微生物共代谢处理印染废水研究进展

微生物共代谢处理印染废水研究进展
利用微生物共代谢降解有机污染物因其高效性和独特性而受到广泛地关注，但是目前实验室研究主要以好氧共代谢和厌氧共代谢研究为主，对于兼性微生物共代谢作用及其机制研究较少。本文综合介绍了好氧微生物、厌氧微生物以及兼性微生物共代谢处理印染废水中难降解污染物的情况，着重回顾了国内外兼性微生物共代谢处理印染废水的研究进展。
综合分析文献结果表明，在兼氧条件下，只要提供适合的共代谢基质，兼性微生物可以对多种不同类型的染料、助剂等进行有效地降解，同时兼性微生物共代谢具有不需要大量能源动力，不产生大量臭气物质等优点。分析认为今后可加强兼性微生物共代谢相关机理研究，进一步提高兼性微生物共代谢处理污染物的效率，促使其深入发展。
*后展望了兼性微生物共代谢技术机理的研究方向，以期筛选出菌群中优势功能菌种，进行蛋白质差异表达、蛋白质组学方面的研究，并不断优化印染废水污染物共代谢处理微生物群落结构比例来促进功能菌群的处理效果，为今后解决印染废水生物治理问题提供更多借鉴和参考。
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近年来，随着我国经济和纺织行业的迅猛发展，印染废水的排放量日益增多。2013年《中国环境统计年报》中显示，在调查统计的41个工业行业中，纺织业的废水排放量位于第三位，年排放量约为21.5亿吨，化学需氧量排放量（COD）和氨氮排放量则分别位于第四位和第三位。
印染废水水质复杂，各种人工合成的染料（偶氮染料、蒽醌染料、靛类染料、芳香甲烷染料等）、聚乙烯醇（PVA）浆料、助剂（表面活性剂）的加入使得其具有以下几个特点：色度大、有机物含量高、COD变化大、碱性大、可生化性较差、水温水量变化大等[1]。
因此，印染废水一直是公认的难处理的废水之一。未经有效处理的印染废水不仅污染了水体，加剧了我国水资源短缺的形势，其生物毒性和三致作用（致畸、致癌、致突变作用）也严重危害了人体健康。目前，处理印染废水主要有物理法、化学法和生物法。生物法因其处理成本低廉、产泥量少、对环境产生的二次污染小、不需特殊设备，具有较好的经济效应和环境效应等，而得以广泛应用。
而共代谢作为微生物的一种重要代谢机制，在生物法处理印染废水方面具有重大的意义。目前实验室研究多以好氧共代谢和厌氧共代谢为主，而对于兼性微生物共代谢及其机制研究较少。
本文将从好氧微生物、厌氧微生物、兼性厌氧微生物通过共代谢方式处理印染废水方面进行综合介绍，着重介绍国内外兼性微生物共代谢处理印染废水的研究进展情况，并展望兼性微生物共代谢技术的研究方向。
多种微生物具有共代谢功能，能利用多种多样的基质进行共代谢。如蜡状芽孢杆菌能够以葡萄糖作为共代谢基质降解多环芳烃（荧蒽、蒽、菲、苯并[a]芘）；恶臭假单胞菌能以甲苯为共代谢基质好氧共代谢三氯乙烯（TCE）。
1共代谢简介
早期研究发现甲烷假单胞菌能够在生长基质存在时对非生长基质进行氧化，这一现象*早由LEADBETTER和FOSTER[2]于1959年研究时提出。他们通过研究发现，产甲烷菌能够将乙烷氧化生成乙醇和乙醛，但在氧化的过程中不能利用乙烷作为生长基质，将这一现象称作共氧化。
随后，JENSEN[3]对其内涵进行了扩展，称之为共代谢。共代谢是指微生物利用一种容易降解的物质作为支持生长的营养基质，而同时降解另一种物质，通常后一种物质的降解不支持微生物的生长。
微生物共代谢作用广泛地应用于印染废水处理过程中，而影响其作用的因素主要包括生长基质的类型、生长基质的投加剂量、污染物代谢中间产物的投加、污染物结构类似物的投加、营养物质的投加以及环境因素等[4]，分析这些影响因素可以在一定程度上提高共代谢脱色降解染料、助剂、浆料等典型难降解污染物的效率。
此外，微生物共代谢技术还广泛应用于土壤修复[5]、地下水修复[6]等环境污染领域。表1汇总了目前一些实验研究中常见的具有共代谢功能的微生物及其降解功能、共代谢基质等。