霉菌在环境工程中的应用
摘要：本文从霉菌结构特性着手，研究了其在环境工程中的应用。因霉菌的丝状结构和含几丁质的细胞壁结构使其在污水处理中有独特的应用，用其处理含高色度的污水有显著的除色能力，并且对某些重金属离子有吸附处理效果。霉菌温度适应范围广，适合于在偏酸性的环境中生存，代谢产物含有乳酸，经过驯化可以用来处理造纸污水，能显著的降低碱度。
1、 菌概述：
霉菌在自然界分布相当广泛，无所不在，而且种类和数量惊人。在自然界中，霉菌是各种复杂有机物，尤其是数量最大的纤维素、半纤维素和木质素的主要分解菌。一般情况下，霉菌在潮湿的环境中易于生长，特别是在偏酸性的环境中。霉菌可以用来生产各种传统食品，如酿制酱、制曲等。在近代发酵工业中利用霉菌产生酒精有机酸，抗生素、酶制剂、维生素等。由于霉菌的广泛存在性和很强适应性，其可以引起食物霉变，引起食物中毒，引起植物病虫害，减少粮食产量。
霉菌是由分支的和不分支的菌丝交织形成的菌丝体。整个菌丝分为两部分：营养菌丝和气生菌丝。营养菌丝伸入培养基内或匍匐蔓生在培养基的表面，摄取营养和排泄废物。气生菌丝长在培养基上方的空气中，由气生菌丝长出分生孢子梗和分生孢子。霉菌大多数的多细胞的，少数是单细胞的。霉菌的多细胞菌丝体和单细胞菌丝体在显微镜下很容易区别，若菌丝内有横膈膜将一根长菌丝分割成一段一段的，每一段含有细胞质和一个或多个核的即为多细胞的菌丝体，如青霉、曲霉、镰刀霉、木霉、交链孢霉和白地霉等。若菌丝体内没有横膈膜，整个分支的菌丝体即为一个多核的单细胞菌丝体，如根霉、毛霉和绵霉等。
霉菌细胞由细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质及内含物等组成。大多数霉菌的细胞壁含几丁质，少数水生霉菌的细胞壁含纤维素。霉菌借助有性孢子和无性孢子繁殖，也可借助菌丝的片段繁殖，由它的顶端延伸分支而生成新的菌丝体。霉菌的菌落呈圆形、绒毛状、絮状或蜘蛛网状。比其它微生物的菌落都大，菌落松散，与培养基结合不紧，用接种环很容易挑取。
2、霉菌在环境工程上的研究与应用：
胡罡等研究了聚乙烯醇包埋龟裂链霉菌茸丝体的包埋条件及包埋后对水中Pb的吸附作用。研究结果表明发酵工业中废弃的菌丝体龟裂链霉菌对废水中Pb具有很好的吸附能力 而且成本低廉，使用后燃烧，对废水处理有一定的实际意义 经加工进一步成型后，有希望2+2+
作为含Pb废水的处理材料。
李蒙英等人研究了理化环境条件对青霉菌和细菌吸附脱色染料的影响。研究结果表明青霉在16—36℃ 时对蒽醌型染料活性艳紫KN-B和偶氮型染料活性黄M-3RE两种染料水中染料的吸附去除率为97.1％一98.7％ ，菌丝对染料的吸附能力受温度的影响不大。青霉和细菌共培养对染料的脱色速度受温度影响较大，28—36℃ 为适宜的脱色温度，共培养18—2Oh吸附在菌丝上的染料即完全脱色降解，适宜的脱色温度为菌丝吸附脱色能力快速恢复，为增加菌体再生次数创造了条件。从微生物对染料的吸附能力和脱色速度综合评价，青霉对pH5.O一11.0染料水中染料不但有较高的去除率，被吸附染料也可快速脱色降解，具有较宽的pH耐受范围，为其在pH变化较大的印染废水处理中的应用创造了可能性。
栾兴社等人研究了硫化物氧化兼性自养金色链霉菌的影响因素。结果表明金色链霉菌是在生长与代谢产生硫化物氧化酶方面适合于中性和偏酸性环境。该菌株可在完全无机的条件下，利用硫化物为唯一硫源进行生长，并合成分泌于细胞外的硫化物氧化酶；也可在有机碳源和有机氮源存在下进行快速异养生长和代谢合成硫化物氧化酶。该菌株氧化硫化物产生S203和SO4因低浓度SO4虽不影响生长但会抑制硫化物氧化酶的合成，高浓度SO4既影响菌体生长又抑制了硫化物氧化酶的合成，所以在菌体培养或生长应用上应考虑去除SO4，以消除由SO4和pH值造成的双重影响。该菌株在生长与代谢类型上属于兼性自养型,具有重要的应用价值，因为可以在异养条件下加快培养，以获取菌体或酶类，从而应用于存在的无机环境的硫化物氧化过程。
谢新征等研究了霉菌在含Cu废水处理中的应用。结果表明最优条件下，即菌体生长时间为120 h，预处理方式为碱处理，NaOH预处理浓度为0.1mol/L，NaOH预处理时间为45min，对菌株进行重金属吸附试验，结果显示，菌体对Cu的吸附率达到98．2％。见生物吸附法在处理含重金属废水方面具有可行性。生物吸附法具有原材料来源丰富、成本低、速度快、吸附量大、选择性好等优点，因此，随着对生物吸附技术研究的不断深入，生物吸附技术将在重金属废水的净化中发挥越来越重要的作用。
李蒙英、孟祥勋等人研究了青霉菌对三种活性染料(偶氮型橙KN-5R和蒽醌型艳兰KN-R及艳紫KN-B)的吸附和降解。合成染料被广泛用于印染业，全世界每年合成的染料超过7×10t约52+2+2-2-2-2-2-2-2+有10％的合成染料损耗在工业废水中。一般的生物好氧处理方法虽然对印染废水中的有机物有较好的去除效果，COD值基本能达到100m/L以下的排放标准，但对色度的去除往往不够理
想。通过C标记底物的矿化实验发现青霉菌对多聚芳香族化台物有一定降解能力并且有很好的脱色效果。
青霉菌对3种偶氮、葸醌型染料表现出较强的吸附性，PDA培养基中培养的菌丝对3种染料的吸附量与平衡浓度间的关系，符合Langmuir的吸附模型，最大理论吸附量可达169.5～243.9mg/g干重。吸附在菌丝上的染料可在4-7d内逐步脱色降解，已完成脱色的培养体系中的菌丝和胞外培养液对再次加入的3种染料均可迅速脱色降解，这说明作用酶对底物无专一性，且有胞外酶在起作用。青霉菌是一种较易培养的真菌，它对染料表现出的高吸附性和对底物脱色降解的非专一性为高浓度染料废水中染料的去除和进一步脱色降解提供了新的处理途径
张书军、杨敏等研究了应用青霉菌BX1活体吸附水中活性艳蓝KN-R，结果表明青霉菌BX1菌球可快速高效的吸附水中的活性艳蓝KN-R，其最大饱和吸附量是文献中报道的其它菌种的最大饱和吸附量的数倍，在摇瓶中菌丝可自行缠绕成菌球，所得菌球的沉降性能良好，有利于固液分离．将菌球的培养和它对染料的吸附2个过程分离，可避免染料对菌体生长的毒害，亦有助于简化废水处理工艺，方便运行操作。
3、霉菌的应用实例：
张利等人对发酵废渣黑根霉菌对铅离子的吸附机理做了研究。研究表明黑根霉菌对Pb
2+2+14的吸附发生在菌体的细胞壁上。首先由其中的甲壳素成分对Pb产生配合作用，而后更多的
铅离子沉积在配合位点上。另有一部分吸附发生在发酵废渣的杂质中。这三部分作用影响着黑根霉菌对Pb的表观吸附能力。任何阻碍这三部分作用的因素，如除去杂质，加入共存离子，降低溶液pH值，都将降低黑根霉菌对Pb的吸附量。反之，加强这三部分作用，特别是前两种作用，即用碱处理黑根霉菌，可以大大提高黑根霉对Pb的吸附能力，以致抵消碱处理去除杂质而减少的吸附量后，仍能使表观吸附量高于处理前的水平。
王国倩、曾抗美等研究了米根霉菌吸附法去除电镀废水中的镍。他们用从油污废水中提取出的一种米根霉菌(OR菌)吸附电镀废水中的镍，探讨了反应时间、溶液pH值、吸附剂用量、溶液Ni初始浓度等对OR菌吸附Ni效果的影响。实验结果表明：①用OR菌从电镀废水中吸附镍效果显著，且吸附速度较快：②在pH值为3～9的范罔内，OR菌对镍的吸附效果受溶液pH值的影响较小：③随着吸附剂用量的增加，镍的去除率升高，吸附容量减小；④当Ni初始22+22+2+2+
浓度在66mg/L以下时，吸附容量随溶液中Ni初始质量浓度的增加而升高，且呈正比关系增长；⑤在实验的温度范围内吸附等温线符合Langmuir方程。米根霉菌对环境无污染，易于培养，价格便宜，操作简单，适应范围广，具有很好的开发和利用前景。
王宇，张建民等研究了造纸黑液生物处理。利用从造纸厂黑液排放渠道污泥中分离和提纯的优势菌，研究了造纸黑液的生物处理．结果表明：当进水COD浓度为1l000 mg／L时，经过厌氧好氧处理，系统的总去除率达93%以上。在处理过程中发现木霉、根霉菌对黑液降碱有良好效果，可为造纸黑液的处理工艺提供必要的技术参考。从造纸黑液排放口污泥中，分离提纯出木霉、根霉等菌，对降碱有较好的效果。麦芽汁培养出菌种降碱效果最好，其中木霉菌可以将pH值从1l以上降到7以下，并且其有降解纤维素作用。
4、总结：
霉菌的适应温度广泛，PH范围4.5到6.5，能在较恶劣的环境中生存,对某些特殊物质有很强的去除力，如镰刀霉分解无机氰化物的能力很强，对废水中氰化物的去除率达90%以上,某些霉菌还可以处理含硝基(NO3)的废水，这些都为霉菌在环境工程上的应用创造了条件。 参考文献：
周群英，王士分，《环境工程微生物学》高等教育出版社，2008年1月第3版。
胡罡，张利，童明容，俞耀庭，贾保军，聚乙烯醇包埋龟裂链霉菌对水中Pb吸附性能的研究，离子交换与吸附，2000，I6(6)。
李蒙英，倪建国，洪法水，孟祥勋 理化环境条件对青霉菌和细菌吸附脱色染料的影响， 环境污染治理技术与设备，2003年9月，第四卷第9期。
栾兴社，于伟正，王桂宏，张长铠，硫化物氧化兼性自养金色链霉菌LD48培养的影响因素研究，化工科技，2004，12，（5）。
谢新征，霉菌在含Cu废水处理中的试验研究，广东化工，2009年8月，第36卷
李蒙英，孟祥勋，王雪峰，漂敏慧，青霉菌对三种活性染料的吸附和降解，中国环境科学，2001.56(5)。
张书军，杨敏，辛宝平，刘宏波，袁丽梅，应用青霉菌BX1活体吸附水中活性艳蓝KN-R， 环境科学，2004.1
张利，孔德领，屠娟，赵力，俞耀庭，发酵废渣黑根霉菌对铅离子吸附机理的研究，离子交换与吸附，1996，12(4)。 2+2+-2
王国倩，曾抗美，雷燕竹，杨嘉，李昕，米根霉菌吸附法去除电镀废水中的镍，工业用水及废水，2004.04。
王 宇，张建民，张青梅，造纸黑液生物处理的研究，西安工程科技学院学报，2003年3月，第17卷第1期。
霉菌在环境工程中的应用
摘要：本文从霉菌结构特性着手，研究了其在环境工程中的应用。因霉菌的丝状结构和含几丁质的细胞壁结构使其在污水处理中有独特的应用，用其处理含高色度的污水有显著的除色能力，并且对某些重金属离子有吸附处理效果。霉菌温度适应范围广，适合于在偏酸性的环境中生存，代谢产物含有乳酸，经过驯化可以用来处理造纸污水，能显著的降低碱度。
1、 菌概述：
霉菌在自然界分布相当广泛，无所不在，而且种类和数量惊人。在自然界中，霉菌是各种复杂有机物，尤其是数量最大的纤维素、半纤维素和木质素的主要分解菌。一般情况下，霉菌在潮湿的环境中易于生长，特别是在偏酸性的环境中。霉菌可以用来生产各种传统食品，如酿制酱、制曲等。在近代发酵工业中利用霉菌产生酒精有机酸，抗生素、酶制剂、维生素等。由于霉菌的广泛存在性和很强适应性，其可以引起食物霉变，引起食物中毒，引起植物病虫害，减少粮食产量。
霉菌是由分支的和不分支的菌丝交织形成的菌丝体。整个菌丝分为两部分：营养菌丝和气生菌丝。营养菌丝伸入培养基内或匍匐蔓生在培养基的表面，摄取营养和排泄废物。气生菌丝长在培养基上方的空气中，由气生菌丝长出分生孢子梗和分生孢子。霉菌大多数的多细胞的，少数是单细胞的。霉菌的多细胞菌丝体和单细胞菌丝体在显微镜下很容易区别，若菌丝内有横膈膜将一根长菌丝分割成一段一段的，每一段含有细胞质和一个或多个核的即为多细胞的菌丝体，如青霉、曲霉、镰刀霉、木霉、交链孢霉和白地霉等。若菌丝体内没有横膈膜，整个分支的菌丝体即为一个多核的单细胞菌丝体，如根霉、毛霉和绵霉等。
霉菌细胞由细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质及内含物等组成。大多数霉菌的细胞壁含几丁质，少数水生霉菌的细胞壁含纤维素。霉菌借助有性孢子和无性孢子繁殖，也可借助菌丝的片段繁殖，由它的顶端延伸分支而生成新的菌丝体。霉菌的菌落呈圆形、绒毛状、絮状或蜘蛛网状。比其它微生物的菌落都大，菌落松散，与培养基结合不紧，用接种环很容易挑取。
2、霉菌在环境工程上的研究与应用：
胡罡等研究了聚乙烯醇包埋龟裂链霉菌茸丝体的包埋条件及包埋后对水中Pb的吸附作用。研究结果表明发酵工业中废弃的菌丝体龟裂链霉菌对废水中Pb具有很好的吸附能力 而且成本低廉，使用后燃烧，对废水处理有一定的实际意义 经加工进一步成型后，有希望2+2+
作为含Pb废水的处理材料。
李蒙英等人研究了理化环境条件对青霉菌和细菌吸附脱色染料的影响。研究结果表明青霉在16—36℃ 时对蒽醌型染料活性艳紫KN-B和偶氮型染料活性黄M-3RE两种染料水中染料的吸附去除率为97.1％一98.7％ ，菌丝对染料的吸附能力受温度的影响不大。青霉和细菌共培养对染料的脱色速度受温度影响较大，28—36℃ 为适宜的脱色温度，共培养18—2Oh吸附在菌丝上的染料即完全脱色降解，适宜的脱色温度为菌丝吸附脱色能力快速恢复，为增加菌体再生次数创造了条件。从微生物对染料的吸附能力和脱色速度综合评价，青霉对pH5.O一11.0染料水中染料不但有较高的去除率，被吸附染料也可快速脱色降解，具有较宽的pH耐受范围，为其在pH变化较大的印染废水处理中的应用创造了可能性。
栾兴社等人研究了硫化物氧化兼性自养金色链霉菌的影响因素。结果表明金色链霉菌是在生长与代谢产生硫化物氧化酶方面适合于中性和偏酸性环境。该菌株可在完全无机的条件下，利用硫化物为唯一硫源进行生长，并合成分泌于细胞外的硫化物氧化酶；也可在有机碳源和有机氮源存在下进行快速异养生长和代谢合成硫化物氧化酶。该菌株氧化硫化物产生S203和SO4因低浓度SO4虽不影响生长但会抑制硫化物氧化酶的合成，高浓度SO4既影响菌体生长又抑制了硫化物氧化酶的合成，所以在菌体培养或生长应用上应考虑去除SO4，以消除由SO4和pH值造成的双重影响。该菌株在生长与代谢类型上属于兼性自养型,具有重要的应用价值，因为可以在异养条件下加快培养，以获取菌体或酶类，从而应用于存在的无机环境的硫化物氧化过程。
谢新征等研究了霉菌在含Cu废水处理中的应用。结果表明最优条件下，即菌体生长时间为120 h，预处理方式为碱处理，NaOH预处理浓度为0.1mol/L，NaOH预处理时间为45min，对菌株进行重金属吸附试验，结果显示，菌体对Cu的吸附率达到98．2％。见生物吸附法在处理含重金属废水方面具有可行性。生物吸附法具有原材料来源丰富、成本低、速度快、吸附量大、选择性好等优点，因此，随着对生物吸附技术研究的不断深入，生物吸附技术将在重金属废水的净化中发挥越来越重要的作用。
李蒙英、孟祥勋等人研究了青霉菌对三种活性染料(偶氮型橙KN-5R和蒽醌型艳兰KN-R及艳紫KN-B)的吸附和降解。合成染料被广泛用于印染业，全世界每年合成的染料超过7×10t约52+2+2-2-2-2-2-2-2+有10％的合成染料损耗在工业废水中。一般的生物好氧处理方法虽然对印染废水中的有机物有较好的去除效果，COD值基本能达到100m/L以下的排放标准，但对色度的去除往往不够理
想。通过C标记底物的矿化实验发现青霉菌对多聚芳香族化台物有一定降解能力并且有很好的脱色效果。
青霉菌对3种偶氮、葸醌型染料表现出较强的吸附性，PDA培养基中培养的菌丝对3种染料的吸附量与平衡浓度间的关系，符合Langmuir的吸附模型，最大理论吸附量可达169.5～243.9mg/g干重。吸附在菌丝上的染料可在4-7d内逐步脱色降解，已完成脱色的培养体系中的菌丝和胞外培养液对再次加入的3种染料均可迅速脱色降解，这说明作用酶对底物无专一性，且有胞外酶在起作用。青霉菌是一种较易培养的真菌，它对染料表现出的高吸附性和对底物脱色降解的非专一性为高浓度染料废水中染料的去除和进一步脱色降解提供了新的处理途径
张书军、杨敏等研究了应用青霉菌BX1活体吸附水中活性艳蓝KN-R，结果表明青霉菌BX1菌球可快速高效的吸附水中的活性艳蓝KN-R，其最大饱和吸附量是文献中报道的其它菌种的最大饱和吸附量的数倍，在摇瓶中菌丝可自行缠绕成菌球，所得菌球的沉降性能良好，有利于固液分离．将菌球的培养和它对染料的吸附2个过程分离，可避免染料对菌体生长的毒害，亦有助于简化废水处理工艺，方便运行操作。
3、霉菌的应用实例：
张利等人对发酵废渣黑根霉菌对铅离子的吸附机理做了研究。研究表明黑根霉菌对Pb
2+2+14的吸附发生在菌体的细胞壁上。首先由其中的甲壳素成分对Pb产生配合作用，而后更多的
铅离子沉积在配合位点上。另有一部分吸附发生在发酵废渣的杂质中。这三部分作用影响着黑根霉菌对Pb的表观吸附能力。任何阻碍这三部分作用的因素，如除去杂质，加入共存离子，降低溶液pH值，都将降低黑根霉菌对Pb的吸附量。反之，加强这三部分作用，特别是前两种作用，即用碱处理黑根霉菌，可以大大提高黑根霉对Pb的吸附能力，以致抵消碱处理去除杂质而减少的吸附量后，仍能使表观吸附量高于处理前的水平。
王国倩、曾抗美等研究了米根霉菌吸附法去除电镀废水中的镍。他们用从油污废水中提取出的一种米根霉菌(OR菌)吸附电镀废水中的镍，探讨了反应时间、溶液pH值、吸附剂用量、溶液Ni初始浓度等对OR菌吸附Ni效果的影响。实验结果表明：①用OR菌从电镀废水中吸附镍效果显著，且吸附速度较快：②在pH值为3～9的范罔内，OR菌对镍的吸附效果受溶液pH值的影响较小：③随着吸附剂用量的增加，镍的去除率升高，吸附容量减小；④当Ni初始22+22+2+2+
浓度在66mg/L以下时，吸附容量随溶液中Ni初始质量浓度的增加而升高，且呈正比关系增长；⑤在实验的温度范围内吸附等温线符合Langmuir方程。米根霉菌对环境无污染，易于培养，价格便宜，操作简单，适应范围广，具有很好的开发和利用前景。
王宇，张建民等研究了造纸黑液生物处理。利用从造纸厂黑液排放渠道污泥中分离和提纯的优势菌，研究了造纸黑液的生物处理．结果表明：当进水COD浓度为1l000 mg／L时，经过厌氧好氧处理，系统的总去除率达93%以上。在处理过程中发现木霉、根霉菌对黑液降碱有良好效果，可为造纸黑液的处理工艺提供必要的技术参考。从造纸黑液排放口污泥中，分离提纯出木霉、根霉等菌，对降碱有较好的效果。麦芽汁培养出菌种降碱效果最好，其中木霉菌可以将pH值从1l以上降到7以下，并且其有降解纤维素作用。
4、总结：
霉菌的适应温度广泛，PH范围4.5到6.5，能在较恶劣的环境中生存,对某些特殊物质有很强的去除力，如镰刀霉分解无机氰化物的能力很强，对废水中氰化物的去除率达90%以上,某些霉菌还可以处理含硝基(NO3)的废水，这些都为霉菌在环境工程上的应用创造了条件。 参考文献：
周群英，王士分，《环境工程微生物学》高等教育出版社，2008年1月第3版。
胡罡，张利，童明容，俞耀庭，贾保军，聚乙烯醇包埋龟裂链霉菌对水中Pb吸附性能的研究，离子交换与吸附，2000，I6(6)。
李蒙英，倪建国，洪法水，孟祥勋 理化环境条件对青霉菌和细菌吸附脱色染料的影响， 环境污染治理技术与设备，2003年9月，第四卷第9期。
栾兴社，于伟正，王桂宏，张长铠，硫化物氧化兼性自养金色链霉菌LD48培养的影响因素研究，化工科技，2004，12，（5）。
谢新征，霉菌在含Cu废水处理中的试验研究，广东化工，2009年8月，第36卷
李蒙英，孟祥勋，王雪峰，漂敏慧，青霉菌对三种活性染料的吸附和降解，中国环境科学，2001.56(5)。
张书军，杨敏，辛宝平，刘宏波，袁丽梅，应用青霉菌BX1活体吸附水中活性艳蓝KN-R， 环境科学，2004.1
张利，孔德领，屠娟，赵力，俞耀庭，发酵废渣黑根霉菌对铅离子吸附机理的研究，离子交换与吸附，1996，12(4)。 2+2+-2
王国倩，曾抗美，雷燕竹，杨嘉，李昕，米根霉菌吸附法去除电镀废水中的镍，工业用水及废水，2004.04。
王 宇，张建民，张青梅，造纸黑液生物处理的研究，西安工程科技学院学报，2003年3月，第17卷第1期。