論微生物與環(huán)境保護

1、論微生物與環(huán)境保護 生物工程系 摘要：社會的高速發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，微生物原本就與人們的生活密切相關(guān)，它作為一種新型的污染處理材料，應(yīng)用在污水、廢氣的處理，土壤污染治理等方面。一方面微生物具有污染環(huán)境的作用，但另一方面微生物也具有很強的修復(fù)環(huán)境和保護環(huán)境的能力。因此，控制和消除微生物對環(huán)境的污染，最大限度地利用微生物所具有的凈化環(huán)境的作用，無疑對環(huán)境保護具有重要意義。在我國創(chuàng)建和諧新型社會它有舉足輕重的地位。 關(guān)鍵詞：環(huán)境污染微生物土壤污染治理 當(dāng)前社會是高速發(fā)展，變化的社會，隨著人類工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展和全球人口的急速增加，使人類賴以生存的自然環(huán)境嚴(yán)重惡化，當(dāng)代人類的生產(chǎn)活動勢必造成環(huán)境污染

2、。污染物長期殘留在環(huán)境之中，對生態(tài)環(huán)境和人類健康危害極大。生態(tài)環(huán)境是人類和其他生物賴以生存的空間，生命質(zhì)量和環(huán)境密切相關(guān)已成為全球共識。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，微生物是自然界中的分解者，在好氧條件下，它能將有機污染物徹底的氧化，分解成CO2、H2O、PO42-、NO3-等無機物，在厭氧條件下，能將有機物降解，轉(zhuǎn)化成有機酸、CO2、H2、CH4等。如果沒有微生物的作用，僅歷年積累下的生物殘體就會堆積如山。 一、中國當(dāng)前社會環(huán)境保護的狀況的 不良現(xiàn)象 隨著目前環(huán)境污染的地區(qū)許多，我國是世界上環(huán)境污染最為嚴(yán)重的國家之一，大氣、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。太原、蘭州、廣州、濟南。

3、北京、等五個城市位于世界十大空氣污染最嚴(yán)重的城市中之列，全國600多個城市中、大氣質(zhì)量符合國家一級標(biāo)準(zhǔn)的不足1%。 現(xiàn)在環(huán)境問題越來越為人民所關(guān)注，世界各國都建立“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略，并圍繞它制定和實施本國的環(huán)境保護及其相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策。同時，國外大型企業(yè)也可能因害怕和這些未達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)合作而影響其形象，從而中止和這些企業(yè)的合作。至2003年，ISO9000系列質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將和ISO14000系列環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一成一個標(biāo)準(zhǔn)，從而將進(jìn)一步強化環(huán)境保護對企業(yè)發(fā)展的重要意義，中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會擬于2008年7月在廣西桂林舉辦“首屆全國微生物污染防治監(jiān)測新技術(shù)與環(huán)境安全管理研討交流會”。為我國環(huán)境保護近一步

4、改善二、目前在治理微生物治理環(huán)境污染問題的特點 隨著社會的發(fā)展?？萍嫉娜招略庐悾萍嫉陌l(fā)展也充分證明微生物技術(shù)是環(huán)境保護的理想武器，這一技術(shù)在解決環(huán)境問題過程中所顯示的獨特功能和顯著優(yōu)越性充分體現(xiàn)在它是一個純生態(tài)過程，從根本上體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想。我國在經(jīng)濟發(fā)展過程中，也出現(xiàn)了突出的環(huán)境污染問題。大氣、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。當(dāng)前我國社會經(jīng)濟仍然保持著高度發(fā)展的態(tài)勢，環(huán)境保護的壓力依然很大。環(huán)境污染和已成為制約我國社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。 微生物技術(shù)是環(huán)境保護廣泛應(yīng)用和十分重要的技術(shù)，其在水污染控制、大氣污染治理、土壤的肥力修復(fù)、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔可再

5、生能源的開發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境修復(fù)和污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等方面，發(fā)揮著重要的作用。現(xiàn)代微生物技術(shù)的發(fā)展，尤其是基因工程、細(xì)胞工程和酶工程等生物高技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用，使微生物處理具有更高的效率、更低的成本和更好的專一性，為微生物技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用展示了更為廣闊的前景。 三、微生物技術(shù)在環(huán)境污染方面的治理與發(fā)展 水是人類寶貴的自然資源，是生物界萬物之源，它關(guān)系到人類的命運的發(fā)展，占人體的75%。水是再生資源，但一旦水的再生過程受到破壞，水環(huán)境被污染，將帶來嚴(yán)重后果。我國人均水資源十分貧乏，在全世界149個國家中居第109位，人均水占有量不到世界人均水占有量的1/4，被聯(lián)合國

6、列為13個貧水國之一。 1.微生物對水的處理 1.1。廢水中的脫氮除磷 廢水中氮、磷是造成水體富營養(yǎng)化的根源，利用生物脫氮除磷已進(jìn)行了廣泛的研究。 生物脫氮中，有反硝化能力的微生物有變形桿菌、微球菌屬、假單胞菌屬、芽胞桿菌屬等。污水生物處理中，除磷常與脫氮工藝一起應(yīng)用，常見的除磷技術(shù)有：phostrip工藝，能使總磷(TP)1mg/L以下：Bardenpho系統(tǒng)；A/O系統(tǒng)；改良UCI工藝；A2/0工藝。除磷過程一般認(rèn)為在有氧條件下攝取磷，在厭氧條件下釋放磷，其中不動桿菌屬Acinetobacter)是除磷的優(yōu)勢菌種。 1.2。廢水中有機物的降解 在我的家鄉(xiāng)有個水庫，養(yǎng)魚的人在其里投入大量家禽

7、的排泄物和化肥，水污濁，以前清澈見底，孩時每逢盛夏我們常常在嬉戲?，F(xiàn)在魚的產(chǎn)量是高了，但是魚肉沒先前鮮美，水中有機物含量升高?？捎眉仪輳U物分解的網(wǎng)紋水蚤屬(Ceriodaphniadubia)LD50和弧菌屬(Vibriofischeri)EC50、鏈霉菌303、芽胞桿菌KMR一1、麥芽糖假絲酶母10-4等對酚類進(jìn)行降解。 有機物的生物降解中，白腐菌是值得一提的。白腐菌是一類提子真菌，在廢水治理中，其降解污染物的范圍十分廣泛。白腐脈射菌(Ph1ebiaradiata)I-5-6在高C低N培養(yǎng)條件下，對多環(huán)芳烴類、氯代烴類、酚類、氯代酚類、烷基苯類和硝基苯類化合物有顯著的降解作用。白腐菌中金孢展

8、齒革菌(PhanerochaeteChrysospriumBurdsall)可降解多環(huán)芳烴、DDT、TNT、CCl4、氰化物、氯代芳香化合物、酚類、胺類、農(nóng)藥、染料、雜酚油、煤焦油、重油等。還可降解林丹、氯丹、多氯聯(lián)苯、2，3，7，8TCDD和二氯苯胺等有機氯化物。此外，用微生物降解的有機物包括：四氯乙烯、甲醇、苯胺、甲胺磷、三氯乙烯、硝酸甘油。 2.1。微生物脫硫技術(shù) 工業(yè)“革命”以來，煤炭是世界能源的重要組成部分。我國是世界上最大的產(chǎn)煤國和煤消耗國，煤炭占我國一次能源的3/4，高硫煤儲量約占總儲量的1/3，并且高硫煤開采比例也逐年上升，而黃鐵礦硫約占總硫的60%。煤中通常含有0.257%的

9、硫，全國酸雨區(qū)面積已占國土面積的30%，華中酸雨區(qū)酸雨頻率高達(dá)90%以上。就在前幾年，我們到處可以看到春季雨后，地面上殘留一些黃色的粉末，那就是酸雨。 ，該法在把煤中的黃鐵礦脫硫時，灰分也可同時沉底，所以也具有脫去灰分的優(yōu)點。目前，浮選法微生物脫硫已成為國際上潔凈煤技術(shù)開發(fā)的熱點。 。 2.3。微生物在空氣其他方面的處理 微生物還可用來固定CO2，實現(xiàn)CO2的資源化，同時產(chǎn)生很多附加值高的產(chǎn)品。生物技術(shù)用于有機廢氣具有費用低、效率高等優(yōu)點，在德國、荷蘭、日本及北美國家得到廣泛應(yīng)用。畢立鋒等還進(jìn)行了微生物凈化NOx的研究。 3、微生物用于垃圾的處理 在我國人口急劇上升，每天由于人類活動，生活的垃

10、圾也越來越多，每天都有大量的固體廢棄物，如各種垃圾的產(chǎn)生，特別是大城市的固體廢棄物的產(chǎn)量更是驚人。這些固體廢棄物都應(yīng)該進(jìn)行無害化處理，但目前幾乎95%的垃圾未經(jīng)這樣的處理，一般只是簡單地堆集起來或傾入江河中。固體廢棄物中不僅含有各種無機物，如玻璃、金屬等，還含有大量的有機物，包括可降解的淀粉、蛋白質(zhì)、廢紙、烴類等和很難降解的塑料等，其中的很大部分是可以回收利用的，因此提倡垃圾的分類包裝，回收可再生的資源，是一箭雙雕之舉。 3.1。城市垃圾微生物處理 目前城市主要可以分為三大類：化學(xué)法（如絮凝沉淀法）、物理法（過濾）和生物法（如活性污泥法）。這三類方法也可以結(jié)合使用。在污染物的處理中，雖然物理、

11、化學(xué)方法作出了一定的貢獻(xiàn)，但由于這些方法存在投資大、成本高、二次污染的問題，而逐漸被生物法所代替?？梢娢⑸镉蟹欠仓А?3.2。農(nóng)村垃圾微生物處理 中國一個最大的發(fā)展中國家，最大的農(nóng)業(yè)國，國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2006年底我國大陸城鎮(zhèn)人口5.77億，農(nóng)村人口7.37億，農(nóng)村人口占我國人口總量56，農(nóng)業(yè)依舊是經(jīng)濟支柱。近幾年來自中央建設(shè)新農(nóng)村的口號的提出，服務(wù)三農(nóng)，解決農(nóng)村就業(yè)，保留農(nóng)村的那方“凈土”，首先考慮的是環(huán)境質(zhì)量。目前農(nóng)村垃圾沒有合理的安置和處理，房前屋后，處處可見。 沼氣發(fā)酵微生物-是在缺氧條件下降解有機質(zhì)產(chǎn)生沼氣的一群微生物。沼氣常形成于富含有機質(zhì)的沼澤、塘、湖等水下缺氧沉積物中，

12、是一種可燃性氣體，其主要成分為甲烷（占5570）和二氧化碳（占3045）。它分為四個過程水解作用；發(fā)酵作用；產(chǎn)乙酸和產(chǎn)氫作用；產(chǎn)甲烷作用。根據(jù)最適生長溫度，可將沼氣微生物劃分為中溫群(3040)和高溫群(5560)。雖然有人認(rèn)為在4時仍然產(chǎn)生沼氣，但至今尚未分離到嗜低溫的菌種。沼氣微生物的種類龐雜，在純培養(yǎng)條件下，最適生長的酸堿度有很大差異，但在沼氣池中pH7左右最適于產(chǎn)生沼氣。 沼氣微生物使自然界中缺氧環(huán)境的有機質(zhì)降解，進(jìn)入碳、氮等物質(zhì)循環(huán)圈。所產(chǎn)生的甲烷最終又被氧化為二氧化碳。產(chǎn)生于深海沉積物中的甲烷則可能轉(zhuǎn)化為甲烷水合物，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為天然氣。中國廣大農(nóng)村正在利用沼氣微生物的作用，以秸稈、糞

13、便等制取沼氣，作為一種再生性補充能源，同時也有利于農(nóng)村生態(tài)平衡，保持、提高土壤肥力并改善環(huán)境衛(wèi)生。是最經(jīng)濟，最實用的能源發(fā)展方向。 沼氣是我國目前大力發(fā)展的四大重點可再生能源項目之一國家不但財政補貼的標(biāo)準(zhǔn)在提高，財政補貼的總額也在逐年增加。2007年農(nóng)村沼氣建設(shè)國債資金在2006年25億元人民幣的基礎(chǔ)上增加了20%以上。溫家寶也在報告中提出，并把之列入“十一五計劃。既有好政策，又有好效果，既保護環(huán)境。又改善能源，一舉多得。 4、污染土壤的微生物修復(fù)與治理 自“綠色革命”以來，對蔬菜無公害無污染越來越嚴(yán)格，大家都喜歡綠色食品。人們在使用農(nóng)藥防止病蟲草害的同時，也使糧食、蔬菜、瓜果等農(nóng)藥殘留超標(biāo)，

14、土壤污染嚴(yán)重，同時給非靶生物帶來傷害，破壞了生態(tài)平衡，影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，威脅著人類的身心健康。 土壤中的微生物，包括細(xì)菌、真菌、放線菌和藻類等，在它們中有一些具有農(nóng)藥降解功能的種類。我們可以利用其特點，使細(xì)菌由于其生化上的多種適應(yīng)能力和容易誘發(fā)突變菌株，從而在農(nóng)藥降解中占有主要地位，例如假單胞菌對敵敵畏；曲霉菌、鐮孢霉菌對敵百蟲；芽孢桿菌、曲霉、青霉、假單胞桿菌、瓶型酵母等等對甲胺磷。 針對嚴(yán)重污染的環(huán)境，我國尚未采取大規(guī)模的治理措施，僅在少數(shù)地區(qū)開展了治理，并以物理化學(xué)方法(如洗脫、吸附)為主，不僅投資成本高，而且也造成了二次污染。我們的國土面積比美國略大，且環(huán)境污染還更為嚴(yán)重，如采用

15、微生物修復(fù)技術(shù)，不僅其投資規(guī)模大為縮小(僅需傳統(tǒng)方法的1/51/3)，而且還沒有二次污染。綜上所述，環(huán)境污染的微生物修復(fù)技術(shù)是我國今后治理環(huán)境污染必須發(fā)展方向，具有廣闊的市場和發(fā)展前景，而且有合理的利用和處理。 四、微生物技術(shù)前景展望 自上世紀(jì)70年代以來，發(fā)達(dá)國家就十分重視微生物技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，并開展了大規(guī)模的科研活動。已開發(fā)了一系列的微生物技術(shù)及其產(chǎn)品，并在世界上廣泛應(yīng)用于污水處理、大氣凈化及污染環(huán)境介質(zhì)治理等諸多方面。地球上“清潔工”的隊伍十分龐大，其中干得最出色的是細(xì)菌和真菌。當(dāng)前，環(huán)境微生物技術(shù)在國際上已進(jìn)入蓬勃發(fā)展的軌道。隨著全球范圍內(nèi)對環(huán)境保護的高度重視和越來越嚴(yán)厲的環(huán)境法

16、，市場對環(huán)境微生物技術(shù)的需求越來越廣泛。 。 目前為了規(guī)范微生物的研究和使用，保護人體健康和生態(tài)環(huán)境，我國已出臺了一些法律法規(guī)，如病原微生物實驗室生物安全管理條例、病原微生物實驗室生物安全環(huán)境管理辦法等。2005年11月，國家環(huán)境保護總局和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)出了關(guān)于加強環(huán)保用和可能造成環(huán)境危害的微生物進(jìn)出口環(huán)境安全及衛(wèi)生檢疫管理的通知（環(huán)發(fā)2005123號），標(biāo)志著我國政府進(jìn)一步加強了環(huán)保用微生物的進(jìn)出口環(huán)境安全管理。2004年6月，上海市發(fā)布了上海市微生物菌劑使用環(huán)境安全管理辦法，成為我國微生物環(huán)境安全領(lǐng)域的第一部地方性法規(guī)。國家環(huán)保總局正在制定環(huán)保用微生物菌劑環(huán)境安全評價導(dǎo)則和環(huán)保用微生物菌劑檢測規(guī)程等技術(shù)規(guī)范我國的微生物技術(shù)處于剛剛起步階段。該技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)需要得到社會、同行及主管部門的廣泛支持，大力開展以污染控制技術(shù)為主體的微生物技術(shù)的研究，將大力推進(jìn)微生物技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用，并發(fā)展帶動整個環(huán)?？萍嫉陌l(fā)展，解決我國目前和未來面臨的嚴(yán)峻的環(huán)境保護問題。是當(dāng)前社會的污染需要，是新型的社會的發(fā)展方向，為我國環(huán)保市場提供高品質(zhì)的環(huán)境保護高技術(shù)。這樣才能真正做到環(huán)境保護和