微生物在环境治理中的应用论文

自然界存在着丰富的微生物种群，这些微生物虽然个体微小，但在环境污染净化中却扮演着不容忽视的重要作用。微生物是通过水和风的散播得以存在各处的，无论在水表、海底或在土壤中都有微生物的身影。微生物由于自身的生理特性，可以通过自发的或人为的遗传、变异等生物过程适应环境的变化，使之能以各种污染物尤其是有机污染物为营养源，通过吸收、代谢等一系列反应，将环境中的污染物转化为稳定无害的无机物。因而，在生物圈中微生物充当着分解者的角色。大约90%的陆地生产者都要通过分解者作用最终形成无机物归还大地。如果没有微生物的作用，仅历年积累下的生物残体就会堆积如山。通常我们可以看到这样一个现象：少量污水排入河川使得河水出现浑浊，但在经过一短时间的流动以后，河水逐渐变得清澈。这种现象就是微生物对排入水体污染物进行净化的一个典型例子。正是这种微生物对环境污染的降解作用保证了自然界正常的物质循环。以废水的生物处理为例，可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理利用好氧在有氧条件下的代谢作用，将废水中复杂的有机物分解成二氧化碳和水。这一过程需要在一定的处理构筑物内完成，其重要条件是保证充足的氧气供应、稳定的温度及水质。厌氧生物处理是利用在无氧条件下生长的厌氧或兼性微生物的代谢作用处理废水，其主要降解产物是甲烷和二氧化碳等。厌氧处理也需要在一定的处理构筑物内完成，一般需要保证温度、无氧或低溶解氧浓度。当今，微生物技术已成为废水处理中的主流方法。 一、环境保护的现状 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。贵阳、重庆、北京、兰州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；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。 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。 当今世界各国已普遍接受 “可持续发展”这一全新的概念，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。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。 二、微生物技术治理环境污染问题的特点 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。微生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、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。 目前微生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、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

菌种性能及用途 菌种名称 性能介绍 UV-48 糖化菌，酶活力最高达1．2U/g 曲，是麸曲白酒生产，糖化用菌． 化用菌 白曲 是麸曲优质酒、优质醋的主要糖化菌。 3324 糖化菌。适宜于甘薯及野生植物酿酒、酿醋。目前主要 用于酿醋用菌。 3758 糖化菌。对原料适应性强。 3042 多酶系。主要含有蛋白酶和淀粉酶，最适应酱油的生产。 3384 糖化菌、制酒用。 米根酶 糖化菌，适于多种微生物发酵制酒 3102。 白地酶 利用低等碳源，多微发酵 1410 。 红曲酶 糖化用，适于多微发酵 5024 拟内孢酶 适于白酒多微共酵，可改善酒的后味，增进酒质的绵甜。 毛酶 适于腐乳生产 3093 102＃ 酒精酵母。有较强的酒化酶活性，发酵快而彻底，繁殖快 耐酒精、耐温性强。 K氏 同上 1312、 产香。酯化性能高，用于优质麸曲浓香型白酒的生产。 1274 汉逊 球拟 2300 高渗 酯化性能高，用于麸曲清香型白酒的生产。 1342 汾I 汾II 10＃ 1790 1343 泸州大曲中分离 1723 茅台酒曲中分离 1450 果酒酵母 葡萄酒酵母 己酸菌 适于优质麸曲浓香型白酒生产及发酵窖泥用霉菌是丝状真菌的俗称，意即“发霉的真菌”，它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体，但又不象蘑菇那样产生大型的子实体。在潮湿温暖的地方，很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的菌落，那就是霉菌。 霉菌的菌丝。构成霉菌营养体的基本单位是菌丝。菌丝是一种管状的细丝，把它放在显微镜下观察，很像一根透明胶管，它的直径一般为3-10微米，比细菌和放线菌的细胞约粗几倍到几十倍。菌丝可伸长并产生分枝，许多分枝的菌丝相互交织在一起，就叫菌丝体。 根据菌丝中是否存在隔膜，可把霉菌菌丝分成两种类型：无隔膜菌丝和有隔膜菌丝。无隔膜菌丝中无隔膜，整团菌丝体就是一个单细胞，其中含有多个细胞核。这是低等真菌所具有的菌丝类型。有隔膜菌丝中有隔膜，被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞，菌丝体由很多个细胞组成，每个细胞内有1个或多个细胞核。在隔膜上有1至多个小孔，使细胞之间的细胞质和营养物质可以相互沟通。这是高等真菌所具有的菌丝类型。 为适应不同的环境条件和更有效地摄取营养满足生长发育的需要，许多霉菌的菌丝可以分化成一些特殊的形态和组织，这种特化的形态称为菌丝变态。 可能您会谈“霉”色变。其实，霉菌的种类不是以数十种数百种计，而是达到数万种之多。其中绝大部分是对人体无害或有益的，被广泛地应用于发酵业、医药业与环保等各种领域大显身手。您印象中身边讨厌的有害霉菌，仅仅占数万类中微乎其微的小部分。当然，这些害群之马是发酵工艺必须力避的。 如果您就此认为反正都是发霉的东西，吃了对健康大不利，那就大错特错了。恰恰相反，篇首提到的发酵食品的好处，在臭豆腐身上尤为明显 另一个需排除的误解是，发酵与腐败看似一片树叶的正反两面，其实在食品加工中却是风马牛不相及的概念。 腐败的主体是腐败菌，释放出的是对人体有害的毒素。所有已腐败的食品都有损健康；发酵是微生物分解出对人体有益无害的营养素；发酵过程中如果混入腐败菌，发酵就宣告失败。 撇开晦涩的专业术语简单地说说发酵。在适宜的气候温度水土等特殊自然条件下，以乳酸菌、酪酸菌等厌氧菌微生物为主体，以豆腐等食物为微生物繁殖的培养基，原料在微生物的分解下，形成容易被人体吸收的维生素、氨基酸以及有益矿物质等高效营养素。从科学的角度来说，这时吃到嘴巴里的已经不再是原来的食物，而更多的是乳酸菌、酪酸菌吃完原料排泄出来的粪便。如果你接受不了粪便这种赤裸裸的说法，那么，就改用排泄物这个词吧。这也正是发酵前后食物风味大相径庭天壤之别的根本原因。 发酵香说起来简单，实际很微妙的。打个比方来说，去过贵州看过名扬海内外的茅台酒的朋友都知道，发酵的好坏，与当地的土壤，气候，微生物群体等等许多细节密不可分 我们应该持一种怎样的环保观 我们应该持一种怎样的生态环保观和资源开发观？环保和资源开发是一对不可调和的矛盾体吗？我看不是。因为他们的目标是一致的，都是为了人类的生存。因此科学的生态环保和资源开发是能够做到对立统一的。 我相信所有关注环境问题的人都怀着一颗为了我们的子孙万代能够更好地生存下去的赤诚之心。我们也不应怀疑那些为了让贫困地区的人尽早脱贫致富而去开发利用自然资源的人，他们同样也有着一颗保证和改善贫困地区人民生存的拳拳之心。只不过极力主张保护的人考虑的是整个人类长远的生存问题，而积极主张开发的人要解决的却是当前局部地区人民的生存问题。我们有理由剥夺局部地区人民的生存和发展权吗？ 这些年来，在各环保组织的宣传努力下，广大公民已经有了一定环保意识，这是各环保组织和人士的功劳，但有环保意识并不等于懂得了环保。我们还有很多人虽然有了环保意识，但出于对自身眼前利益的的考虑和贪图享受，并不愿意自觉地去遵守环保准则。例如，我们一些已经无需为自己的温饱担忧问题的人，为了尝一尝野味，穿戴高档皮毛时装，显耀自己的富有，于是促成并刺激了野生动植物交易市场的产生和发展，使我们对自然资源的开发利用超出了大自然的承受能力。在这一过程中，真正该受到指责的应是那些衣食无忧的消费者，而不是那些衣食无着，为了生存而不得不去索取自然资源的人，也不应去指责那些为了让贫困地区的人民尽快摆脱困境而去开发利用自然资源的人。 为什么环境问题至少在工业革命以前并未引起人们的关注，而现在却成了一个越来越影响人类自身生存的全球紧迫性问题？这是因为在过去，人类对自然资源的索取及产生的各类垃圾还没有超出大自然的承受力，而现在，人类对大自然的过度开发利用及大量的生活和工业垃圾已经超出了大自然的承受能力。这又是怎么造成的呢？是人类在解决温饱问题后，对物质和精神享受穷奢极欲的不断追求。要彻底解决环境问题就必须遏制人们这一不断膨胀的享乐欲望。因此我们在宣传环保和揭露环境问题时，最重要的应该是在我们这些衣食无忧，享受着现代文明生活的城市人中提倡一种为富济贫的道德观，过一种简约的生活。那些生活在贫困落后地区的人，他们的生活已经够落后简约了，已经简约到了难以维持生计的地步了。该如何解决他们的生存和发展问题呢？ 我们应该反对那种教条的，极端的环保思想。这种思想表面看上去很正确，也极能蛊惑人心，实际上却是非常自私和不负责任的，因为他们剥夺了贫困落后地区人民的生存和发展权。 在偏远的贫困落后地区，当地的人打猎，伐树，烧荒，那是为了生存。也正是因为现代文明的曙光还没有照射到他们，所以还沿袭着这一落后的生活方式。在这样的生存状况下，不打猎伐树，请问你让他们吃什么？烧什么？用什么？对这些地区地方政府及当地居民对自然资源的开发利用，我们的一些环保者总爱不分青红皂白的加以指责，而且常犯一个善意的错误，那就是：你们不能砍伐这的原始森林，不能捕杀野生动物，不能在这的江河上建大坝，保留这的原始风貌，你们可以通过开发绿色旅游来带动经济的发展啊。但是在当前我们国民素质和环保意识还不高的情况下，旅游真是绿色的吗？开发旅游就不会造成生态环境的破坏吗？让我们来看看会出现什么情况吧。1.过去当地人只产生少量的生活垃圾，而且几乎没有不可降解的垃圾；而现在由于大量游客的涌入，带来了大量的生活垃圾，特别是那些过去当地极少见到的塑料食品包装袋;请问这是谁之过？2.由于游客们要品尝当地的野味，原来不存在的野生动植物交易运营而生了；过去当地人只是少量地捕杀和挖掘野生动植物，满足自家食用就行了；现在为了满足游客的需要，也为了增加自己的经济收入，他们开始大量捕杀和挖掘野生动植物了;请问这是谁之过？3.过去当地人，民风淳朴，待人真诚；而现在伴随着各色游客而来的各种光怪陆离的山外文化，及不法商贩带来的各种假冒伪劣商品和花样百出的坑人，人的手段，让当地人受益匪浅，从此民风不再淳朴，待人不再真诚;请问这是谁之过？ 云南的泸沽湖景区就是这样一个活生生的例子，中央电视台曾报道过。然而这个报道仅仅只是简单地指责了当地的有关政府部门，有几个人想过这一切是谁带来的呢？这种情况几乎所有景区都未能幸免。在此我并不是反对开发旅游，我想说的是，开发旅游并不是解决环保与发展的万能药，搞不好，开展旅游比开发自然资源对生态环境的破坏更大。而实际上旅游本身也是对自然资源的一种利用，因此对自然资源的开发利用不是能不能和该不该得问题，而是怎样开发的问题。 生态环境的保护不应该是一味地追求原封不动，一丝一毫都不能改变。持这种极端环保观的人在关心环境的同时，忽略了生存和发展问题，特别是偏远的贫困落后地区的生存和发展问题，他们把环保理想化和教条化了，使环保失去了生命力。这种人自己吃饱喝足，无忧无虑地在城市享受着现代文明带来的种种好处，有几个到过偏远的贫困落后地区，更别说在那生活和工作了。少数人去过，那也不过是坐着豪华越野车蜻蜓点水般去游山玩水而已。他们只不过是想借此，保留下供城市人酒足饭饱后能有个娱乐和寻幽猎奇的后花园罢了。按照他们的观点，人类恐怕要回到原始社会才符合要求。这种思想只能使我们作茧自缚，让社会停滞不前。 一次我到云南省的独龙江旅游拍照。那里保存完好的原始森林，清澈的溪流江水给我留下了极深的印象，同时当地居民贫困的生活状况也给我留下了难以泯灭的印象，然而给我印象最深的却是一个边防战士对我说的一段话：“这里对你们旅游者来说是青山绿水，可是对我们这些天天在这的人来说则是穷山恶水。”请注意，这还只是一个只需在此服役两年的人说出的话，那么对于那些世代生活于此的人来说又会如何呢？这句话对我犹如当头棒喝，使我这个也曾大喊环保的人清醒了许多。 我们不能把所有对自然资源的开发利用都视为是对生态环境的破坏，这样做真的太自私，太教条。我们反对的因该是那种不顾长远利益，盲目的，过度的毁灭性开发，而对那些能使当地人脱贫致富，步入文明，已做过生态评估，考虑到了开发后的生态恢复，有序的，科学合理的开发不因横加指责和阻止。实际上，只要做到科学合理的开发，那种局部的，暂时性的破坏并不会造成不可逆转的生态灾难，而相反会形成新的生态景观，甚至改善原来恶劣的自然环境。这样的例子并不是没有。远的有四川的都江堰和贯通南北的大运河，近的有浙江的千岛湖和云南的鲁布革水电站。 在环保方面，我们目前最急迫的目标不是简单粗暴地去指责和阻止对自然资源的开发利用，而是要提高整个国民的素质，特别是要提高那些住在城市中，生活在文明中，不愁吃穿的现代城市人的环保意识。那些偏远贫困地区没有环保意识的人，他们对环境的破坏是微乎其微的，而且是为了保证自身的生存，有些甚至可以说其行为本身就是当地生态环境中的一个链。反倒是我们这些有文化的现代城市人在吃饱穿暖之余，为了贪图享受，刺激了一些奢侈业如皮毛，高档木制家具，野味餐饮，一次性用具的发展，这些行业的发展才真正对生态环境造成了彻底而毁灭性的打击，现代文明的城市人才真正是生态环境直接和间接的杀手。 试想，假如有两个人，一个是不愁吃穿的富人，一个是衣不掩体，食不果腹的穷人，一只珍惜的野生动物出现在他们面前，富人为了享用皮毛和野味而捕杀之，而穷人则是为了御寒，填饱肚子活命而捕杀之，请问两种行为都该受到指责吗？ 怎样的环保才“理智” ——兼评Charles Krauthammer的《Saving Nature, But Only for Man》 随着时间范围的普遍的环境恶化，环保已经成了一个热门话题。面对各种各样关于环保的建议、提案、规则、法律，有人提出要对它们进行选择。比如，大学英语书的某篇课文宣扬这样一种被称为“理智环保论”的观点，这种观点“理智”地宣称：人类“不是为大自然，而是为我们自己保护环境”，因此人类应该“仅在居住环境受威胁时再作出紧迫调整”。为了争取支持，该理论“不要求人们为其它生物作出牺牲”。 人类确实是为了“我们自己”而保护环境，但问题在于如何保护。这篇文章宣称我们应该在“居住环境受威胁时再作出紧迫调整”，就是说我们应该等到自己都住不下去了才想到保护环境。是谁让环境糟糕得住不下去的？确实，这其中有地球自身的气候变化周期的因素，但在工业化革命以来的短短几百年里，把环境变得不宜于人类居住的，主要还是人类自己。面对一天比一天恶化的环境危机，不检讨自己的错误，不改变视环境为“自由资源”的错误观念，而是借口某些环境问题不紧急而听任环境继续恶化，这绝对不是一个“理智”的人应有的态度。 事实已经证明，采取“先污染，后治理”的环境污染治理方式，会造成大量资金的浪费——因为制造污染取得的效益往往小于消除污染要花费的成本。然而，由于这只是“外部不经济”，不用作者自己立即买单，因此他就会对消除这些污染毫无兴趣。于是，我们就会看到一个奇怪的现象：作者在心甘情愿地为别人的“外部不经济”买单的同时，又采取一种漠不关心的态度，大量地为别人，甚至他的后代，制造着代价巨大的“外部不经济”。 该文的另一个奇怪的观点是“不要求人们为其它生物作出牺牲”。试想一下，如果人们被要求为其它动物作出“牺牲”，那么“牺牲”的会是什么呢——大概仅仅是一些金钱，或者改变食用野味的爱好而已。我们知道，当生物间有冲突的时候，要不两败俱伤，要不总有一个要作出“牺牲”。现在人类不“牺牲”，那只有让其它生物牺牲了。它们应该如何为人类牺牲呢？很简单——献出生命。 作者说，他喜爱北极驯鹿（真不知道他是怎么把这句话说出口的），但是为了能开采到石油，他不惜破坏驯鹿在阿拉斯加的繁殖地——因为这样能避免战争。且不说事实已经证明，开采了阿拉斯加的石油，根本不能避免战争；即使可以避免战争，为了人类的石油便宜一些，而使北极驯鹿无法繁衍后代，这种在种族延续和金钱间选择金钱的做法是否理智，实在值得考量。 类似的，作者喜爱斑枭（但愿他喜爱的生物越少越好），但是为了伐木工的生计，他不惜支持他们砍倒森林灭绝斑枭。我不知道作者怎么会持这样一种奇怪的逻辑——似乎伐木工不伐木就不能找到新工作，并且不伐木就失去了所有经济来源，因此他们不伐木就无法生存，所以为了他们的“生存问题”，只好把斑枭“出卖”了。 在这位作者的眼里，只要人类和其他生物的利益发生冲突，哪怕只要牺牲人类的很小的利益就能换回其它生物的宝贵生命，他也会认为人比其它生物更重要。这就是所谓的“理智”的环保观。在这种“理智”的环保观中，我们看不见一点“理智”的影子，透过冠冕堂皇的包装，我们只能看到一种莫名的“唯我独大”的霸气、一种为了一丁点的经济利益可以听任其它生物灭绝的可怕的漠视。 作者说，那些为不会立即对人类的健康和安全构成威胁的事进行的环保是“奢侈环保”，“奢侈环保”仅当只需很小的代价就能达到才是好的。可是，有什么与环保有关的事只需很小的代价就能达到吗？几乎没有。也就是说，作者对那些为不立即对人类的健康和安全构成威胁的事而进行的环保是不会支持的。 我们需要这样的“理智环保论”吗？这种“理智环保”，其实就是坐等环境恶化，直到等不下去了，大家都受不了了，然后齐心协力把某个环境问题缓解一下。一方面环境问题层出不穷，出现的速度越来越快；另一方面，缓解环境问题的速度远远落后于它产生的速度。有些问题，我们本可以把它遏制在萌芽阶段，可“理智环保”者偏要等到污染不可收拾时才出手。可以说，这种“理智”已经超越了常人的理解能力。 怎样的环保才理智？那就是被那个作者看作“感情用事”的环保的办事方式。要环保，就要热爱大自然，而不是把它看作我们“利用”的对象；要环保，就要把环境问题消除在萌芽状态，而不是听任问题一天天扩大。这样的环保，才是真正理智的环保。 怎样选择环保建材？ ■环保型材料主要有：

水生物处理实际是水体自净的强化 ，在去除了污水中的污染物后 ，必须将微生物从水中分离出来 ，这种分离主要是通过微生物本身的絮凝和原生动物、轮虫等的吞食作用完成的。本文主要介绍微生物在生活污水处理中的应用，及几种主要的污水生物处理技术。 生活污水可生化性相对较高，所以采用生化法处理效果比较好。大多数城市污水处理厂的原水主要是生活污水，其中掺杂的工业污水只占相当小的一部分，所以生化法一直是城市污水处理厂的首选工艺。 生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的无机物和有机物。无机物如氯化物、硫酸盐、磷酸盐和钠、钾、钙、铁等碳酸盐，有机物有纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖，形成赤潮和水华。 利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的。微生物能从污水中摄取糖，蛋白质，脂肪，淀粉及其它有机化合物作为微生物的营养物质，经过一系列的酶促反应，这些有机物在微生物体内得到分解利用，有些合成微生物自身的结构和功能物质，有些则为微生物提供所需的能量。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,污水生物处理方法分为好氧生物处理和厌氧生物处理. 好氧生物处理是在水中有溶解氧存在的条件下，借好氧和兼性厌氧微生物(其中主要是好氧菌)的作用来进行的。在处理过程中，绝大多数的有机物都能被相应的微生物氧化分解。用好氧法处理污水，基本上没有臭气，处理所需的时间比较短，如果条件适宜，—般可去除BOD九成以上 。 厌氧生物处理是在无氧的条件下，借厌氧和兼性厌氧微生物(其中主要是厌氧菌)的作用来分解污水中有机物的，也称厌氧消化或厌氧发酵。厌氧生物处理主要应用于有机污泥和高浓度有机污水的处理。由于是密闭发酵，所以在处理过程中不影响周围环境；同时隔绝空气又加以高温发酵，可以钉死寄生虫卵和致病菌；并且可以产生生物能源甲烷。因此厌氧消化法近年来渐渐受到重视，但由于所需时间长，对设备要求严格，因而影响其迅速推广。 在污水处理中，通常是以有机物在氧化过程中所消耗的氧量这一综合性指标来表示有机污染物的浓度，如生化需氧量和化学需氧量。生化需氧量是指在特定的温度和时间微生物分解污水中有机物所消耗的氧量，称为生化需氧量。生化需氧量约占生化需氧总量的一大半，故采用生化需氧量来表示污水中可降解有机物的浓度是比较合适的。但污水中有机物并不是都能较快降解的，在工业废水中，可以结合化学需氧量等指标表示有机污染物的浓度。 只有生化需氧量高的废水才适宜采用生物处理，化学需氧量很高但生化需氧量不高的废水不宜采用生物处理。对于有毒的废水，只要毒物能降解，就可用生物法处理，关键是控制毒物浓度和驯化微生物。 污水生物处理方法包含活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化法、厌氧生物化学法、固定化微生物法，生物处理法通常配合化学混凝处理效果更好，化学混凝药剂处理法资料至望采纳.

霉菌形成分枝菌丝的真菌的统称。不是分类学的名词，在分类上属于真菌门的各个亚门。构成霉菌体的基本单位称为菌丝，呈长管状，宽度 2～10微米，可不断自前端生长并分枝。无隔或有隔，具1至多个细胞核。在固体基质上生长时，部分菌丝深入基质吸收养料，称为基质菌丝或营养菌丝；向空中伸展的称气生菌丝，可进一步发育为繁殖菌丝，产生孢子。大量菌丝交织成绒毛状、絮状或网状等，称为菌丝体。菌丝体常呈白色、褐色、灰色，或呈鲜艳的颜色，有的可产生色素使基质着色。霉菌繁殖迅速，常造成食品、用具大量霉腐变质，但许多有益种类已被广泛应用，是人类实践活动中最早利用和认识的一类微生物。 霉菌是丝状真菌的俗称，意即“发霉的真菌”，它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体，但又不象蘑菇那样产生大型的子实体。在潮湿温暖的地方，很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的菌落，那就是霉菌。 霉菌的菌丝。构成霉菌营养体的基本单位是菌丝。菌丝是一种管状的细丝，把它放在显微镜下观察，很像一根透明胶管，它的直径一般为3-10微米，比细菌和放线菌的细胞约粗几倍到几十倍。菌丝可伸长并产生分枝，许多分枝的菌丝相互交织在一起，就叫菌丝体。 根据菌丝中是否存在隔膜，可把霉菌菌丝分成两种类型：无隔膜菌丝和有隔膜菌丝。无隔膜菌丝中无隔膜，整团菌丝体就是一个单细胞，其中含有多个细胞核。这是低等真菌所具有的菌丝类型。有隔膜菌丝中有隔膜，被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞，菌丝体由很多个细胞组成，每个细胞内有1个或多个细胞核。在隔膜上有1至多个小孔，使细胞之间的细胞质和营养物质可以相互沟通。这是高等真菌所具有的菌丝类型。 为适应不同的环境条件和更有效地摄取营养满足生长发育的需要，许多霉菌的菌丝可以分化成一些特殊的形态和组织，这种特化的形态称为菌丝变态。 吸器。由专性寄生霉菌如锈菌、霜霉菌和白粉菌等产生的菌丝变态，它们是从菌丝上产生出来的旁枝，侵入细胞内分化成根状、指状、球状和佛手状等，用以吸收寄主细胞内的养料。 假根。根霉属霉菌的菌丝与营养基质接触处分化出的根状结构，有固着和吸收养料的功能。 菌网和菌环。某些捕食性霉菌的菌丝变态成环状或网状，用于捕捉其它小生物如线虫、草履虫等。 菌核。大量菌丝集聚成的紧密组织，是一种休眠体，可抵抗不良的环境条件。其外层组织坚硬，颜色较深；内层疏松，大多呈白色。如药用的茯苓、麦角都是菌核。 子实体。是由大量气生菌丝体特化而成，子实体是指在里面或上面可产生孢子的、有一定形状的任何构造。例如有三类能产有性孢子的结构复杂的子实体，分别称为闭囊壳、子囊壳和子囊盘。 霉菌有着极强的繁殖能力，而且繁殖方式也是多种多样的。虽然霉菌菌丝体上任一片段在适宜条件下都能发展成新个体，但在自然界中，霉菌主要依靠产生形形色色的无性或有性孢子进行繁殖。孢子有点像植物的种子，不过数量特别多，特别小。 霉菌的无性孢子直接由生殖菌丝的分化而形成，常见的有节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子和分生孢子。 霉菌的孢子具有小、轻、干、多，以及形态色泽各异、休眠期长和抗逆性强等特点，每个个体所产生的孢子数，经常是成千上万的，有时竟达几百亿、几千亿甚至更多。这些特点有助于霉菌在自然界中随处散播和繁殖。对人类的实践来说，孢子的这些特点有利于接种、扩大培养、菌种选育、保藏和鉴定等工作，对人类的不利之处则是易于造成污染、霉变和易于传播动植物的霉菌病害。 由于霉菌的菌丝较粗而长，因而霉菌的菌落较大，有的霉菌的菌丝蔓延，没有局限性，其菌落可扩展到整个培养皿，有的种则有一定的局限性，直径1-2厘米或更小。菌落质地一般比放线菌疏松，外观干燥，不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状；菌落与培养基的连接紧密，不易挑取；菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致。

1 微生物技术在废水处理中的应用 固定化微生物技术 众所周知,用物理的方法(如打捞)虽可清除部分污染物,但对氨氮、亚硝酸盐等化学污染物以及禽畜粪便等的处理难以奏效,用化学的方法则易造成二次污染。随着科学技术的发展,能够“吃”污的微生物控制污染技术近年来逐渐受到重视,并在污水处理等领域得到广泛应用。固定化微生物技术是指通过采用物理或化学的方法将游离微生物细胞定位于限定的空间区域内,使其成为不悬浮于水但保持活性,并可反复使用。 唐凤舞等[2]用固定化微生物技术对城市污水进行污染物降解处理实验研究。结果表明,在pH值为、固定化颗粒与污水的质量比例为16%,温度为25℃时,硝基苯去除率达去除率达,出水水质稳定。 庞胜华等[3]用PVA包埋固定化微生物颗粒处理抗生素废水,活性微生物为经抗生素废水以l0％浓度增幅驯化75d后的活性污泥。结果表明:废水浓度(COD)为2000mg/L、曝气为20h、温度在10～45℃、pH值7～10,COD的去除率可达到。 生物膜技术 生物膜技术是指用天然材料(如卵石),合成材料(如纤维)为载体,在其表面形成一种特殊的生物膜,为微生物提供附着表面,有利于加强对污染物的降解作用。 李健等[4]采用厌氧生物滤池(AF)—好氧生物接触氧化(BCO)联合工艺,并在AF的滤料中挂上生物膜,对合成洗涤剂(LAS)废水进行处理试验。结果表明,AF反应器在HRT=24h、温度(32±2)℃、pH为7～8、营养母液质量浓度5mg/L条件下;出水达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定的一级排放标准。 张凤君等[5]采用中空纤维膜作为无泡供氧及生物膜载体,采用包埋固定化技术进行挂膜及污水处理研究。实验结果表明,采用PVA作为包埋剂,且包泥量为1∶1的情况下,COD和氨氮的去除率分别稳定在90%和80%左右。 复合微生物技术 复合微生物技术是指利用现代微生物技术选育优势菌种,构建基因工程菌以提高生物处理系统对难降解有机物的去除能力。 高云超等[6]筛选并制备了复合微生物制剂(CMP)并用于猪场污水处理。研究表明,光合细菌非曝气处理和CMP曝气处理对污水的处理效果较好,处理2d后污水的COD值分别降低和。CMP接种量为、1%和10%,CMP对高浓度污水具有较好的处理作用。 2 微生物技术在环境修复中的应用 微生物技术在土壤修复中的应用 王丽萍等用菌根真菌-植物对石油污染土壤进行修复。结果表明:在石油污染浓度(石油的质量分数)和2%条件下,石油烃降解率与菌根侵染率、玉米根干重和植株干重均呈现相关性。接种丛枝菌根真菌处理的菌根侵染率、玉米生长量和石油烃降解率均远高于对照处理。 齐建超用4种菌剂与多种有机肥联合修复石油污染土壤。结果表明,腐植酸、诺沃肥和生物有机钙等有机肥和菌剂(4%处理)的加入使土壤盐碱环境得到明显改善,土壤pH稳定于;4%菌剂处理与有机肥联合作用修复效果最显著,石油烃降解率可达到73%。 微生物技术在水体修复中的应用 李秋芬等使用有益菌复合菌剂对大菱鲆养殖废水的净化效果明显好于单独使用某一种有益菌的效果,复合菌的COD去除率为～,高于单株菌Lt7222的,氨氮的降解率为80%,高于A3的和Y1的,且有害中间产物亚硝酸氮始终维持在较低水平。 赵宇等用复合光合细菌法对养虾废水作研究,其中CODcr的去除率能达到63%,NH3-N的去除率也能达到。季民等提出了通过投加以光合细菌为主的复合细菌群来强化湖泊水体生物自净能力,改善湖泊体水质的方法。 3 微生物技术在有害有机污染物治理中的应用 随着工业技术的发展,废弃有机物排放到我们所处的环境中,空气,土壤,水源,严重破坏我们的生存环境,国内外专家学者一直在研究解决有害有机污染物的方法,其中,微生物方法以其高效,无二次污染等优点成为研究的热点,杨彬等通过富集培养,获得了降解对硝基苯胺的混合培养微生物,并用于降解硝基苯胺。结果表明,在培养液中添加110gPL葡萄糖和110gPL酵母粉,36h内对硝基苯胺去除率可达97%以上,对硝基苯胺降解速率可达411mgPL·h。

摘要：微生物在环境中充当着极其重要的角色，它在自然界的生态平衡和物质循环中起着不可替代的作用。同时，在环境污染和治理方面，微生物也起着重要作用。环境微生物学的兴起是微生物学与环境科学交叉发展的必然结果。它由普通微生物学发展起来的环境科学和环境工程的一门学科.它以普通微生物学为基础，在研究微生物学一般规律的同时，着重微生物和环境之间互相作用的规律，微生物活动对环境和人类产生的有益和有害的影响以及在环境污染控制工程中有关的微生物原理的研究，是环境科学和环境工程的重要理论基础。环境微生物学的内容十分广泛，而且该学科近年来的发展十分迅速，一些生物学的新技术手段被不断应用到环境微生物学领域中。关键词:环境科学；环境工程；微生物学；环境微生物学 1 微生物学的发展简史微生物学是研究微生物及其生命活动的科学。微生物具有种类繁多、体积微小、比表面积大、代谢类型多、代谢强度高、生长繁殖速度快、容易变异、种类多等多种特点。它广泛分布于空气、水、土壤、人体及动植物体内独立或寄生生活。大多数微生物对人类和动植物是有益的，特别是它与人类的生活有密切的关系，对工农业生产、人类的生活环境与健康卫生有极大的影响[1]。人类对微生物的利用甚早。我国在利用微生物方面，更有着丰富的经验和悠久的历史。早在公元前3世纪，在《吕氏春秋》里就有“仪狄作酒禹饮而甘之”之说。在公元6世纪，后魏贾思勰所著的《齐民要术》一书中就详细记载了制曲和酿酒的技术，还记载了栽种豆科植物可以肥沃土壤，当时虽不知根瘤菌的存在，也不知固氮作用，而会利用根瘤菌积累氮肥等等。1676年，微生物学的先驱列文虎克用自制的单式显微镜首次观察到了细菌的个体，为揭开微生物世界的奥秘打开了大门，具有划时代的意义。在之后近200年的时间里，人们对微生物的研究仅停留在出于个人爱好对一些微生物进行形态描述的低级水平上，包括细菌、原生动物和真菌，但对它们的生理活动机理及其与人类实践活动的关系却未加研究，因此，微生物作为一门学科在当时还未形成。在19世纪末和20世纪初微生物学被牢固地建立起来。法国的巴斯德和德国的科赫，分别被称为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。巴斯德在研究酿酒生产中酒质变酸的问题时，指出发酵是微生物的作用。巴斯德创立了培养基和玻璃器皿的灭菌方法及巴氏消毒，建立完成了稀释和次代培养的无菌技术。为生物学的发展做出了突出的贡献。科赫在培养细菌学的巨大贡献是发明了用固体培养基的“细菌纯培养法”和把混合培养物纯化的技术，并用在固体培养基上划线接种的方法获得了单一的纯种。这种技术使得培养细菌学发生革命性变化，并使得十九世纪最后二十年中这个学科得以开出绚丽的花朵。进入二十世纪，微生物学获得了飞速的发展，研究重点逐渐转移到了生化水平及分子生物学的水平上。工业微生物学与发酵工程、遗传工程、细胞工程、酶工程和生物反应器工程一起组成了生物工程学这个当代高科技领域。随着社会经济发展的需要，人们不断加强对微生物的研究，己形成了许多微生物学的分支学科。例如有普通微生物学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学；有病毒学、细菌学、真菌学；还有土壤微生物学、海洋微生物学；再有医学微生物学、工业微生物学、农业微生物学、环境微生物学、石油微生物学等等， 由此可见微生物学的发展无不体现着学科的交叉，特别是相关的细胞生物学，生物化学，遗传学及分子生物学间的相互促进，由此推动整个生命科学的飞速发展。同时物理，化学，计算机技术及材料科学的发展，为微生物学的发展提供了必要的技术手段。所以，微生物学的发展历史是辉煌的[2~4]。2、环境微生物学的研究内容环境微生物学主要是介绍环境微生物学的发展和生物学基础知识；在环境中存在的微生物主要种类和特点；微生物的生理和代谢，微生物生长和环境因子对微生物的影响；微生物的遗传和变异，微生物的生态及其分布；在各种环境条件下微生物的存在和变化，微生物的代谢活动对环境的影响；微生物在自然界中的地位和作用，在生物地球化学循环中的作用；在环境领域中微生物所起的作用，微生物对污染物产生抗性的分子机理，以及对污染物降解的代谢途径。 3、环境微生物学的发展随着人类的生活要求和工农业生产的迅速发展，大量人工合成的并难以被天然微生物迅速降解转化的污染性化合物进入到自然环境中。严重威胁人类及其他生物正常生存发展。其中，普遍存在于土壤环境中的重要有机污染物如多环芳烃，农药类等，因其致癌性，致畸性，致突变性而被认为是危险物质。分子生物学技术的应用为污染治理、防治提供了新的思路和方法[5] 。同时，污染导致资源环境中的生物重组，对环境中复杂的混合微生物群落进行及时监控和准确鉴定变得越来越重要。而分子生物学技术因其快速、准确、灵敏的特点，正逐步取代某些传统的研究方法而被广泛用于环境微生物的监测[6] 。与环境微生物研究相关的各种分子生物学技术核酸探针检测技术利用能与特定核苷酸序列发生特异性互补的已知核苷酸片段作探针分析DNA序列及片段长度多态性。被标记(放射性或非放射性的)的探针以原位杂交、Southern印迹杂交、斑点印迹和狭线印迹杂交等不同的方法，可直接用来探测溶液中、细胞组织内或固定在膜上的同源核酸序列。由于核酸分子杂交的高度特异性及检测方法的高度灵敏性，使得核酸分子杂交技术广泛应用于对环境中微生物的检测，定性、定量分析它们的存在、分布、丰度和适应性等研究目标。荧光原位杂交(FISH)是目前单个细胞水平上分析微生物群落结构的常用分子生态学方法。目前可利用FISH的方法，使用一整套特异的寡核苷酸探针可进行单个细胞的快速分类[7~8]。流式细胞计(FCM)是另一种能快速分析和分类单细胞群体的技术。适用于对有关微生物群落的组成和动态进行快速和频繁的监测。RFLP标记基于Southern印迹杂交的技术，即DNA限制片段长度多态性，是在生物多样性研究中广泛应用的DNA分子标记。可作为一种能高度灵敏检测污染环境下微生物种群变化的方法。 PCR及相关技术PCR是一种体外扩增核酸序列从而得到多个核酸拷贝的技术。根据扩增的模板，引物序列来源及反应条件的不同可将PCR技术分为以下几种：(1)反转录PCR技术是在mRNA反转录之后进行的PCR扩增，可以用来分析不同生长时期的mRNA表达状态的相关性。(2)竞争PCR是一种定量PCR，通过向PCR反应体系中加入人工构建的带有突变的竞争模板、控制竞争模板的浓度来确定目的模板的浓度，对目的模板作定量研究。竞争性PCR曾被用来测定受多环芳烃污染的沉降物中的编码邻基二酚-2，3-加双氧酶的dmpB基因浓度[9]。(3)扩增的rDNA限制酶切分析技术，是美国最新发展起来的一项现代生物鉴定技术，它根据原核生物rDNA序列的保守性，将扩增的rDNA片段进行酶切。然后通过酶切图谱来分析菌间的多样性。电泳分离及显示方法除我们熟知的琼脂糖凝胶电泳并用溴乙锭(EB)染色方法和聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE分离)银染的方法外，还有一些通过特殊的电泳分离技术而建立的分子标记。如变性梯度凝胶电泳、温度梯度凝胶电泳、单链构象多态性等，都是通过实施一些变性条件改变DNA双螺旋结构(如添加线性梯度的变性剂或建立变性温度梯度等)，由于序列不同的DNA片段，其部分解链程度也不同，不同的结构对DNA在凝胶中迁移速率影响很大，结果不同序列的DNA片段在凝胶上得以高分辨率的分离。 基因重组技术利用DNA体外重组或扩增技术从供体生物基因组中分离感兴趣的基因或DNA片段，或经人工合成的方法获得基因，然后经一系列切割，加工修饰，连接反应产生重组DNA分子，再将其转入适当的受体细胞，以期获得基因表达的过程。此技术用于环境微生物的研究可构建出各种生物降解特性增强的重组菌用于污染环境的治理修复或发酵某些废弃物生产天然气。如将微生物分解纤维素和木质素的基因转入到中温细菌中，使发酵能在较高温度下进行，提高转化速度，用于蔗糖发酵生产天然气[10] 。 基因芯片技术基因芯片技术作为生物芯片技术一个发展最完备的分支，基因芯片可以分为cDNA芯片和寡核苷酸芯片cDNA芯片有多种制备方法，在基因表达相关研究方面具有重大价值;寡核苷酸芯片主要应用于杂交测序、单核苷酸多态性分析和突变检测。基因芯片，又称DNA微阵列，是指按照预定位置固定在固相载体上很小面积内的千万个核酸分子所组成的微点阵阵列。在一定条件下，载体上的核酸分子可以与来自样品的序列互补的核酸片段杂交。如果把样品中的核酸片段进行标记，在专用的芯片阅读仪上就可以检测到杂交信号。cDNA芯片即在玻璃片、硅片、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、尼龙膜等固相载体上固定的成千上万个cDNA分子组成cDNA微阵列。 分子生物学技术在环境微生物研究中的应用重组细菌用于环境污染防治Pseudomonas 是一株甲酰磷降解菌，罗如新等人(1999)[11]克隆了氯苯降解菌L1的邻苯二酚1,2-双加氧酶基因，在表达载体PKT230携带下转入了P2菌中，使P2获得高效的邻苯二酚1,2-双加氧酶酶活，该酶活性甚至比天然宿主还高21倍。植物根际是一个有潜力的污染降解地点，在植物根际由植物供给能被微生物利用的营养物质使微生物繁殖，最终进行污染物的消除。在外来微生物中表达与脱毒有关的酶类也能在实地应用中提供专一选择优势。该例利用了小麦根际微生物对土壤中的三氯乙烯(TCE)脱毒。等人(1998)[12]将洋葱伯克霍尔德菌G4的甲苯邻单加氧酶基因转入荧光假单子孢菌2-79中后，荧光假单孢菌比小麦根际其它菌长得好。 胞内酶在细胞表面表达更好发挥生物降解功能当有重金属存在时，较高等植物可产生相应的金属硫蛋白(MTs)。MTs是含半胱氨酸丰富的蛋白质，能结合镉、铬、汞和铜等重金属离子。在中表达MTs是一项有希望的技术，但细胞内的MTs对金属离子的吸附能力有限。解决这一困难的一条途径是在细胞表面表达MTs，据报道把MTs插入LamB序列的153位点而证实了这一可能性[13]，杂合蛋白的表达提高了对镉的结合力达15~20倍，由于MTs定位于细胞表面，即使细胞死亡，仍可用于金属的吸附和积累。有机磷广泛用于农业制造杀虫剂，由土壤微生物中分离到的有机磷水解酶(OPH)能有效降解这些杀虫剂。但OPH纯化所需的成本高，而用完整的细胞脱毒受到转运有机磷通过细胞膜屏障的限制。在细胞表面表达0PH的完整细胞降解磷!硫和Paraoxon比在细胞内表达OPH的细胞快几倍[14]。得到的酶活定位于细胞表面的生物催化剂比纯化的0PH明显更稳定，也更活跃。 分子生物学技术在环境微生物监测中的应用环境中存在的大量微生物中，仅有1%可通过传统的培养方法在培养皿上进行培养和进一步分离，而绝大多数细菌要求非常严格的营养条件或是难以培养 [15] PCR技术及衍生出的一系列生物技术，使得在复杂环境中对那些混合物内低含量的群体成员或生物群中某个特异基因的检测与研究成为可能。Fantroussi等人[16]用嵌套式PCR(nestedPCR)来监测未被污染的土壤淤泥实验生态系中3-氯苯脱氯细菌的外源基因的种类。Selvaratnam等人[17]用编码苯酚单加氧酶的dmpN基因的PCR扩增来检测处理废水的分批式反应器中的降解酚的假单胞杆菌。PCR技术还与其它方法结合应用于环境监测中。Chandler等人[18]用MPN/PCR技术来估测被燃料污染的土壤中的萘过氧化物酶基因nahAc、链烷单加氧酶基因alkB及dmpB的数量。PCR技术与核酸杂交技术结合，用来进一步检测PCR扩增产物，核实被扩增的序列即目的序列。环境微生物监测环境中微生物的研究难点是常常无法准确定性和直接定量地检测环境中可能存在的众多微生物种群。基因芯片技术的出现和发展为微生物学领域的研究者提供了高效快捷的技术方法，为科研迅速向纵深化发展提供了可能[19]。一些作为分子标记的基因工程菌也应用到环境生物技术中，主要用来监测投放到环境中的微生物的情况。许多学者对细菌中的荧光基因(luxgene)进行克隆，转移到具有分解能力的特种微生物体内，具有分解能力的菌体中就有了特定的荧光标记，通过对荧光菌和荧光量的监测可以达到对专门细菌的跟踪，并可以了解到它们与其它菌株之间在分解过程中的关系[20]。 分子生物技术在环境基因工程菌的稳定性和安全性研究中的应用对转基因生物的环境安全问题需进行长期的系统的研究，因风险的出现有长期滞后性。在关于被引入遗传物质的稳定性和新的遗传物质是否转移到其他微生物中，通过生物的表型可初步判断，进一步的证实则可以利用DNA序列分析，探针杂交等。关于生物围堵，目的是加强对重组微生物的行为和命运的可预见性。生物围堵系统可以是被动的，如对菌株引入培养缺陷型，recA-等突变；或是主动的系统，指向细胞中引入诱导细胞死亡的自杀基因。化学诱导自杀作为生物围堵的基本原理，其策略是将杀伤功能与生物降解途径的调节系统相联系，细胞在非生物物质存在时存活(自杀基因被遏制)，但非生物物质完全降解后，自杀基因开启，细胞死亡。随分子生物学技术的发展和对环境微生物研究的深入，分子生物学技术在环境微生物中的应用越来越广泛也越来越重要。分子生物学技术的应用不仅扩大了环境微生物研究的广度而且加大了研究的深度。随着越来越多微生物全部基因序列的解码，对各种细菌体内降解基因的分布和表达会有更深入的了解，这方面技术的成熟必将对环境微生物的研究有一个整体的系统的生态水平上的认识，必将使研究更具目标性，应用更具可控性[21]。