微生物技术治理环境污染的应用及前景

　　简介： 本文较为系统地概述我国环境发展与保护的现状，通过对环境保护和环境预防、治理的分析，从＂可持续发展＂方向分析和例证了微生物科学在环境应用上的价值和前途。
　　关键字：微生物 环境污染
　　Abstract：This article systematically outlines the development and the protection present situation of our country environment, through the analysis of environment protection and environment prevention, government, the article analyzed and illustrated the value and future of microorganism science in environment application from ＂sustainable development＂ direction.
　　key words： Microorganism  Environmental pollution
　　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
　　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、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用微生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用微生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是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。微生物技术不仅单纯适用于环境污染治理，如今已相当广泛地应用于环境监测，成为环境质量预报和报警中的重要组成部分。
　　三、微生物技术在环境污染治理领域的应用与发展
　　空气、水体和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。以下重点介绍几项经多年开发，已接近产业化的微生物技术。
　　1.微生物脱硫技术
　　近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。
　　2.微生物制浆和微生物漂白技术
　　我国造纸行业年排放废水量达40亿吨，占全国工业废水排放量的1/6，其中有机污染物(以BOD计)达170万吨，约占全国工业废水中有机污染物总量的1/4。在用植物材料进行化学制浆与化学漂白过程中，含有大量木质素、半纤维素和有害物质的废液被倾倒入江河湖泊中，造成严重的环境污染和生态破坏。多年来，人们不懈地努力，试图开发出无污染和高效率的制浆造纸新工艺，以减少污染，保护环境。
　　造纸工业中的制浆和漂白工序是污染物产生的主要工序。与化学法相比，虽然机械法制浆可以大大提高纸浆得率，从而节省大量林木资源。但是，磨木浆的能量消耗很大，而且成品纸的强度等质量性能不如硫酸盐浆，因而限制了这项技术的发展。微生物技术可以帮助解决这些问题，其中最具吸引力和挑战性的是微生物制浆与微生物漂白。利用微生物与微生物酶类进行微生物制浆与微生物漂白具有很大的优势和潜力，因为微生物极易生长繁殖，酶催化反应具有高度专一性，反应条件温和，并且高效无污染。
　　3.污染土壤的微生物修复
　　针对严重污染的环境，我国尚未采取大规模的治理措施，仅在少数地区开展了治理，并以物理化学方法(如洗脱、吸附)为主，不仅投资成本高，而且也造成了二次污染。我们的国土面积比美国略大，且环境污染还更为严重，对全国范围的污染环境进行修复，若采用传统方法，即使考虑劳动力相对便宜的因素，其投资规模将仍然非常庞大，如采用微生物修复技术，不仅其投资规模大为缩小(仅需传统方法的1/5 1/
　　3)，而且还没有二次污染。综上所述，环境污染的微生物修复技术是我国今后治理环境污染必须发展方向，具有广阔的市场和发展前景。
　　四、微生物技术前景展望
　　自本世纪70年代以来，发达国家就十分重视微生物技术在环境领域的应用，并开展了大规模的科研活动。已开发了一系列的微生物技术及其产品，并在世界上广泛应用于污水处理、大气净化及污染环境介质治理等诸多方面。当前，环境微生物技术在国际上已进入蓬勃发展的轨道。随着全球范围内对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法，市场对环境微生物技术的需求越来越广泛。
　　我国的微生物技术处于刚刚起步阶段。该技术的进一步开发需要得到社会、同行及主管部门的广泛支持，大力开展以污染控制技术为主体的微生物技术的研究，将大力推进微生物技术在环境保护中的应用，并发展带动整个环保科技的发展，解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题，并为环保市场提供高品质的环境保护高技术。应该充分认识到环境保护和社会、经济发展的重大意义。
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