研制专用高效微生物菌剂的意义和原理

2002年宝钢和合作单位共同首次在2030冷轧厂废水站利用进口菌种定向诱变，复合成功了高效专用菌剂，在处理冷轧含油废水领域取得了可喜的成效。2004年又在1420冷轧废水处理中成功应用了国产专用复合微生物菌剂—宝金清。价格只有进口菌剂的三分之一，现该产品已在宝钢、首钢、邯钢等二十余家钢铁企业使用，为我国钢铁企业节能减排可持续发展作出了贡献。

钢厂冷轧含油废水是一类处理难度很大的废水，一般的活性污泥微生物对该废水中的污染物降解效果不佳，加之废水的成分复杂、油分含量高，水量大、水质波动变化较大，在污水生化处理中往往不易稳定达标。由于微生物具有种类多、分布广、代谢类型多样、生长繁殖快、代谢强度大、易变异和共代谢等一系列重要特点，人们意识到从环境中寻找合适的微生物，研制开发高效专用的复合菌剂，应是污染治理解决类似难题的一条有效途径。

近半个多世纪来，由于工业化的发展出现了大量人工合成的有机化合物，如杀虫剂、除草剂、洗涤剂、增塑剂、塑料等。这些有机物对地球来讲是新参加进来的成员。开始微生物很难降解它们，但由于微生物具有很强的变异性，近些年来，许多难降解的化合物已陆陆续续地找到了能分解它们的微生物种类。尤其值得注意的是微生物的共代谢作用。

所谓“共代谢”（co-metabolism）又称协同代谢。一些难降解的有机物，通过微生物的作用能被改变化学结构，但并不能被用作碳源和能源，它们必须从其它底物获取大部或全部的碳源和能源，这样的代谢过程谓之共代谢。也就是说，有些不能作为唯一碳源与能源被微生物降解的有机物，当提供其它有机物作为碳源或能源时，这一有机物就有可能因共代谢作用而被降解。

例如，牝牛分枝杆菌（Mycobacterium vaccea）在丙烷上生长的同时，有能力共代谢环己烷，将环己烷氧化成能被假单胞菌种群利用的环己酮，而这些假单胞菌没有能力直接利用环己烷。环己烷的共代谢分解如下图所示：

微生物的共代谢作用，大大增加了一些难降解物质在环境中被生物降解的可能性。例如，有些不易降解的农药，它们并不能支持微生物的生长，但它们有可能通过几种微生物的共代谢作用而得到部分的或全部的降解。例如，通过产气气杆菌（Aerobacter aerogenes）和氢单胞菌（Hydrogenomonas sp.）的共代谢作用，可将DDT转变成对氯苯乙酸，后者可由其他微生物进一步分解。可见微生物的共代谢作用在自然界难降解物质的分解中具有极其重要的意义。

微生物的易变异和具有共代谢作用的特点，为污染物降解高效微生物菌剂的研制、开发，提供了重要的理论支持，并大大促进了污染控制微生物工程的应用实践。