连续进行5次脱色酸性黑ATT后脱色率仍保持在89%以上.Santiago等[30]研究报道Trametes villosa生物降解皮革染料.结果表明，在温度30℃，pH为5.5及转速150 r/min条件下，Trametes villosa分别降解100 mg/L酸性红357、酸性黑210和酸性蓝161，降解168 h后脱色率分别为95.71%、92.76%及96.84%；在脱色过程中，漆酶活性显著增强（1150～1550 UL-1），并且叠氮化钠（NaN3，0.1 mM）的加入能够完全抑制Lac活性，使染料脱色率大大降低.

真菌降解染料废水仍是酶降解，菌株分泌的木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶及漆酶均是破坏染料分子结构的关键酶.MnP和LiP均为血红素蛋白酶，将染料氧化形成高度活性自由基中间体，继而产生自由基使底物氧化裂解；漆酶是多芬氧化酶，使用O2作为电子受体，催化多芬化合物形成醌与自由基进而催化裂解染料分子.真菌对于易降解的偶氮、蒽醌及难降解的三芳基甲烷染料均具有较好脱色效果，可在较短时间内达到较高的脱色率.真菌高效降解染料废水优势为：高效脱色菌株分泌胞外酶降解染料废水；驯化筛选获得的菌株对染料废水毒性具有一定的耐受能力；脱色菌株表现出良好的广谱性.但是，染料废水脱色真菌较脱色细菌生长缓慢、生物量小且不能大量获得等因素会影响染料废水的脱色降解.

1.3 藻类对染料废水的高效降解脱色

藻类因具有较大的表面积和亲和力，所以对许多污染物有较高的去除率.虽然染料废水对微生物有毒害作用，但其并不会显著抑制藻类生物的生长[31].藻类对染料的脱色也包括吸附脱色和降解脱色.藻的细胞壁成分为多糖和脂质，这些成分中含有氨基、羧基、羟基等带电基团，使得细胞壁和染料分子之间产生较强强的吸引力，从而发生静电吸引和络合反应；藻类利用体内分泌相关酶破坏染料的发色基团和分子结构，最终将其矿化为可以利用的小分子结构物质或者二氧化碳[32].已有研究表明部分藻类，如小球藻（Chlorella vulgaris）、蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）、鱼腥藻（Anabaena）、颤藻（Oscillatoria）、斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）等，均能降解脱色染料废水（见表3）.

表3 不同藻类脱色降解染料废水

Dellamatrice等[36]研究使用蓝藻Anabaena flosaquaeUTCC64、Phormidium autumnaleUTEX 1580和Synechococcussp.PCC7942去除水中的靛蓝、艳蓝R和硫化黑染料；实验结果表明三种蓝藻均能在不同程度上去除三种染料，但蓝藻P.autumnaleUTEX1580是唯一完全降解靛蓝染料的藻类.Eisheekh等[37]研究了Pseudo anabaenasp.和Microcystis aeruginosa对四类染料的脱色降解.结果表明，染料的去除取决于藻的种类、生长速度和染料的结构；Microcystis aeruginosa对活性黑NN和橙黄2RL有较好的脱色效果，培养7 d后脱色率分别为55.12%和65.07%；而Pseudo anabaenasp.对活性黄3RN和酸性红138脱色效果最佳，最大脱色率分别为58.47%和78.44%.

染料废水的高效生物降解脱色的关键是驯化、筛选、分离高效脱色菌株.高效脱色菌株较普通菌株染料脱色率高的原因为：菌株在含有染料的特定环境驯化生长会诱导菌株基因表达分泌染料降解相关酶，部分菌株会因为生长环境的改变导致基因结构发生改变.细菌、真菌、藻类均能降解脱色染料废水，但细菌与真菌对染料废水降解脱色率强于藻类.染料废水生物降解的重要物质——生物降解酶是染料脱色的关键，这些降解酶是由微生物分泌产生，生物酶降解污染物是一种节能、环保、高效的处理方法.与普通菌株相比，驯化菌株被诱导能够大量分泌染料降解酶，且酶活性较高；因此，染料废水的高效脱色是菌株大量分泌染料降解酶，促使染料分子破坏与裂解.印染废水生物降解研究中，微生物对偶氮染料研究最为广泛、蒽醌染料次之、三芳基甲烷染料研究最少，应增强微生物对多类染料降解研究实验.微生物高效降解染料废水具有以下优势：生物降解较物化法，投资费用低、安全高效、无二次污染；与普通菌株或者活性污泥直接降解染料废水相比，驯化、分离获得的高效脱色菌株对染料废水能够达到较高的脱色率且能耐受高浓度染料废水毒性与盐度；脱色细菌种类多、数量大易于驯化、筛选与分离，脱色真菌广谱性较好，藻类能够耐受高浓度染料废水毒性.

2 金属离子促进染料废水的高效生物降解

许多研究者报道了部分金属离子能够促进染料废水生物降解.金属离子是微生物生命活动必不可少的微量元素，部分金属离子如Ca2+、Mn2+、Zn2+、Cu2+可作为酶活性的中心，激活染料降解酶分泌和活性.如漆酶是一种结合多个Cu2+的蛋白质，属于铜蓝氧化酶；锰过氧化物酶（MnP）是依赖于Mn2+的含血红素的过氧化物酶.

研究金属离子对染料废水降解脱色效果的影响，既能够发现促进微生物高效降解染料废水的金属离子，又能得知抑制染料废水生物降解的金属离子，进而提高染料废水的脱色率.Lu等[38]研究了水体中七种常见的金属离子对漆酶降解活性艳蓝的作用效果.结果表明，K+和Mg2+在0～10 mmol/L范围内对活性艳蓝的降解促进效果不明显，而Mn2+、Cu2+和Zn2+三者均对漆酶降解活性艳蓝有显著提升作用，当三者的浓度为10 mmol/L时，活性艳蓝的脱色率可达到80%，相比纯漆酶降解率提升了5%～8%；低浓度Fe2+和Fe3+对活性艳蓝的降解有促进作用，高浓度（10 mmol/L）有较强的抑制效果.不同金属离子对染料废水既有促进也有抑制效果；同时，金属离子的促进效果也有很大不同.这个实验说明，Mn2+、Cu2+和Zn2+是促进漆酶降解活性艳蓝的最佳金属离子.Telke等[39]研究了金属离子对菌株Bacillussp.ADR脱色降解偶氮染料活性橙16的影响，结果表明，与未添加CaCl2的对照组相比，当添加0.5 mmol/L的CaCl2时，菌株ADR对活性橙16的脱色率增加1.5倍.这说明Ca2+的加入能大大提高菌株ADR分泌降解酶脱色降解偶氮染料活性橙16，该实验结果也可用于菌株ADR降解脱色其他偶氮染料.Shi[40]研究了五种金属离子对云芝SG0027脱色酸性铬蓝K的影响.无金属离子加入的空白对照组中酸性络蓝K的脱色率为88.9%，当培养基加入Ca2+、Na2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+后，酸性络蓝K的脱色率分别为92.8%、93.3%、92.1%、94.8%及96.6%.实验过程中不同金属离子的加入对染料废水促进效果不同，但均能提高染料脱色率，Cu2+对菌株脱色酸性络蓝K效果最好，这是由于Cu2+促进了云芝SG0027分泌漆酶并且激活了漆酶活性.

金属离子作为微生物生长的必需元素，微量元素的缺少将会影响微生物的生长和相关物质的合成，进而影响染料废水的降解.染料废水的高效生物降解取决于降解酶的分泌与活性.部分金属离子与染料降解酶的合成有关，Cu2+、Ca2+、Mg2+对漆酶活性有显著的促进作用.其中，Cu2+作为漆酶的活性中心，Mg2+、Fe3+、Mn2+对锰过氧化物酶分泌都有促进作用，Mg2+是因为该金属离子是锰过氧化物酶的辅因子，Mg2+与锰过氧化物酶结合位点相结合能够稳定和活化锰过氧化物酶；而K+和Na2+与酶的合成无关，因此对染料的促进效果不明显；Fe2+和Fe3+对染料废水降解既有促进也有抑制效果，低浓度有促进作用而高浓度有抑制效果.不同菌株生长代谢方式不同，生长所利用的金属离子也有很大差别.因此，对实际印染废水生物降解，需要关注废水中金属离子的种类与浓度.

3 氧化还原介体促进染料废水的高效生物降解

染料废水高效生物降解的一个重要促进剂（氧化还原介体），能够较大地提高染料氧化还原反应速率.氧化还原介体（RM）是一种有机或无机物，在氧化还原反应中作为电子载体转移电子作用于污染物或者作为一种促进剂激活染料相关降解酶的分泌，进而促进染料废水的高效生物降解[41].一方面，染料废水的降解脱色源于酶降解，氧化还原介体作为促进剂增加相关酶（偶氮还原酶、单加氧酶、还原酶、木质素酶系）的分泌和活性，破坏发色基团（偶氮键等）和分子结构（苯环）；另一方面，染料分子的裂解需要获得电子，氧化还原介体加速电子传递，增加氧化还原反应速率.氧化还原介体作为能够促进染料废水生物降解的物质，成为了国内外研究的热点.氧化还原介体包括溶解态介体和固定态介体；目前，研究较多的氧化还原介体为Tween 80、丁香醛、HBT、ABTS、蒽醌类物质及活性炭等（见表4）.

表4 氧化还原介体强化染料废水降解

Li等[47]研究了不同介体对于Bacillussp.CLB脱色降解四种染料的促进效果.结果表明：在脱色体系中不加入介体时，菌株CLB的芽孢粗酶液对结晶紫靛红，6 h的脱色率分别为75.03%、及16.41%.当脱色体系中加入介体时，乙酰丁香酮（ACE）和丁香醛（SYR）对靛红的脱色促进效果较明显，6 h内脱色率均达到90%；除1-羟基苯并三唑（HBT）外，乙酰丁香酮（ACE）、丁香醛（SYR）及ABTS对结晶紫脱色均有一定促进作用，6 h的脱色率分别为91.18%、77.45%及76.92%.由此可见，介体的加入对染料脱色起到一定的促进效果，特别是乙酰丁香酮（ACE）对结晶紫和靛红6 h脱色率均超过90%.Lu等[48]研究发现丁香醛作为氧化还原介体能够提高菌株Streptomycessp.C1产生的漆酶活性；在温度40℃、pH8.0条件下，漆酶脱色降解靛蓝胭脂红和钻石黑PV，不加入丁香醛的对照组，两种染料的脱色率仅为10.3%和5.6%，加入丁香醛后，染料脱色率达到83.7%和56.4%，分别提高73.4%和50.8%.由此可见，丁香醛作为氧化还原介体能够大大提高靛蓝胭脂红和钻石黑PV的生物降解.

研究学者还发现蒽醌类物质能够作为氧化还原介体具有电子传递的功能，从基质中接收电子传递给微生物作用于染料分子，促使染料分子发色基团破裂从而完成脱色.Liu等[49]研究发现，蒽醌-2，6-二磺酸（AQDS）能够强化活性污泥厌氧降解偶氮染料直接蓝15.向优化培养基中分别加入0，0.1，1，5 mmol/L的AQDS，直接蓝15降解75 h的脱色率分别为75.2%，96.0%，95.6%，95.7%.这表明AQDS的加入能够促进活性污泥厌氧降解直接蓝15.AQDS将微生物产生的电子作用于染料分子，染料分子得到电子后自身的不饱和键被破坏，最终导致分子结构中发色基团的断裂.实验发现AQDS浓度的增加并不能提高染料的脱色率，低浓度AQDS对染料脱色的促进效果大于高浓度AQDS.这是由于AQDS本身不能为直接蓝15降解提供电子，只是加强了电子传递速率；另一方面，由于基质所产生的电子数量有限，当AQDS浓度升高时，单位AQDS传递的电子量会降低.因此，当介体投加量超过最佳量时，继续投加并不能促进染料的降解.

除上述溶解态氧化还原介体外，研究者发现活性炭（AC）作为非溶解态氧化还原介体能够加速电子传递，进而强化染料废水的生物降解.Pereiraa等[50]研究了活性炭强化厌氧污泥脱色降解偶氮染料废水.四种活性炭：微孔热处理AC（ACH2）、孔碳CXA、中孔碳CXB和碳纳米管（CNT）均能强化厌氧污泥降解偶氮染料纺织废水，四种碳材料均可以去除85%的媒介黄10和70%的活性红120.与无碳材料反应相比，媒介黄10的反应速率提高了2倍，活性红120的反应速率提高了1.5倍.在没有活性炭材料加入的条件下，酸性橙10不能被生物降解，但是当CXB和CNT加入，酸性橙10脱色率均可达到98%，而ACH2和CXA仅能达到46%和67%.这表明CXB和CNT是生物降解酸性橙10的最佳氧化还原介体.四种活性炭氧化还原介体，加速了电子传递，进而提高污泥氧化还原反应裂解染料分子.

氧化还原介体作为一种微量或者少量添加物，能够大大提高生物反应速率，促进染料污染物的高效生物降解.氧化还原介体的优势为：投加量少、催化反应速率快、脱色反应速率高、无二次污染.但是，氧化还原介体仍有部分缺点：已发现的氧化还原介体种类少，溶解态氧化还原介体易于流失，部分氧化还原介体（AC等）只具有电子传递功能.在今后污染物的生物降解去除方面，氧化还原介体将发挥不可替代的作用.氧化还原介体不仅只强化染料生物降解脱色，还能用于其他污染物的高效生物降解（多环芳烃、含油废水、纸浆废水等）.

4 共代谢基质强化染料废水生物降解

共代谢是微生物从其底物获取碳源和能源后将有机化合物降解的过程[51].微生物的共代谢被广泛应用于印染废水处理，然而基质的类型、基质的投加量以及环境因素均影响微生物降解染料废水[52].共代谢基质不仅为微生物的生长提供能源，而且还能为微生物降解难降解有机物提供电子.目前，微生物共代谢处理印染废水主要以好氧共代谢和厌氧共代谢为主.

Adnan等[22]研究了不同共代谢基质促进白腐菌Armillariasp.F022降解酸性红27.结果表明，四种基质（葡萄糖，蔗糖、糖蜜、果糖）的加入能够提高酸性红27脱色，降解72 h后酸性红27的脱色率分别为86%、66%、51%与41%；葡萄糖是白腐菌Armillariasp.F022降解酸性红27的最佳基质，且不同共代谢基质强化微生物降解染料的能力不同.葡萄糖作为最佳基质，一方面是由于葡萄糖氧化酶的分泌，将葡萄糖氧化成葡萄糖酸，同时产生过氧化氢（H2O2），过氧化氢能够增加木质素过氧化物酶的分泌；另一方面是葡萄糖较易被微生物分解吸收利用，能够促进真菌细胞的生长.Zheng等[53]报道了裂褶菌cfcc7252对孔雀石绿的高效降解；向基础培养基中分别加入浓度为20 g/L的葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、可溶性淀粉、乳糖、半乳糖、D-果糖、麦芽糊精、甘露糖，探究不同基质对孔雀石绿降解的影响.当以葡萄糖为共代谢基质时，孔雀石绿脱色效果最好，24 h的脱色率为96.16%，麦芽糊精（80.57%）和麦芽糖（74.39%）次之；而蔗糖、可溶性淀粉、乳糖、果糖、半乳糖和甘露糖对孔雀石绿脱色影响较小.葡萄糖作为最简单的单糖，能够较好的被裂褶菌生长代谢使用，同时也为氧化还原反应提供大量电子.Khan等[54]发现碳源与氮源能够强化菌群AR1降解活性红195；在温度40℃、pH8.0的条件下，分别加入共代谢基质麦芽糖和蛋白胨后，活性红195（100 mg/L）14 h的脱色率分别为40%与80%；而不加共代谢底物时，活性红195的14 h脱色率仅为20%；当培养基中同时加入麦芽糖和蛋白胨时，活性红195降解14 h后脱色率达到99%.最佳的共代谢基质，一方面能够促进微生物的快速增长进而增加生物量，生物量的增加能够分泌较多的胞外酶加快氧化还原速率，缩短反应时间提高脱色率；另一方面，基质为氧化还原反应源源不断地提供电子.

共代谢基质是污染物生物降解过程中不可缺少的添加物.目前，还未分离到能够完全以污染物作为碳源和能源的染料脱色菌株.共代谢基质的加入，稳定了生物的生长环境，促进了微生物的生长，提高生物量，促进降解酶的分泌，提供氧化还原电子.生物量的增加能够提高微生物抵御染料有毒物质的干扰力，降解酶的分泌能够促进酶反应，进而强化染料废水的高效降解脱色.葡萄糖、淀粉、蔗糖及蛋白胨均能作为微生物降解染料的最佳基质，促进生物的生长和为氧化还原反应提供电子.

5 结语

综上所述，染料废水的生物降解是一种经济、环境友好的方法.研究者从自然环境中筛选、分离多种降解染料废水的高效脱色菌株，并深入分析了菌株的脱色条件（温度、pH、盐度）、影响因素以及脱色机理（代谢途径），提高染料废水的脱色率，为强化染料废水生物降解脱色提供高效脱色菌株.染料废水的生物降解为酶降解，为强化染料废水的高效生物降解脱色，既要提高降解酶的分泌与活性，又要提高氧化还原速率（加速电子传递）.促进剂如：金属离子（Ca2+、Mn2+、Zn2+、Cu2+等）、氧化还原介体（Tween 80、丁香醛、HBT、ABTS）、共代谢基质（葡萄糖、淀粉、蛋白胨等）被加入生物降解反应过程中，能够促进微生物分泌降解酶和提高酶活性，增加电子传递速率，加速染料分子的氧化还原裂解增强脱色率.尽管染料废水的生物降解研究已取得较好的成果，但仍有一些基本问题需要解决：①大量研究只局限于细菌和真菌对染料废水的高效生物降解，而对其他微生物类群的研究较少；②科研工作者虽然从自然界中分离多种高效脱色菌株，但多数菌株广谱性差，强酸、碱、低温及高盐度条件下脱色率较低，在实际应用中菌株的脱色率无法满足实际染料废水的处理要求；③三大类染料的生物降解研究中，偶氮染料研究最广、蒽醌染料次之、三芳基甲烷染料研究最少；④染料废水代谢途径的研究大多只局限于上游脱色途径，对代谢中间产物或无色产物的降解乃至完整降解途径尚待明确.这些问题如不能加以解决，将会影响实际染料废水的高效生物降解效果.今后的研究方向应致力于以下几个方面.

（1）增加微生物脱色广谱性开发研究，可通过现代分子生物学技术（基因工程）将降解性酶基因转入繁殖能力强和适应性能好的受体菌内或者将多种染料降解基因集合到同一菌株内构建染料降解工程菌.

（2）加强复杂染料废水与实际印染废水的研究.

（3）分析研究染料酶降解机理、酶基因定位及表达，利用蛋白质组学全景式地研究微生物在各种胁迫环境下功能蛋白质的表达变化，最终能够利用分子生物学人工合成降解酶，将合成酶加入反应体系内直接降解染料或者与高效脱色菌株混合降解染料废水.未来生物降解法会因其高效、经济、绿色、无二次污染成为污染物去除主要技术方法，同时生物降解发展将会与多学科技术（基因工程、化学分析检测、蛋白质组学技术等）相结合.