微生物：向地下水污染宣战
杨建峰（中国科学院地理研究院）

　　“澹然空水对斜晖，曲岛苍茫接翠微。波上马嘶看棹去，柳边人歇待船归。”如果唐朝诗人温庭筠面对今日之江河，恐怕再难有兴致随口吟出如此优美的诗句了。能量革命在揭开人类社会工业革命的序幕的同时，也揭开了美女潘多拉的盒子。许多江河，清水变浊，浊水变污，污水变臭，水草枯萎，鱼虾绝迹，不堪入目。地表水体对污染的脆弱性迫使人们不得不更多地依赖于地下水。据不完全统计，在我国181个大中城市中，有61个城市以地下水作为供水水源，有40个城市以地表不和地下水联合作为供水水源，全国已有三分之一的人口饮用地下水。就水质而言，地下水是自然界提供给人类的最好的饮用水水源。但令人担忧的是，地下水亦难以幸免于污染，并且一旦被污染，极难治理。

　　地下水污染物主要来自于污（废）水的渗滤、固体废物的淋滤、农药施用、贮油罐与输油管线泄漏以及有机液体的事故性泄漏等，其中事故性泄漏突发性最强，并具有一定隐蔽性，危险最大。90年代初，北京某地发生一起恶性柴油泄漏事件。78吨柴油在一周内全部渗入包气带和潜水含水层，致使附近的水源井遭受严重污染，水厂被迫停产，影响供水范围波及36平方公里。我国地下水污染现象十分严重，据有关资料统计的57座城市地下水水质况状中，氮超标的有46座。中国科学院对京津唐地区地下水有机污染物的初步调查表明，该地区地下水中有机物种类达133种。有机污染物在地下水中含量甚微，多为10负9次方—10负12次方级，但许多有机物毒害很大，足以引起人类的各种健康问题。例如，氮污染可以导致缺铁性血红蛋白症、婴儿畸形和癌症等疾病。有机污染物进入包气带和含水层后，不仅其残留物可以维持数十乃至上百年，长期污染环境，而且其降解后的中间产物亦会污染环境，某些中间产物甚至可能比原污染物具有更大的毒性。由于地下水污染危害极大、治理困难、耗时漫长，因此，各国政府和学者对其极为关注。80年代后，出现了各种各样的治理方法。在各种治理方法中，微生物处理技术具有广阔前景。尽管无论在理论上还是在工艺上，微生物处理技术都还很不成熟，但是许多学者对其寄予了很大希望。

　　那么，微生物是如何除去地下水中有机污染物的呢？简单地说，复杂有机化合物在微生物作用下，首先被分解为较简单的有机化合物，然后再分解为更简单的有机化合物或无机矿物质，有机污染物的毒性在分解过程中随之降低，以至消失。这个过程被称为有机污染物的微生物降解过程。由于有机污染物种类繁多，各种污染物的迁移、转化和降解过程千差万别，反应路径又不惟一，并且存在多种中间产物，因此，目前人们对有机污染物的微生物降解过程和机制还缺乏足够的了解，研究较多的是微生物除氮的理论与方法。

　　地下水中氮污染质的主要存在形式为硝态氮或亚硝态氮。在一定条件下，经过一系列反应，反硝化细菌最终或将硝酸盐还原成有机氮化合物，为细菌所利用，或将硝酸盐还原成氮气，向大气散逸。微生物学将该过程称为微生物脱氮作用。细菌在自然界中是普遍存在的，脱氮细菌也不例外。但是适应浅层地下水生存环境，具有高脱氮效率，能够形成规模效益的脱氮细菌必须进行人工分离、培养和筛选。

　　目前微生物脱氮技术基本上还处在试验阶段。在其大规模应用之前，还有一系列具体问题需要解决。例如，在利用微生物进行地下水环境净化过程中，由于微生物的生长、死亡及代谢产物会造成含水层渗透性降低甚至堵塞。再如，经过微生物脱氮作用，地下水中氮的含量降低了，但水中细菌的含量能否满足用户用水要求呢？这就是细菌的二次污染问题。这些问题一旦得到解决，微生物治理地下水污染技术就会被广泛应用，从而产生可观的社会效益和经济效益。