2022年微生物与环境保护 .pdf

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1、微生物与环境保护随着南极企鹅的身上检测出农药DDT的成分，农药泛滥使用造成虫害大面积爆发，洪水、赤潮、酸雨不断袭击世界的各个角落，日益突出的环境问题终于成为人们关注的焦点。 环境污染的全球化使各个国家都致力于环境保护和污染治理的工作中。 人们运用多年的物理方法、 化学方法成为主要工具， 而以新兴的生物技术为手段的生物方法则占有着更重要的地位。微生物技术便是其中的重要组成部分。微生物是自然界物质循环的关键环节。它虽然很小， 但是作用无限大。 科技的日新月异充分证明了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

2、可持续发展的思想。 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，在改良环境中是没有其他技术所可代替和比拟的。目前，微生物技术已经在环境污染防治的方方面面发挥着重要作用。一、空气1、微生物对空气污染的指示作用许多微生物对空气污染是很敏感的， 实践中可利用这类敏感的微生物作为指示生物。例如大肠杆菌 （E.coli ）对于由臭

3、氧和碳氢化合物的光反应产生的的烟雾是高度敏感的，这种混合污染物只要几个ppb 的浓度就可使大肠杆菌致命。纯的臭氧对于大肠杆菌也是有毒的，能使细胞表面发生氧化作用， 造成内含物渗出细胞而被毁。因此可以利用这一特性监测空气中臭氧的含量以维持恒定。2、微生物的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3/4 ，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% 。煤中通常含有名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心

4、整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 0.25 7% 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。 可燃硫经燃烧生成二氧化硫随烟气排入大气，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，我国的二氧化硫年排放量已达 2346 万吨，居世界第一位， 62% 的城市大气二氧化硫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% ， 华中酸雨区酸雨频率高达90%以上。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

5、， 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。二、土壤1、微生物对垃圾的处理由于人类活动， 每天都有大量的固体废弃物，如各种垃圾的产生， 特别是大城市的固体废弃物的产量更是惊人。这些固体废弃物都应该进行无害化处理，但目前几乎 95% 的垃圾未经这样的处理，一般只是简单地堆集起来或

6、倾入江河中。固体废弃物中不仅含有各种无机物，如玻璃、金属等，还含有大量的有机物，包括可降解的淀粉、蛋白质、废纸、烃类等和很难降解的塑料等，其中的很大部分是可以回收利用的， 因此提倡垃圾的分类包装， 回收可再生的资源， 是一箭双雕之举。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，因此填埋了垃圾的土地长期不能使用，甚至还可能引起火灾。 由于填埋于地下的垃圾， 绝大部分是有机物， 在厌氧微生物的作用下进行发酵， 能产生大量的沼气逸出地面，遇火即可发生火灾； 填埋的垃圾还可

7、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，造成对环境的再次污染， 我们称这种污染为二次污染。较好的物理方法名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 是利用垃圾发电。 这在发达国家是一种比较普遍采用的处理城市垃圾的方法，我国也建立了几座垃圾发电厂，但目前在我国还不能普遍推广，因为成本很高。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。 这种方法虽然

8、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、微生物对土壤中农药的降解农药具有成本低、 见效快、省时省力等优点， 因而在世界各国的农业生产中被广泛使用， 但农

9、药的过分使用产生了严重的负面影响。化学农药主要是人工合成的生物外源性物质， 很多农药本身对人类及其他生物是有毒的，而且很多类型是不易生物降解的顽固性化合物。农药残留很难降解， 人们在使用农药防止病虫草害的同时，也使粮食、蔬菜、瓜果等农药残留超标，污染严重，同时给非靶生物带来伤害， 每年造成的农药中毒事件及职业性中毒病例不断增加。因此，加强农药的生物降解研究、 解决农药对环境及食物的污染问题，是人类当前迫切需要解决的课题之一。土壤中的微生物，包括细菌、真菌、放线菌和藻类等，它们中有一些具有农药降解功能的种类。 细菌由于其生化上的多种适应能力和容易诱发突变菌株，从而在农药降解中占有主要地位。一在土

10、壤、 污水及高温堆肥体系中， 对农药分解起主要作用的是细菌类， 这与农药类型、 微生物降解农药的能力和环境条件等有关，如在高温堆肥体系当中，由于高温阶段体系内部温度较高（大于50 ），存活的主要是耐高温细菌， 而此阶段也是农药降解最快的时期。通过微生物的作用，把环境中的有机污染物转化为CO2和 H2O等无毒无害或毒性较小的其他物质。通过许多科研工作者的努力，已经分离得到了大量的可降解农药的微生物。三、水体名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - -

11、- - - - - - 1、微生物对污水的处理微生物对污水的处理可以按照对氧的需求分为耗氧净化和厌氧净化。氧存在条件下， 许多好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化， 在把污水中的有机物氧化分解成CO2、H2O等的过程中，获得 C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧净比处理，就是模拟这种生物净化原理，把微生物置于一定的构筑物内通气培养，达到高效率净化污水的目的。活性污泥法或生物过滤法处理污水， 已是国内外净化污水和工业废水的重要方法。当污水与悬浮的活性污泥接触时或通过以细菌为主形成的生物膜时，微生物便对污水中的有机物质进行吸附、吞噬、氧化、分解和转化，从而完成净化污水的过程。微生物

12、在严格厌氧条件下， 对有机物质发酵或消化过程中， 大部分有机物被分解生成 H2、CO2、H2S和 CH4等气体。污水的微生物厌氧净化处理，就是根据污水经厌氧发酵后既得到净化，又获得了生物能源CH4的原理。微生物细胞能量转移的电子受体， 由在好氧条件下的分子氧改变为厌氧条件下的有机物。在厌氧发酵中，难分解的大分子物质先在微生物的胞外酶（如纤维素酶、果胶酶、脂酶、蛋白酶）作用下，分解为可溶性物质， 再通过非产甲烷氏氧细菌和产氢细菌降解成低分子的有机酸类和醇类，并放出H2和 CO2；有机酸类和醇类在产甲烷细菌作用下，形成 H2、CO2和 CH4。甲烷细菌还可利用H2还原 CO2形成 CH4。厌氧发酵

13、法净化污水在密闭容器内进行，常被广泛应用于用好氧方法难以净化的有机污染物含量高或含不溶性有机物较多的污水和废水。国内已有在处理造纸、抗菌素发酵的废水中采用此法。2、微生物对污染的鉴定污水性质和污染程度的不同， 微生物种类和数量会有很大差别。原生动物中有的种类及数量对水质因素的变化（如氧溶量、pH等）较敏感，因此可以作为指示生物鉴定污水的污染程度。如草履虫、 小口钟虫、 板壳虫等大量出现于受重污染和有机物很多的水中， 在中度污染和有机物较多的水中，原生动物种类及数量最多，清彻有机物很少的水则种类也少。污水中原生动物的种类和数量与生物处理的效果有着密切关系，故又可作为污水处理的指示生物，进行处理效

14、果的预报。一般说来, 游动鞭毛虫类或自由生名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 活的纤毛虫类占较大优势时， 往往说明净化效果较差或废水处于培育活性污泥初期。当发现有固定纤毛虫类时，活性污泥已经形成。轮虫对水有自净作用。如活性污泥中有大量轮虫和多种纤毛虫出现，说明净化度较高， 污水处理效果好。 水蚯蚓对水也有自净作用， 其种类与数量随污染的减轻而减少。在净化效果较好的污水中，还会出现线虫及颤蚯蚓等后生动物。由以上方面我们可以看出，微生物为环境保护做出了巨大贡献。然而，事物都是有两面性的。 一方面微生物在修复和保护环境，但另一方面某些微生物也在破坏着我们的家园。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，是我们不断奋斗的方向。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -