科技慎報開發(fā)與經(jīng)濟SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2007年第17卷第10期文章編號:1005- 6033(2007)10-0128 02收稿日:2006-11-22 .微生物在污水處理中的應(yīng)用喬建強,王增長,董潔(太原理工大學,山西太原,030024)摘要:介紹了微生物在污水處理中的指示作用以及對污水中的有機和無機物質(zhì)的去除作用。關(guān)鍵詞:微生物;細菌;污水處理中圖分類號:X703文獻標識碼:A在我們生存的環(huán)境中,微生物無時不有,無處不在。而且微生物具有( 10)過量的輪蟲出現(xiàn)，則是污泥要膨脹的預(yù)兆”。體積小.表面積大.繁殖力驚人等特點能不斷與周圍環(huán)境快速進行物質(zhì)3微生物對不含 氮有機物質(zhì)的分解交換。污水具備微生物生長和繁殖的條件,因而微生物能從污水中獲取養(yǎng)分,同時降解和利用有害物質(zhì),從而使污水得到凈化。由此可見,微生物3.1 纖維素的轉(zhuǎn)化可在污水凈化和治理中得到廣“泛應(yīng)用,造福人類。隨著人類自身的發(fā)展。纖維素隸屬于碳水化合物。碳水化合物是由碳、氫和氧3種元素所我們對微生物的認識也更加科學和量化。運用微生物基因組學、遺傳工組成,它是動植物能量的主要來源。含碳水化合物的工業(yè)廢水主要來自程和現(xiàn)代分子生物學技術(shù)定向構(gòu)建目的微生物使之更加適合人類的需食品造紙、紡織、醫(yī)藥等工業(yè)企業(yè)。在生活污水中,碳水化合物是不含氮求。在水污染日益嚴重的今天微生物將是我們凈化自身生存空間的重有機物質(zhì)的主要成分,其含量約占污水中有機物總量的40%- 50%。要武器;尤其是在城市污水處理系統(tǒng)中，定向構(gòu)建的基因工程菌將發(fā)揮自然界中,大部分微生物能夠分解葡萄糖,而只有-些特殊的微生出它巨大的潛力"。物才能分解纖維素，其中以霉茜和細菌研究較多。主要有纖維黏菌、生孢1我國水污染的現(xiàn)狀纖維黏菌、纖維桿菌、纖維弧菌鏈攆菌毛殼霉芽枝霉、鐮刀霉、青霉和木霉等。隨著我國城鎮(zhèn)化速度的加快,城市生活污水的比例高達70%以上。3.2 淀粉的轉(zhuǎn)化人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生的污水主要含一些無毒有機物,如糖類、淀粉、油脂、淀粉質(zhì)的原料(如米、高粱等)常用來做酒，而純淀粉在工業(yè)上廣泛蛋白質(zhì)和尿素等其中含氮磷等植物營養(yǎng)元素較高。在-定的時間和空應(yīng)用,如在紡織工業(yè)中用于上漿印染工業(yè)中用于調(diào)制印花漿料等,因此間范圍內(nèi),這些污染物質(zhì)大量排人天然水體并超過水體的自凈能力,導在紡織、印染等工業(yè)廢水中含有淀粉。淀粉在微生物作用下先形成葡萄致水體高營養(yǎng)化。進入水體的各種有機物使需氧菌大量繁殖,消耗溶解糖,參與的微生物主要有曲霉根霉等輯菌。葡萄糖的分解則可由另外- .氟;也使得藻類及其他水生植物異常繁殖,引起水體透明度降低溶解氧些微生物如細菌和酵母菌來完成。減少直至為零。此時,需氧菌死亡,厭氧菌大量繁殖繼而分解,產(chǎn)生硫化3.3 脂肪的轉(zhuǎn)化氫.硫酸等物質(zhì),使水質(zhì)惡化、水體的功能退化、生態(tài)結(jié)構(gòu)破壞,這將會對脂肪也是由碳、氫、氧幾種元素所構(gòu)成，它的來源主要是動植物體。我們所生存的環(huán)境產(chǎn)生長遠的、無法估計的影響。所以,加強城市污水處通常把來自動物體的稱作脂肪,來自植物體的稱作油脂。洗毛、肉類加工理,對于保障城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要的杜會意義和經(jīng)濟意義。等工業(yè)廢水和生活污水中都含有油脂。脂肪是比較穩(wěn)定的有機物質(zhì),但也能被某些微生物分解,其中最活2微生物在活性污泥法調(diào)試過程中的指示作用躍的有熒光桿菌、綠膿桿菌和靈桿菌等;此外,有些放線菌和分枝桿菌以微生物在調(diào)試過程中起著很重要的指示作用。通過鏡檢,根據(jù)活性及真菌中的青霉和乳霉等也有分解脂肪的能力,它們從中取得營養(yǎng)物質(zhì)污泥中的微生物可以發(fā)現(xiàn)該活性污泥的好與差,其指示作用有:和能量。(1)著生的緣毛目種類多時,處理效果良好,出水BOD,和濁度低。如3.4 芳香族化合物的轉(zhuǎn)化小口鐘蟲、八鐘蟲溝鐘蟲、褶鐘蟲瓶累枝蟲、微盤蓋蟲、獨縮蟲這些緣芳香族化合物也可被微生物分解。芳香族化合物都是六碳環(huán)(苯)的毛目的種類都固定在絮狀物上,并隨之而翻動,其中還夾雜-些爬行的銜生物,其中酚類化合物是比較重要的一種。酚類化合物存在于煉焦石棲纖蟲、游仆蟲、尖毛蟲、卑氣管葉蟲等,說明該活性污泥是優(yōu)質(zhì)而成熟油煤氣等多種工業(yè)的生產(chǎn)廢水中。酚對于微生物有一定的毒害作用,但在適當?shù)臈l件下仍能被微生物分解破壞。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在污水.糞便和的活性污泥。(2)小口鐘蟲在生活污水和工業(yè)廢水處理很好時往往就是優(yōu)勢菌土壤中存在著能分解酚類物質(zhì)的細菌，它們在有氧情況下可氧化酚類物,分解成CO;和水。種。(3)如果大量鞭毛蟲出現(xiàn),而著生的緣毛目種類很少時.表明凈化作3.5烴類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化烴類物質(zhì)也能被微生物氧化分解,引起甲烷氧化的有甲烷基毛桿菌。用較差。(4)大量的、自由游泳的纖毛蟲出現(xiàn),指示凈化作用不太好,出水濁4微生物對含 氮有機物質(zhì)的分解度上升。(5 )若主要出現(xiàn)有柄纖毛蟲,如鐘蟲、累枝蟲、蓋蟲、輪蟲、寡毛類時，中國煤化工白質(zhì)、氨基酸、尿素、胺則水質(zhì)澄清良好,出水清澈透明.酚類去除率在90%以上。類.膀的氮主要是以氨離子或尿素(6)根足蟲的大量出現(xiàn)往往是污泥中毒的表現(xiàn)。的形式HC N M H Go%是更為復(fù)雜的有機化合(7)在生活污水處理中若有累枝蟲大量出現(xiàn),則是污泥膨脹解絮的物,包括蛋白質(zhì)和氨基酸。征兆。4.1 蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化(8)在印染廢水中,累枝蟲則常作為污泥正?；蚋纳频闹甘旧铩５鞍踪|(zhì)的轉(zhuǎn)化分3步:第一步氨化作用,蛋白質(zhì)生物化學變化的第(9 )在石油廢水處理中,鐘蟲出現(xiàn)是理想的效果。一步是水解,能產(chǎn)生蛋白酶的微生物,可以把蛋白質(zhì)逐漸水解成簡單的128科技情報開發(fā)與經(jīng)濟SCI- TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2007年第17卷第10期文章編號:1005- 6033<2007)10-0129-03收稿日期:006-09-07生命科學及其相關(guān)學科的研究(十)孫毅(信陽師范學院生命科學學院,河南信陽,464000)摘要:簡要介紹了轉(zhuǎn)基因樹 、人造核酸、活菌生物凈水劑、棉花害蟲生態(tài)治理體系、蛋白質(zhì)阻止癌細胞生長以及世界上第一頭人工牦牛技術(shù)開發(fā)的進展和產(chǎn)生的效益。.關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)基因樹;人造核酸;人工牦牛中團分類號:Q1-0文獻標識碼:A楊樹的遺傳特性已經(jīng)被破譯出來,他們借助土壤細菌,陌生基因能輕易1具有廣闊發(fā) 展前景和良好經(jīng)濟效益的轉(zhuǎn)基因樹地進入,使楊樹在s年內(nèi)就能長到可利用的高度。然而,這種基因工程樹轉(zhuǎn)基因樹是當代生命科學研究必然會涉及的一一個領(lǐng)城,它是基因工長到6-10年才會開花，因此，在花粉傳播造成基因擴散的危險出現(xiàn)之程,特別是基因重組技術(shù)發(fā)展帶來的可預(yù)測的一一個應(yīng)用前景廣、經(jīng)濟效前,轉(zhuǎn)基因楊樹種植園已將楊樹砍伐掉。特別應(yīng)指出的是,紙張生產(chǎn)商對益佳的成果。美國和加拿大科學家在培育轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的基礎(chǔ)上,研究運用基因工程楊樹感興趣，他們在造紙時,至今仍多用針葉樹做原料。因成功了林業(yè)裁培領(lǐng)城的新的基因工程樹項目。其方法是,將取自細菌與為針葉樹具有對造紙最重要的長纖維，但也含有大量必須使用有毒、污動植物的特殊功能基因重組到樹木細胞的DNA片段中，培育出了多種染環(huán)境的化學藥劑才能去除的木質(zhì)素，而楊樹的纖維雖然比針葉樹短，基因工程樹。如美國科學工作者把抗痘病基因轉(zhuǎn)導到李樹的基因片段但楊木中木質(zhì)素更易清除。當代， 基因工程楊樹已經(jīng)影響到了其纖維長中,有效地防止了成熟李子受損變形;加拿大的科學家則培育出了轉(zhuǎn)基度的變化。這樣,轉(zhuǎn)基因楊樹便成為生產(chǎn)環(huán)保、優(yōu)質(zhì)紙張的比較理想的原因蘋果,這種重組基因工程蘋果樹,可收獲到優(yōu)良性狀的蘋果,其果實不料。據(jù)報道，美國的18個州試種了50多種既可抗病蟲害,又可提高果但松脆味甜,而且切開后長時間不會產(chǎn)生褐變，既好吃又好看。美國的科質(zhì)的轉(zhuǎn)基因果樹,品種包括蘋果、葡萄柚梨李子、柿子和胡桃。學工作者在功能基因開發(fā)的基礎(chǔ)上還把有特殊功能的基因?qū)藯顦涞膶＜覀冊谠u審這項生命科學的研究新成果時指出，加快開發(fā)轉(zhuǎn)基因基因片段中,以弱化木質(zhì)素,強化纖維素,培育出了含有強度高、纖維更樹,取代生長緩慢的普通樹種,是快速增產(chǎn)木材、充裕造紙原料和木制長的新型木質(zhì)纖維的速生楊樹,不僅更適于造紙，而且不會產(chǎn)生含毒副品、提高鮮果產(chǎn)量的有效途徑。轉(zhuǎn)基因樹的生長實踐已經(jīng)顯示,其單位面產(chǎn)品,大幅度減少了對工廠周圍水源的污染。德國的科學工作者托馬斯.泰希曼在德國蓋森海姆舉行的一次主題積收獲的木材量比普通樹種高1倍。這項成果無疑也是運用現(xiàn)代生物技為“新一代原料”的專業(yè)會議上指出,他們對楊樹的研究進展最為突出。術(shù)快速定向育種成功的一個例證,它豐富和發(fā)展了生命科學理論。產(chǎn)物,最后形成氨基酸。參與氨化作用的細菌稱為氨化細菌,在自然界化氫成硫磺顆粒貯存于細胞內(nèi),當環(huán)境中缺乏硫化氫時,則細胞內(nèi)的硫中,它們的種類很多,主要有好氧性的熒光假單胞菌和靈桿菌,兼性的變磺顆粒繼續(xù)被氧化而成硫酸。在硫磺細菌中,根據(jù)有無顏色又可分為兩形桿菌和厭氧的腐敗梭菌等。除細菌外,有些真菌在有氧條件下也能分群一群是無色的,所謂無色硫磺細菌,如貝日阿托氏菌、發(fā)碗菌等;另一解蛋白質(zhì),但產(chǎn)生氨的能力則很不一致,有的比較活躍,不過大部分真菌群具有菌紫色,稱為紫色硫磺菌,如紫硫菌、八達碗菌等。硫化細菌主要在分解蛋白質(zhì)過程中只能產(chǎn)生少量氨。第二步硝化作用,氨和硫化氫的有排硫桿菌、氧化硫桿菌和脫氮硫桿菌,它們除脫氮硫桿菌外部是好氧進一步轉(zhuǎn)化都需要氧氣。氨在硝化細菌的呼吸過程中先氧化成亞硝酸再性的。排硫桿菌能氧化硫化氫或硫代硫酸鹽為硫酸,同時形成硫,積留于氧化成硝酸。在此過程中,硝化細菌獲得了生活所需的能量。這種由氨氧細胞體外,這同硫磺細菌具有顯著的差別。氧化硫桿菌能氧化硫或硫代化成硝酸的過程稱為硝化作用。亞硝酸細菌負責將氨氧化為亞硝酸,硝硫酸鹽為硫酸脫氮硫桿菌在缺氧情況下能利用還原硝酸時獲得的氧化酸細菌則負責將亞硝酸氧化為硝酸。硝化作用的進行除必須有氧和氨的硫或硫代硫酸鹽生成硫酸。存在外,還要有細菌生活所衢的營養(yǎng),需要某些堿性物質(zhì)來中和所產(chǎn)生,.2 磷的轉(zhuǎn)化的亞硝酸和硝酸，而有機物質(zhì)是不必要的。第三步反硝化作用,硝酸鹽在磷的轉(zhuǎn)化較為簡單。無機磷酸鹽可借微生物分解有機物所產(chǎn)生的有缺氧的情況下可被厭氧菌作用而還原成亞硝酸鹽和氮氣等,這一過程稱機酸和二氧化碳,或由于硝化細菌及硫化細菌所形成的硝酸和硫酸的作為反硝化。參與反硝化作用的細菌叫反硝化細菌,它們的種類很多,多數(shù)用轉(zhuǎn)化成可溶性磷鹽。有機磷化物在有氧條件下也可被很多微生物,如是異養(yǎng)并兼性的,如反硝化桿菌熒光假單胞菌等,它們在厭氧條件下利解磷大芽孢桿菌蠟質(zhì)芽孢桿菌、霉狀芽孢桿菌等分解產(chǎn)生磷酸,從而形用硝酸中的氧來氧化有機物,借以獲得能量。但反硝化細菌也有自養(yǎng)的，成磷酸鹽。在缺氧的條件下,磷酸鹽可以因梭狀芽孢桿菌.大腸桿菌等微如反硝化桿菌可以利用硝酸鹽中的氧把碗氧化成硫酸,并將所得到的能生物的作用而被還原。量用來同化二氧化碳。5.3鐵的轉(zhuǎn)化2尿素的轉(zhuǎn)化一般來說，在堿性環(huán)境中溶于水中的鐵量很少,而在酸性環(huán)境中則尿素的分解過程很簡單,先由尿素酶把尿素水解成碳酸銨,后者很有較多游離的鐵。微生物對鐵的轉(zhuǎn)化方式有氧化還原以及有機鐵的溶不穩(wěn)定，易分解成氨、二氧化碳和水。引起尿素水解的細菌稱尿素細菌，解或中國煤化工尿素細菌可分成球狀與桿狀兩大類。-般說,它們都是好氧的,但對氧的需要量不大,并且有若干菌種即使在無氧條件下也能生長。YHCNMHG微生物種類繁多、分布廣泛資源豐富.是人類最寶貴最具開發(fā)潛5無機元素的轉(zhuǎn)化力的資源庫。微生物由于其代謝的多樣性幾乎能降解或轉(zhuǎn)化環(huán)境中存在5.1硫的轉(zhuǎn)化.的各種天然物質(zhì),特別是有機物。微生物在污水處理中擔當了不可替代硫化作用主要是由硫磺細茵和硫化細菌引起的。硫磺細菌能氧化硫的角色。(下轉(zhuǎn)第137頁)129田冰,張軍海 邢臺市西部山區(qū)土地生態(tài)環(huán)境保護與整治本刊E- mibjb@nail.xnfonet科技研討定土地利用的最優(yōu)方案。(1)嚴格控制人口增長,保護耕地,控制非農(nóng)建設(shè)用地。在土地粗放2.1.3生態(tài) 與經(jīng)濟和社會效益兼顧的原則經(jīng)營的條件下,人口和糧食、能源的矛盾日益尖銳,對環(huán)境造成了很大的土地生態(tài)環(huán)境整治的根本自的是為了合理利用土地資源,其最終目壓力,造成土地生態(tài)環(huán)境惡性循環(huán)，控制人口增長是關(guān)系到土地生態(tài)環(huán)標就是獲取生態(tài)經(jīng)濟和社會三大效益的有機統(tǒng)-的最佳綜合效益。在境整治的關(guān)鍵。這三大效益中,生態(tài)效益處于基礎(chǔ)地位,關(guān)系到人類社會發(fā)展的根本利(2)調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)。土地利用結(jié)構(gòu)不合理是導致山地生態(tài)失調(diào)益;經(jīng)濟利益則處于核心地位,不提高經(jīng)濟效益就不可能促進各業(yè)生產(chǎn)的直接原因。因此應(yīng)該加強土地資源的規(guī)劃管理,逐步調(diào)螫農(nóng)林牧用地和經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展,也難以進行生態(tài)建設(shè);社會效益則具有決定性結(jié)構(gòu)和作物布局,因地制宜地退耕還林還牧,控制水土流失。的作用,一切土地開發(fā)利用活動都是為了滿足人類社會的需要。從根本(3)加強林草建設(shè),保護植物資源。林草植被覆蓋率是土地系統(tǒng)環(huán)境上講,生態(tài)、社會、經(jīng)濟三大效益是-致的，但是在- -定 條件下也還有矛質(zhì)量的重要指標，也是影響土地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素。通過法律、盾,因此在土地生態(tài)環(huán)境整治中,應(yīng)當正確地運用生態(tài)經(jīng)濟規(guī)律去分析行政和教育手段,嚴格保護草場、森林等植被資源,大力推進人工種草造處理:土地活動中的生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟效益的辯證統(tǒng)-關(guān)系,做到林,加速土地綠化,使土地生態(tài)環(huán)境朝著良性軌道發(fā)展。三大效益兼顧、協(xié)調(diào)和統(tǒng)-。參考文獻2.2整治措施[1]劉惠清, 許嘉巍，卜兆君.長春城市土地生態(tài)區(qū)的生態(tài)建設(shè)[J].地理基于以上基本原則,根據(jù)該區(qū)的基本特點,認為:本區(qū)面積大,耕地研究,199,18(3):267-272.少,山高坡陡,石厚土薄,氣溫較低,適宜林草發(fā)育。由于現(xiàn)在局部地區(qū)還[2] 楊子生.論土地生態(tài)規(guī)劃設(shè)計[J]. 云南大學學報:自然科學版，存在亂砍樹木.陡坡開荒現(xiàn)象,水土流失嚴重,草場經(jīng)營粗放,因此本區(qū)2002,24(2);114-124.土地的生態(tài)建設(shè),應(yīng)以發(fā)展林業(yè)為重點,應(yīng)大片種植水源涵養(yǎng)林、水土保[3]錢金平河北省 可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展中土地生態(tài)環(huán)境約束及對策[J].中持林,使防護林的面積占有林地總面積的70%以上。在條件好的地方,如國人口、資源與環(huán)境,2001,11(2):94-96.坡緩、土層厚的山腳及河灘地,要發(fā)展經(jīng)濟林和用材林。在坡度較大、土[4]李龍城山西土地生態(tài)環(huán)境持續(xù)整治 與保護總體戰(zhàn)略研究[J].山西層薄的地區(qū),應(yīng)封山育草,加強流城的綜合治理,使森林覆蓋率達到70%科技,2002(2):6-9.以上,做到暴雨無洪水、旱時水長流，起到涵養(yǎng)水的天然水庫作用。[5]吳次芳,丁 敏.城市土地生態(tài)規(guī)劃探悉一以杭州市為例[]生態(tài)經(jīng)濟，196(5):41-43.3對策和建議[6]杜春利.河北 省太行山區(qū)水土流失及其防治對策[J].中國水土保持, 1995(9):5-7. .(責任編輯:張紅)由于人口增長和經(jīng)濟發(fā)展的壓力,邢臺市西部山區(qū)土地利用仍不合理，植被遭受嚴重破壞,生態(tài)環(huán)境不斷惡化,水土流失尤為嚴重,經(jīng)濟發(fā)第- -作者簡介:田冰,女 ,1973年1勝,1996年畢業(yè)于河北農(nóng)業(yè)展緩慢,難以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。不合理的土地利用導致地表覆蓋變化,從大學,現(xiàn)為中國科學院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所2005級博士研究生,講而引起生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，而生態(tài)環(huán)境惡化又制約著經(jīng)濟的進一步發(fā)師,河北師范大學資源與環(huán)境科學學院,河北省石家莊市裕華東路139號，展。為了實現(xiàn)土地的可持續(xù)利用,需加快建立和完善相應(yīng)的科學管理措050016.施和法規(guī)。The Land Ecological Environmental Protection and Treatmentin Western Mountain Area of Xingtai CityTIAN Bing, ZHANG Jun-haiABSTRACT: Through analyzing on the present situation of the land utilization, this paper expounds the problem of landecological environment in western mountain area of Xingtai City, and advances some principles and measures for theecological environmental treatment of land.KEY WORDS: land ecology; soil and water loss; land ecological environmental improvement; sustainable development(上接第129頁)ihobeillus froridansn[J]JEnvirn Technol,2003,24 (11):1413-1423.[4] LOMBARDIA T, GARCIA J R,M0ZETO A A. Bioleaching of metals[1] 羅婭君 .趙仕林,朱明,等微生物在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用[J].四from anaerobie sewage sludge: efctse of total solids, leaching microorganism,川環(huán)境,2001 ,20(3):41-44.and energy source [J]Environ Sci Healh Part A Tox Hazard Subst Environ[2]顧夏聲 ,李獻文.水處理微生物學基礎(chǔ)[ M].北京:中國建筑工業(yè)出Eng, 2001 ,36(5):793- 861.(責任編輯:胡建平)版社，1987:81-94.[3] DROGUIP, PICHER s, MERCIER G, et al. Bioleaching kineic of a第一作者簡介:喬建強,男,1979年6勝,現(xiàn)為太原理工大學2004pyite mining residue using organic wastes 8 culture nedia for Acid級在讀碩士研究生,山西省太原市,030024.The Application of the Microorganism in the Sewaoe Prncessing中國煤化工QIAO Jian-qiang, WANG Zeng-MHCNMHGABSTRACT: This paper introduces the indicating function of the microorganism in sewage processing and the removingfunction on the organic and inorganic substances.KEY WORDS: microorganism; bacterium; sewage processing137