微生物在环境保护中的应用3.0

微生物在环境保护中的应用学院：白酒学院专业：酿酒工程姓名：邓东：学号：141210116摘要：随着生物科技的发展和现在社会的环保要求日益强烈,人类越发重视利用微生物在处理环境污染物和环境监测等方面的应用，并取得了不少的成果。本文对当前人类环境现状和环境保护中所面临的各种问题做了简要的分析，并从废水、废气、固体废弃物处理及环境监测等几个方面介绍了微生物在环境保护中的应用和研究进展，分析了生物处理工艺的特点及优越性，展望了生物技术未来的发展方向和前景。关键词：微生物;环境保护;应用近年来，随着工业的高度发展、人口的急剧增长，人类在生产和生活劳动中产生的大量废弃物，如生活垃圾、工业生产形成的“三废”（废水、废弃、废渣）、农业生产中大量使用的化肥、农药等，进入人类赖以生存的环境，造成对生态系统的压力，当超过一定限度时，生态系统的结构与功能受到破坏，导致生态环境恶化与失衡，从而给人类自身带来严重危害。当前，如何提高人类对保护和合理利用自然资源的认识，防止自然环境受到污染和破坏；加强对受到污染和破坏的环境的综合治理；协调好人类与环境的关系，保障经济社会的持续发展都是环境保护进程中面临的非常现实的问题。通过对生态的研究，我们知道，微生物在地球生态系统物质循环过程中充当分解者的角色，起着“天然环境卫士”的作用。而且微生物种类繁多，分布广泛，资源丰富，是人类最宝贵、最具开发潜力的资源库。在污染物的降解转化、资源的再生利用、无公害产品的生产开发、生态保护等方面微生物都能发挥重要作用。此外，由于环境污染物一般来讲性质相对稳定，难于用物理或化学方法将其进行无害化处理，而生物过程是以酶促反应为基础，反应过程是常温常压和接近中性的条件下进行的，这与物理、化学法相比，利用微生物处理环境污染物具有投资省，费用少，耗能低，效果好，过程稳定，操作简便的优点，更重要的是可基本达到无害化。因此，最大限度地利用微生物所具有的净化环境的作用,无疑对环境保护具有重要意义。1微生物对污染物的降解与转化人类在生产与生活中常常会释放到水体、大气和土壤各种各样的污染物，造成对环境和人类自身不利的影响，这些物质包括农药、污泥、烃类、合成聚合物、重金属及放射性物质等。总体上可分为无毒和有毒两大类，前者如纤维素、淀粉、后者如苯酚、多氯联苯、氰化物、重金属等。各种污染物对人类的危害有的短时间内直接表现出来，而有的则具有长期性和积累的特点。微生物在自然界分布广泛，具有遗传多样性和代谢类型多样性，因此释放于环境中的几乎所有的有机物都能被微生物降解与转化。同时，微生物具有个体小、繁殖快、易变异和适应力强的特点。微生物可以通过形成诱导酶、产生新的突变体和产生新的酶系、与其他微生物进行共代谢、获得降解性质粒等多种途径实现对污染物的分解和转化。2化学农药的微生物降解化学农药包括各种人工合成的除草剂、杀虫剂、杀菌剂等化学药物，目前生产中使用的农药主要是有机氯、有机磷、有机硫农药。大部分的农药会在土壤中残留，吸附于土壤，并以空气、地表水扩散至更远的范围，从而对生态系统中的动植物、微生物以及人类自身造成影响。农药在土壤中残留的时间除与土壤和气候有关外，更主要的是决定于药物本身的性质与结构，例如一般有机氯农药的残留时间长，有机磷农药的残留时间段，因此有机氯农药残害性更大。实验表明，环境中农药的清除主要是靠细菌、放线菌、真菌等微生物的降解作用。例如DDT（二氯二苯三氯乙烷）可以被芽孢杆菌属、棒杆菌属、诺卡菌属的一些种类降解，五氯硝基苯可以被链霉菌属、诺卡菌属的一些和总类降解，敌百虫可被曲霉、青霉等真菌降解。微生物降解农药主要通过脱卤作用、脱烃作用，对酚、胺、脂的水解作用、氧化作用、还原作用以及环裂解、缩合等方式把化学农药的分子结构改变而达到的。微生物降解化学农药可分为两种类型，一种是将农药作为碳源或氮源直接利用，这种情况下农药很快被微生物降解，另一种是通过共代谢作用降解。例如氟乐灵（三氟-2,6-二硝基-N,N-二丙基-4-三氟甲苯胺）是一种除草剂，可被一些曲霉作为唯一碳源。六六六是一种难以被降解的农药，直肠梭菌在有蛋白胨存在时可降解丙体六六六，由于微生物不能直接从共代谢农药中获得能量和碳源，其降解速度很慢。3烃类化合物的微生物降解烃类是相对分子质量为16-1000的碳氢化合物，包括烷烃、烯烃、炔烃、脂环烃。存在状态有气体（甲烷、乙烷、乙炔、乙烯等）、挥发性液体（汽油、苯）和固体(蜡）。烃是石油产品的主要组成成分。随着石油的开采、运输、加工和利用，由于各种污染导致烃类物质进入水体、土壤和大气，因此，污染土壤和水体的生态修复成为人们研究的重点，而在众多的石油污染重，烃是最常见的污染源。在这些污染物中，短链烃容易挥发，对环境影响较小，中链烃易于被环境中的微生物降解，不会造成长期的危害，而长链烃常温下通常处于固态，生物可利用性差，故对环境的危害是持久的。微生物对烃类的降解主要是在加氧酶的催化作用下，将分子氧参入到基质中形成含氧的中间产物，然后转化为其他物质参与代谢过程。4微生物与污水处理水源的污染对环境和人类自身造成的危害最大，因此，工业和生活污水在排放前需要进行净化处理，达到国家规定的标准后才能排放或供生产与生活实用。工业废水种类较多，如发酵、制药、印染、造纸、塑料、电镀、冶炼及炼焦等，其成分差异很大。因此，不同的废水采用的处理方法会有差异，总的可分为物理法、化学法和生物法，实际中往往是多种方法的结合。对于生活污水、发酵废水等含有机物废水应用最广的是生物法，但对于冶炼、电镀等含金属离子的特种废水则不适于微生物方法去除。污水处理一般可分为三级。一级处理又称为预处理，是通过格栅过滤等措施出去粗固体。二级处理为常规处理，可通过物理、化学、生物等不同方法出去可溶性有机物。三级处理又称为高级处理，主要是出去氮、磷和其他无机物以及消毒等。微生物对废水处理是指微生物征程的代谢过程对废水中各种污染物进行迁移和转化，使废水得到净化的过程。微生物在常规条件下经过酶催化即完成，因此，处理费用低廉，微生物具有来源广，易培养，繁殖快，对环境适应性强和易事先变异等特性，能适应各种各样的废水，处理水质范围特别广。5微生物在大气污染治理中应用随着现代工业的迅速发展，人类向大气中排放大量有毒有害的气体，对环境造成了严重污染。利用物理化学方法处理废弃虽然处理效果较好，但要求高温高压条件，需要大量的催化剂和其他化学药剂，而且严重腐蚀设备，并可使废弃得到降解和转化。同成规的废弃处理方法相比，微生物法以其处理效果好、设备简单、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点，逐渐应用于空气污染控制中。6煤炭中硫的脱除煤炭是我国最主要的一次性能源，约占我国能源消耗量的70％。煤炭中通常含有0．25％-7％的硫，在燃烧过程中生成的S02随烟道气排入大气，造成酸雨。2000年预计我国一次性能源消耗量将超过12亿吨，S02排放量将超过3822万吨。目前可以进入工业化的技术多为物理方法和化学方法，虽然处理效果好，但成本较高，存在二次污染。利用微生物脱硫与化学和物理方法脱硫相比具有投资少、运行成本低、能耗少、可有效减少环境污染等优点。微生物脱硫技术的研究主要集中在以下几个方面，即煤炭脱硫、烟道气脱硫及生产废气脱硫。7二氧化碳的微生物固定由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气。随着大气中CO2等增温物质的增多，使得能够更多地阻挡地面和近地气层向宇宙空间的长波辐射能量支出，从而使地球气候变暖，由此而带来的负面影晌，就是偏热带和温带的旱、涝灾害发生频繁，以及冰山熔化，海平面上升，沿海三角洲被淹没。光能和化能自养生物把大气中的二氧化碳固定为有机碳——活细胞的组分。然后，一部分有机碳通过食物链在生态系中转移。综上所述，现在生物技术是环境保护广泛应用和十分重要的技术，其在污水的生物净化、工业清洁生产、工业废弃物、城市生活垃圾的处理、有毒有害物质的降解、废物资源化、环境生物监测、环境修复和污染严重的工业企业的清洁生产等方面发挥着重要的作用。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，市场对微生物保护环境的技术需求也将会越来越广泛，且随着现代生物技术的不断发展，在未来的社会发展中，运用现代生物技术预防和治理环境污染，改善生态环境具有巨大的潜力和优势。参考文献:[1]王建龙,文湘华.现代环境生物技术[J].清华大学出版社,2001.5[2]于忠民.污水生物处理应用微生物研究与进展[J].污染防治技术,1998,11(4):246[3]林鑫,胡莜敏,李洪林.微生物技术在环境保护中的应用[J].东北大学出版社,2006,6[4]龚莉萍.微生物在环境保护中的应用现状及发展趋势.环境科学,2001,23(2):71-74[5]罗先群等.利用生物技术处理城市生活垃圾的研究.辽宁城乡环境科技,1999,20(3):33-35[6]陶有胜.微生物法在空气污染控制中的应用[J].环境科学动态,1995(3):9[7]谢炜平,马军营.微生物在煤炭脱硫中的应用[J].信阳农业高等专科学校学报.1998,8(3):61-62[8]陈玉成.污染土壤生物修复工程[J].化学工业出版社,2003:17-30[9]张本兰.有机磷农药(乐果)生产废水的生化处理新技术[J].环境科学进展,1994,2(2):12-17