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摘要：微生物在环境保护中具有重要的作用,对社会生产力的发展具有重要的意义，特别是在新兴的生物技术产业中,微生物的作用更是不可替代的。微生物在环境保护中起着重要的作用,。文章介绍了微生物在环境工程中的应用，以供参考。
关键词：环境工程微生物 利用
前言
由于人口的快速增长,自然资源的大量消耗, 全球环境状况目前正在急剧恶化: 水资源短缺、土壤荒漠化、有毒化学品污染、臭氧层破坏、酸雨肆虐、物种灭绝、森林减少等。人类的生存和发展面临着严峻的挑战。
微生物对污染物的抗性及降解
1微生物抗毒
微生物个体微小、繁殖迅速、数量巨大、代谢能力强速度快、易于突变,它们较其它生物更易适应环境。当环境条件发生变化,例如有新的化合物存在时,某些微生物能逐步发生改变以适应环境的变化。它们可能通过自然突变形成新的突变种,也可能通过在细胞内产生新的功能而适应新环境。这些特征使得微生物成为污染物降解中的主力军。
2转化和降解
许多微生物可以对生物外源性物质进行化学转化,使其转变成为毒性较小或易于被其它微生物所降解的化合物。如对杀虫剂DDT和对TNT的转化。微生物对生物外源性物质的转化主要有以下几种形式:
(1)脱卤(主要是脱氯) ,如DDT的脱氯;
( 2)还原,将生物外源性物质上的取代基,特别是硝基,进行还原;
(3)水合反应,如对有机氰的水合反应,形成无毒的含氮有机化合物。
微生物除了可以转化生物外源性物质外,有些微生物还可以把它们分解掉,把较大的化合物分子一步一步地变小,称为降解作用。有些生物外源性物质可以被彻底降解,即变成水和二氧化碳等无毒无害的很小的分子化合物或元素。
1城市垃圾生物处理技术
固体废弃物的处理有很多方法,如填埋、堆肥、焚烧、用来发电等。垃圾的填埋处理不仅需要侵占大量的土地资源,而且需要很长时间(一般至少50 - 100年)才能完全使所填埋的垃圾无害化; 填埋的垃圾还可能污染地下水。垃圾焚烧同样也存在火灾的隐患,同时焚烧时还会产生大量废气,造成二次污染。较好的物理方法是利用垃圾发电。垃圾堆肥是较原始的简易的固体垃圾生物处理方法。主要是利用垃圾中原本带有的微生物进行自然发酵。这种方法虽可以采用,但所需的处理时间长,处理量小,发酵过程不易控制。现在发展了新的城市垃圾生物处理工艺。这种工艺是先经过过筛,回收可再生资源后,引入具有特定功能的微生物(主要是一些能高效降解有机物质,如纤维素、脂肪、蛋白质的微生物)进行好氧处理或厌氧发酵,加速发酵过程,同时还可以收集所产生的沼气。经过充分发酵后的垃圾是一种很好的农业肥料。如果实现垃圾处理工厂化,可以使发酵周期缩短( 1 - 2 星期) ,并且处理量较大。发酵过程可以实现全自动化控制,发酵后形成的肥料的质量也能得到保证。
2污水生物处理技术
废水的处理方法主要可归结为三类:物理法、化学法和生物法。目前普遍使用生物法或生物法与其它方法结合。根据处理系统中微生物所处的状况,则可以分为:悬浮细胞法、活性污泥法、生物膜法等。目前最普遍使用的是活性污泥法,特别是在城市污水处理中。而效率较好的是生物膜法,特别是在特殊行业废水的处理中应用最为常见。
化学农药是不可降解或很难降解的,容易在动植物体内积累而造成污染物的富集。但是,生物农药的出现使得这个矛盾缓解。现在主要的产品是用苏云金芽孢杆菌制成的BT生物杀虫剂。苏云金芽孢杆菌之所以能够杀虫,是由于它们的细胞内存在着有毒的蛋白质,叫做伴胞晶体,昆虫吞食后中毒而死亡。这种活细胞对环境无毒无害,而且在动物的胃肠道内,酸性环境下蛋白晶体不能溶解,从而对人畜无毒,所以是一种高效安全的生物杀虫剂,可用来防治农作物害虫和杀灭蚊虫。对生物农药的研究刚刚开始,相信在不久的将来,我们的农田将不再需要喷洒化学农药,农田将真正成为绿色的田野。
2可以被迅速分解的塑料—多聚羟基烷酸PHA
以聚乙烯为代表的塑料,在自然条件下极难降解,在土里埋50- 100年仍旧安然无恙。由于塑料广泛应用于农业生产及日常生活中,所以其产量每年递增,造成了这种人工化合物的大量积累。现在人们正在积极寻找可以取代原有塑料的可生物降解的新材料。一类由微生物合成的化合物引起了人们的兴趣,这类化合物为聚β - 羟基烷酸酯,简称PHA,它们是由许多个β - 羟基化的饱和脂肪酸聚合而成的。脂肪酸可以是丁酸,戊酸或己酸等。后来的研究表明,很多种类的微生物都能产生PHA。它的最大优点是可被微生物降解掉,因此人们称它为“生物可降解塑料”。用细菌生产的聚β - 羟基丁酸酯除了替代现有的塑料制品外,还可以用来生产高弹性的无纺布。聚β - 羟基丁酸酯无毒性,高纯度的产品可用来做伤口的缝合线及骨骼固定绷带,当用这种缝合线缝合伤口后也用不着拆线,它可以在人体内自行被分解吸收。
结束语
在污染的处理过程中, 传统的物理或化学处理方法常伴随二次污染, 且运行费用高, 处理问题单一而微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性, 并可将其作为代谢底物降解和转化因此, 生物处理具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势, 是保障可持续发展的一项最有力的技术措施。
参考文献
贾贞,王廷璞,安建平,顾克东.低温微生物的研究及应用[J]. 天水师范学院学报. 2003(05)
张翠英.低温微生物在污水处理中的应用与展望[J]. 科技信息(科学教研). 2007(27)
[3] 季秀玲,魏云林.低温微生物环境污染修复技术研究进展[J]. 环境污染治理技术与设备. 2006(10)
[4] 刘岑岑.环境微生物工程在大气污染物治理中的应用[J]. 安徽农学通报(下半月刊). 2009(22)
关键词：环境工程微生物 利用
前言
由于人口的快速增长,自然资源的大量消耗, 全球环境状况目前正在急剧恶化: 水资源短缺、土壤荒漠化、有毒化学品污染、臭氧层破坏、酸雨肆虐、物种灭绝、森林减少等。人类的生存和发展面临着严峻的挑战。
微生物对污染物的抗性及降解
1微生物抗毒
微生物个体微小、繁殖迅速、数量巨大、代谢能力强速度快、易于突变,它们较其它生物更易适应环境。当环境条件发生变化,例如有新的化合物存在时,某些微生物能逐步发生改变以适应环境的变化。它们可能通过自然突变形成新的突变种,也可能通过在细胞内产生新的功能而适应新环境。这些特征使得微生物成为污染物降解中的主力军。
2转化和降解
许多微生物可以对生物外源性物质进行化学转化,使其转变成为毒性较小或易于被其它微生物所降解的化合物。如对杀虫剂DDT和对TNT的转化。微生物对生物外源性物质的转化主要有以下几种形式:
(1)脱卤(主要是脱氯) ,如DDT的脱氯;
( 2)还原,将生物外源性物质上的取代基,特别是硝基,进行还原;
(3)水合反应,如对有机氰的水合反应,形成无毒的含氮有机化合物。
微生物除了可以转化生物外源性物质外,有些微生物还可以把它们分解掉,把较大的化合物分子一步一步地变小,称为降解作用。有些生物外源性物质可以被彻底降解,即变成水和二氧化碳等无毒无害的很小的分子化合物或元素。
二、污染环境的废弃物的生物处理
针对环境污染的问题和不同的环境污染类型,发展了各种处理办法。主要可以分为三大类:化学法(如絮凝沉淀法) 、物理法(过滤)和生物法(如活性污泥法)，这三类方法也可以结合使用。在污染物的处理中,虽然物理、化学方法作出了一定的贡献,但由于这些方法存在投资大、成本高、二次污染的问题,因而逐渐被生物法所代替。生物处理也叫生化处理,源于：论文开题报告范文www.udooo.com
是指利用处理系统中的生物,特别是微生物的代谢活动以及各种特性来处理各种废弃物的过程。主要是针对各种污染源和小范围的环境污染。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,为从根本上解决环境问题提供了希望,因而越来越受到人们的青睐。1城市垃圾生物处理技术
固体废弃物的处理有很多方法,如填埋、堆肥、焚烧、用来发电等。垃圾的填埋处理不仅需要侵占大量的土地资源,而且需要很长时间(一般至少50 - 100年)才能完全使所填埋的垃圾无害化; 填埋的垃圾还可能污染地下水。垃圾焚烧同样也存在火灾的隐患,同时焚烧时还会产生大量废气,造成二次污染。较好的物理方法是利用垃圾发电。垃圾堆肥是较原始的简易的固体垃圾生物处理方法。主要是利用垃圾中原本带有的微生物进行自然发酵。这种方法虽可以采用,但所需的处理时间长,处理量小,发酵过程不易控制。现在发展了新的城市垃圾生物处理工艺。这种工艺是先经过过筛,回收可再生资源后,引入具有特定功能的微生物(主要是一些能高效降解有机物质,如纤维素、脂肪、蛋白质的微生物)进行好氧处理或厌氧发酵,加速发酵过程,同时还可以收集所产生的沼气。经过充分发酵后的垃圾是一种很好的农业肥料。如果实现垃圾处理工厂化,可以使发酵周期缩短( 1 - 2 星期) ,并且处理量较大。发酵过程可以实现全自动化控制,发酵后形成的肥料的质量也能得到保证。
2污水生物处理技术
废水的处理方法主要可归结为三类:物理法、化学法和生物法。目前普遍使用生物法或生物法与其它方法结合。根据处理系统中微生物所处的状况,则可以分为:悬浮细胞法、活性污泥法、生物膜法等。目前最普遍使用的是活性污泥法,特别是在城市污水处理中。而效率较好的是生物膜法,特别是在特殊行业废水的处理中应用最为常见。
三、被污染环境的生物修复
对已经被广泛污染的大面积环境,采用废水及垃圾处理的方法是不可修复的。近年来,各国科学家已经成功的研究开发出可用于治理被大面积污染环境的生物技术,这就是生物修复技术。生物修复(Bioremediation) ,也称生物整治、生物恢复、生态修复或生态恢复,是指利用处理系统中的生物,主要是微生物的代谢活动来减少污染现场污染物的浓度或使其无害化的过程。目前所处理的对象主要是石油污染及农田农药污染。生物修复的具体操作方法可分为两种,其一是环境条件的修饰,如营养物质的利用、通气等。其二是接种合适的微生物以降解污染物。用于生物修复的微生物包括土著微生物、外来微生物等。四、利用微生物生产有益环境的产品
1生物杀虫剂化学农药是不可降解或很难降解的,容易在动植物体内积累而造成污染物的富集。但是,生物农药的出现使得这个矛盾缓解。现在主要的产品是用苏云金芽孢杆菌制成的BT生物杀虫剂。苏云金芽孢杆菌之所以能够杀虫,是由于它们的细胞内存在着有毒的蛋白质,叫做伴胞晶体,昆虫吞食后中毒而死亡。这种活细胞对环境无毒无害,而且在动物的胃肠道内,酸性环境下蛋白晶体不能溶解,从而对人畜无毒,所以是一种高效安全的生物杀虫剂,可用来防治农作物害虫和杀灭蚊虫。对生物农药的研究刚刚开始,相信在不久的将来,我们的农田将不再需要喷洒化学农药,农田将真正成为绿色的田野。
2可以被迅速分解的塑料—多聚羟基烷酸PHA
以聚乙烯为代表的塑料,在自然条件下极难降解,在土里埋50- 100年仍旧安然无恙。由于塑料广泛应用于农业生产及日常生活中,所以其产量每年递增,造成了这种人工化合物的大量积累。现在人们正在积极寻找可以取代原有塑料的可生物降解的新材料。一类由微生物合成的化合物引起了人们的兴趣,这类化合物为聚β - 羟基烷酸酯,简称PHA,它们是由许多个β - 羟基化的饱和脂肪酸聚合而成的。脂肪酸可以是丁酸,戊酸或己酸等。后来的研究表明,很多种类的微生物都能产生PHA。它的最大优点是可被微生物降解掉,因此人们称它为“生物可降解塑料”。用细菌生产的聚β - 羟基丁酸酯除了替代现有的塑料制品外,还可以用来生产高弹性的无纺布。聚β - 羟基丁酸酯无毒性,高纯度的产品可用来做伤口的缝合线及骨骼固定绷带,当用这种缝合线缝合伤口后也用不着拆线,它可以在人体内自行被分解吸收。
五、环境检测的重要指标
对水环境监测的指标主要有化学需氧量(COD) ,生物需氧量(BOD) ,固体悬浮物( SS) , TOD, NOD,细菌卫生学指标(大肠杆菌)等。其中BOD是指在20℃下培养5d测定的溶解氧的消耗量,它反映了废水的可生化程度; NOD是指样品中含氮化合物在被微生物氧化过程中所消耗的氧气量,一般是测定总氮量。对水体中微生物的检测主要集中在病原微生物的检测上,如沙门氏菌属、霍乱弧菌及各类容易引起疾病的病毒。通常对饮用水来说,检测大肠杆菌的数量以确定水被粪便污染的程度。对废水中具体的有毒物质的检测需要按照物质的不同进行不同的检测实验。结束语
在污染的处理过程中, 传统的物理或化学处理方法常伴随二次污染, 且运行费用高, 处理问题单一而微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性, 并可将其作为代谢底物降解和转化因此, 生物处理具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势, 是保障可持续发展的一项最有力的技术措施。
参考文献
贾贞,王廷璞,安建平,顾克东.低温微生物的研究及应用[J]. 天水师范学院学报. 2003(05)
张翠英.低温微生物在污水处理中的应用与展望[J]. 科技信息(科学教研). 2007(27)
[3] 季秀玲,魏云林.低温微生物环境污染修复技术研究进展[J]. 环境污染治理技术与设备. 2006(10)
[4] 刘岑岑.环境微生物工程在大气污染物治理中的应用[J]. 安徽农学通报(下半月刊). 2009(22)