微生物在土壤修复和废水治理中的应用

王伟娜 卢楠

1.山东金熙环保科技有限公司 山东济南 250101 2.山东第一医科大学附属肿瘤医院 山东济南 250117

土壤污染会威胁食品安全与人体健康，中国土壤重金属污染形势较为严峻，其中以矿区污染尤为突出。铅是五大重点监控重金属之一，其毒性极强，危害植物、动物及人体健康。土壤中铅不能被生物降解，但可与磷酸盐形成稳定化合物进行固定，从而降低其生物有效性，降低土壤污染风险和食品安全风险。磷作为植物生长必需大量元素，通常以磷肥形式施加于土壤，大量磷肥转化为难溶性磷酸盐或有机磷，不易被植物吸收利用。微生物可将难溶性有机/无机磷溶解，释放磷酸根，为植物提供磷素的同时，可络合铅生成难溶性磷酸铅沉淀，降低其生物有效性，是生物固铅修复污染土壤的有效途径。

1 微生物在土壤修复中的应用

1.1 生物降解的共代谢研究

废水生物处理系统是一个十分复杂的体系，在以工业废水为主时，其中污染物种类众多，微生物多样性高，因此研究其他污染物被微生物降解的共代谢作用对生化工艺优化、强化非常关键。利用两种能够降解的好氧细菌BacilluscereusITRCEM1和AlcaligenesfaecalisITRCEM2进行共代谢机制试验。结果表明苯酚和甲醛的存在显示出对降解的抑制作用，而甲基吡啶则有利于细菌的生长和对降解。则通过对菌株RhodococcusstrainChr-9进行共机制代谢研究发现，当吡啶是唯一的碳和能源时，培养基中的六价铬不会被菌株还原。而当在葡萄糖和吡啶为共同碳源时菌株Chr-9可以还原六价铬并同时降解吡啶。该菌株还可以通过100mg/L苯酚增强吡啶降解能力。但当培养基中苯酚质量浓度大于400mg/L时吡啶的降解受到抑制。进一步分析出现苯酚对吡啶降解的刺激和抑制这种现象可能归因于苯酚竞争羟化酶基因，当培养基中同时存在苯酚时，苯酚羟化酶基因mRNA的表达要比仅存在苯酚或吡啶时高。虽然微生物法处理吡啶废水有着许多明显的优点如降解并矿化吡啶效果好，运行能耗及成本较低，但也存在着一系列的局限与问题，如副产物NH4+-N在水环境中的积累问题。这也对许多研究此类废水处理的研究人员提出了新的问题亟待解决。

1.2 间接吸附

磷化合物还可促进土壤中氧化铁对铅的吸附，从而增加无定形氧化铁（AFeO）的产生。铅离子与氧化铁的强烈结合，对土壤固铅具有重要意义。研究表明，针铁矿对铅具有吸附作用，磷酸盐的添加可进一步提高无定形氧化铁固铅率。因此，氧化铁与磷化合物并用是一种有效的土壤固铅技术。然而，由于氧化铁亦可吸附土壤中的磷，可能限制磷酸铅沉淀的形成。因此铁、磷间相互作用具有可变性，磷化合物对氧化铁吸附铅的影响较为复杂，有待进一步研究。

2 废水处理中微生物分析技术及研究进展

2.1 微生物数量测定

微生物的数量测定采用稀释平板法。称取10g于90ml无菌水中，37℃摇床30分钟。对摇床后的土壤样液进行10-3-10-7系列稀释后，取100μL涂布在倒好平板的牛肉膏蛋白胨培养基（培养细菌），高氏一号培养基（培养放线菌）和马丁培养基（培养真菌）上。牛肉膏蛋白胨培养基平板倒置于37℃恒温培养箱中培养24h，高氏一号培养基和马丁培养基平板倒置于28℃恒温培养箱中培养3-5天。对每次培养后的菌落计数。挑选合适的平板计算菌落总数。土样微生物数量计算公式：每克干土中真菌数量=菌落数×稀释倍数/样土质量

2.2 荧光原位杂交技术

该项技术实际运用过程中，主要是通过特定软件对特异性进行探究，在和微生物进行密切融合之后，形成了荧光。这项技术对微生物处于活性污泥中的生成占据比重进行了全面和准确的定位，有效探测出实际数值。同时，把碱基互补配对形式作为重要前提和根基，把握核算分子技术，以杂交方进行溶液探测。主要是对细胞组织和膜上核酸分子。然后，还对检测方法是否高效和灵敏进行了分析。核酸杂交技术运用环节中释放出了一定的独特价值和意义，在推广其运用的过程中，为微生物的检测工作实施提供了指引。最终，关注微生物的实际分布，对其适应性等方面内容进行定性的研究。因此，废水处理过程中，把握荧光原位杂交这项技术，抓住技术的根本和源头，让废水处理工作变得更加全面和高效，形成可确定性研究领域和载体之后，让经废水处理环节不再陷入困境。

2.3 变性梯度凝胶电泳技术

这项技术归属于电泳技术领域中，主要是对DNA进行检测。通过DGGE技术能够更加透彻地分析活性污泥，关注微生物的DNA。之后，实行PCR扩增方式，运用的物体是16SrDNA，在增殖过程中，形成了细菌16SrDNA，其碱基长度是一样的。把握变性梯度凝胶电泳技术的关键和核心，就会让PCR产物拥有分解的机会，之后对电泳条带准确定位，让微生物的具体种类得以把握和明确的体现。这是从根本上进行微生物多样性准确判定的关键。结合当前的具体情况，变性梯度凝胶电泳技术发展逐渐趋于成熟，在很多领域都获得了运用。而且，将其运用到微生物多样性和群落实际形态检测上发挥出了实际价值和作用。通过性质的转变，对废水处理过程中所存在的细菌进行合理的判定和明确指出。拥有了微生物分析技术作为重要细菌转化和处理的关键模式，实现废水产物的合理处理和分解，让废水处理开展变得高效。

3 结语

新型微生物生态肥含无机肥、有机质、有益微生物菌等，既能促进作物生长，又可达到有效防控土传病害、修复改良土壤、减少化肥使用量、减轻因过量使用化肥引起的面源环境污染等问题。新型微生物生态肥中添加了枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌，不仅能够提高土壤肥力，促进农作物生长，改善农作物品质，而且具有拮抗病原菌、防病壮菌、防控土传病害的作用，能修复改良土壤，培肥地力，提升植物抗逆能力。