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1、微生物在环境治理中的应用薛飞 2011 级应用化学 3 班 H20110248摘要：社会的高速发展，环境污染日益严重，微生物原本就与人们的生活密切相关，它作为一种新型的污染处理材料，应用在污水、废气的处理，土壤污染治理等方面。利用微生物作用的生化法因其投资少、处理效率高、运行成本低、且微生物的来源广泛，繁殖迅速，容易培养，处理污染简便，有着良好的发展前景。环境污染的发生主要由人类活动所致，但微生物与环境质量也密切相关。一方面微生物具有污染环境的作用，但另一方面微生物也具有很强的修复环境和保护环境的能力。因此，控制和消除微生物对环境的污染，最大限度地利用微生物所具有的净化环境的作用，无疑对环境保
2、护具有重要意义。在我国创建和谐新型社会它有举足轻重的地位。 关键词：环境污染微生物土壤污染治理 一、当前社会环境保护的状况 目前环境污染的地区许多，我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。太原、兰州、广州、济南。北京、等五个城市位于世界十大空气污染最严重的城市中之列，全国 600 多个城市中、大气质量符合国家一级标准的不足 1%。全国范围的酸雨危害的程度和区域日益扩大。全国每年污水排放达 360 亿吨，仅 10%的生活污水和 70%的工业废水得到处理，其中约有一半工业污水处理设施的出水达不到国家排放标准。其他未经处理的污水直接排入江河湖海，致
3、使我国的水环境遭受严重污染和破坏。据统计，全国七大水系和内陆河流的 110 个重点河段中，属 4 类和 5 类水体的占 39%；城市地面水污染普遍严重，并呈进一步恶化的趋势，136 条流经城市的河流中，属 4 类、5 类和超过 5 类标准的高达 76.8%；约50%的城市地下水受到不同程度的污染；全国大淡水湖如滇池、太湖和巢湖等富营养化程度逐年加剧；城市垃圾和工业固体废弃物与日俱增，工业废弃物累计堆积量已超过 66 亿吨，占地超过 5 万公顷，使 200 多个城市陷入垃圾包围之中，现在世界上也没有一方净土，人们就连世界上最高山峰-珠穆朗玛峰也不曾放过。 日前我国社会经济仍然保持着高度发展的趋势
4、，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。据中国社会科学院 1998 年度调查和估计，我国环境污染和生态破坏造成的经济损失每年超过 2000 亿元人民币。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善环境质量，以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前亟待解决的重要问题，也是重中之重。 现在环境问题越来越为人民所关注，世界各国都建立“可持续发展”战略，并围绕它制定和实施本国的环境保护及其相关的产业政策。可持续发展要求在保持经济高速发展的同时，必须保护好人类赖以生存的环境。环境和经济及贸易挂钩是当前国际政治及经济关系发展中的新形势
5、。例如，在日元贷款中，环保贷款已成为非常重要的组成部分。ISO14000 系列国际环境管理标准，将要求企业承担相应的环境保护责任，并对达到该标准的企业给予认证。没有得到认证的企业的产品，在出口时将有可能面临被国外政府以未承担环境保护的责任而拒绝进口；同时，国外大型企业也可能因害怕和这些未达到该标准的企业合作而影响其形象，从而中止和这些企业的合作。至 2003 年，ISO9000 系列质量标准将和 ISO14000 系列环境管理标准统一成一个标准，从而将进一步强化环境保护对企业发展的重要意义。为准确评估我国微生物应用现状，加强微生物应用技术研究和交流，完善微生物安全管理法律法规体系，提高微生物安
6、全管理水平，中国环境科学学会拟于 2008 年 7 月在广西桂林举办“首届全国微生物污染防治监测新技术与环境安全管理研讨交流会” 。为我国环境保护近一步改善。二、目前微生物治理环境污染问题的特点 随着社会的发展。科技的日新月异，科技的发展也充分证明微生物技术是环境保护的理想武器，这一技术在解决环境问题过程中所显示的独特功能和显著优越性充分体现在它是一个纯生态过程，从根本上体现了可持续发展的战略思想。我国在经济发展过程中，也出现了突出的环境污染问题。大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力依然很大。环境污染和已成为制约我国社会和
7、经济可持续发展的重大障碍。微生物技术在处理环境污染物等方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人们已越来越意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了无限的希望。在改良环境中没有其他技术所可代替和比拟的。 微生物技术是环境保护广泛应用和十分重要的技术，其在水污染控制、大气污染治理、土壤的肥力修复、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、环境修复和污染严重的工业企业的清洁生产等方面，发挥着重
8、要的作用。现代微生物技术的发展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用，使微生物处理具有更高的效率、更低的成本和更好的专一性，为微生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。微生物技术不仅适用于环境污染治理，如今还广泛应用于环境监测，成为环境质量预报和报警中的重要组成部分。微生物技术虽然广泛应用于污水处理、垃圾处置、河道治理等领域，但在环境中的应用同时存在较大的不确定性和潜在风险：一是微生物自身可能对人体健康和生态环境产生影响；其次是微生物在用于污染物降解和处理过程中，也可能产生新的有毒或污染物质，所以在此同时也要加一些必要的化工处理。两者有机的结合起来。 三、微生物
9、技术在环境污染方面的治理与发展 水是人类宝贵的自然资源，是生物界万物之源，它关系到人类的命运的发展，占人体的 75%。水是再生资源，但一旦水的再生过程受到破坏，水环境被污染，将带来严重后果。我国人均水资源十分贫乏，在全世界 149 个国家中居第 109 位，人均水占有量不到世界人均水占有量的 1/4，被联合国列为 13个贫水国之一。 目前空气、垃圾、土地资源的污染越来越严重，不但影响了国民经济的可持续发展，甚至已威胁到人类的健康、智力乃至生存，因此全球各国近几年都在寻找新的途径和方法，以治理和解决环境污染问题。以下这些方面进一步加强微生物与环境的保治，以及该方面的进一步应用。 1.微生物对水的
10、处理 1.1。废水中的脱氮除磷 废水中氮、磷是造成水体富营养化的根源，利用生物脱氮除磷已进行了广泛的研究。污水脱氮技术主要有活性污泥法脱氮工艺，包括 A/O(缺氧/好氧)工艺，可使 NH4 一 N 去除率达 80%以上，A2/O 工艺，改进的氧化沟工艺和SBR 工艺都可使总氮(TN)去除率达 90%以上。生物膜脱氮有生物滤池、生物转盘、生物流化床、浮动床、浸没式、三级生物滤池脱氮系统等，其中三级生物滤池的反硝化速度最高达 1.0kgN/(m3.d)，出水 TSS1.00mg/1。 生物脱氮中，有反硝化能力的微生物有变形杆菌、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属等。 污水生物处理中，除磷常与脱氮工艺
11、一起应用，常见的除磷技术有：phostrip 工艺，能使总磷(TP)1mg/L 以下：Bardenpho 系统；A/O 系统；改良UCI 工艺；A2/0 工艺。除磷过程一般认为在有氧条件下摄取磷，在厌氧条件下释放磷，其中不动杆菌属Acinetobacter)是除磷的优势菌种。 1.2。废水中有机物的降解 在我的家乡有个水库，养鱼的人在其里投入大量家禽的排泄物和化肥，水污浊，以前清澈见底，孩时每逢盛夏我们常常在嬉戏。现在鱼的产量是高了，但是鱼肉没先前鲜美，水中有机物含量升高。酚类对水中生物有致畸性，使生物具有难闻的酚味，化学处理法由于二次污染问题受到限制，而利用培养优势菌群的微生物法降解酚类却有
12、显著作用。如卞华松采用 PVA1799 冷冻改良法固定优势菌群，对浓度为 565mg/L 的苯酚去除率为 94%以上；张春桂研究降解五氯盼(PCP) 的细菌是醋酸细菌、产碱菌和气单胞菌。此外，可用家禽废物分解的网纹水蚤属(Ceriodaphniadubia)LD50 和弧菌属(Vibriofischeri)EC50、链霉菌303、芽胞杆菌 KMR 一 1、麦芽糖假丝酶母 10-4 等对酚类进行降解。 有机物的生物降解中，白腐菌是值得一提的。白腐菌是一类提子真菌，在废水治理中，其降解污染物的范围十分广泛。白腐脉射菌(Ph1ebiaradiata)I-5-6在高 C 低 N 培养条件下，对多环芳烃
13、类、氯代烃类、酚类、氯代酚类、烷基苯类和硝基苯类化合物有显著的降解作用。白腐菌中金孢展齿革菌(PhanerochaeteChrysospriumBurdsall)可降解多环芳烃、DDT、TNT 、CCl4 、氰化物、氯代芳香化合物、酚类、胺类、农药、染料、杂酚油、煤焦油、重油等。还可降解林丹、氯丹、多氯联苯、2，3，7，8TCDD 和二氯苯胺等有机氯化物。此外，用微生物降解的有机物包括：四氯乙烯、甲醇、苯胺、甲胺磷、三氯乙烯、硝酸甘油。 2、微生物对空气的治理 2.1。微生物脱硫技术 工业“革命”以来，煤炭是世界能源的重要组成部分。我国是世界上最大的产煤国和煤消耗国，煤炭占我国一次能源的 3/
14、4，高硫煤储量约占总储量的 1/3，并且高硫煤开采比例也逐年上升，而黄铁矿硫约占总硫的 60%。煤中通常含有 0.257%的硫，如我国西南地区煤平均含硫量为 3.23%，西北地区为 3.05%，中南地区为 2.02%，华北地区为 1.65%。煤炭中的硫分为可燃硫和不燃硫。不燃硫主要是硫酸盐，可燃硫包括无机硫和有机硫。可燃硫经燃烧生成SO2 随烟气排入大气，导致了严重的环境污染，造成的经济损失每年达数百亿元。据报道，1997 年，我国的 SO2 年排放量已达 2346 万吨，居世界第一位，62%的城市大气 SO2 日平均浓度超过国家三级标准；全国酸雨区面积已占国土面积的 30%，华中酸雨区酸雨频
15、率高达 90%以上。就在前几年，我们到处可以看到春季雨后，地面上残留一些黄色的粉末，那就是酸雨。预计 2000 年我国一次能源的消耗量将超过 12 亿吨。SO2 年排放量将会达到 3822 万吨。 中国 21世纪议程中指出：“发展少污染的洁净煤技术是中国政府履行国际公约、承担相应国际义务的重要方面，也是促进中国以煤为主的能源系统向环境无害的可持续发展的模式转变的战略组成部分。 ”可见洁净煤是中国能源的未来。 近几年来研究人员把煤的物理选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合，即把煤粉碎成微粒与水混合，并将微生物加入溶液中，让微生物附着在黄铁矿表面，使其表面变成亲水性，能溶于水。在浮选中其难以附着
16、在气泡上，下沉至底部，从而把煤和黄铁矿分开。由于它仅处理黄铁矿的表面，因此脱硫时间只需数分钟即可，从而大幅度缩短了处理时间，可脱除无机硫约 70%。另外，该法在把煤中的黄铁矿脱硫时，灰分也可同时沉底，所以也具有脱去灰分的优点。目前，浮选法微生物脱硫已成为国际上洁净煤技术开发的热点。 很多学者利用细菌研究了大量的脱硫技术。如利用氧化亚铁硫杆菌已使脱硫率达 95%以上，日本利用该菌已使 H2S 脱除率达 99.99%，中国利用该菌对炼油厂催化干气和工业废气脱硫，H2S 去除率分别为 71.5%和46.91%，Saleem 等用脱氮硫杆菌的耐受株 T.denitrificansF，在厌氧条件下脱硫率达 80%。2.2。微生物过滤法 过滤发在 50 年代中期最先应用于处理空气中低浓度的臭味物质。到80 年代，德、美、荷兰等国相继用此法控制生产过程中的挥发性气体和有毒气体。其过程为： 废气（预处理）生物过滤器CO2，H20，无机盐类 废气在反应器里停留时间很短，处理率可达 90%以上。生物过滤法还可去除空气中的异昧
