水环境中生物膜的研究进展_张金莲

水环境中生物膜的研究进展_张金莲第30卷第11期2007年11月水环境中生物膜的研究进展张金莲1,2,吴振斌1(1.中国科学院水生生物研究所淡水生态和生物技术国家重点实验室,武汉430072;2.中国科学院研究生院,北京100039)摘要:生物膜是近年来研究的一个热点领域,在水体自净和工业应用方面表现出非常重要的作用。文章介绍了国内外有关生物膜的组成、结构、形成及微生物种群分布特征等研究成果,重点探讨了水环境中生物膜对污染物的吸附和降解作用。关键词:生物膜;种群分布特征;吸附;降解中图分类号:X17文献标识码:A文章编号:1003-6504(2007)11-0102-05生物膜被定义为一种活跃地生长发育着的单一或混合的微生物群体,并不可逆地附着到一种活跃的或非活跃的表面,并由微生物群体组成[1-2]。随着对生物膜在自然环境(如水、土壤)中和工业应用方面的重要性的不断认识,国内外的研究工作者对生物膜进行了大量的研究,取得了很多重要的成果[3-7]。作者将从生物膜的组成、形态和结构、形成以及生物膜对污染物的吸附和降解作用等方面进行综述。1生物膜的组成生物膜一般由微生物细胞和胞外聚合物(Extra-cellularPolymericSubstances,以下简称EPS)所组成。Jahn等对三个不同重力下水管道的生物膜生物量组成进行的研究表明,细胞生物量仅仅是生物膜中有机物质的微小部分,70%~90%的总有机碳存在于细胞外[8]。胞外聚合物的主要组分是蛋白质和多糖,不同环境条件下形成的胞外聚合物的化学组成不同。在污水生物膜中,胞外聚合物可能由细菌产生,可能为水解产物,或者是从废水中吸附的离子,也可能来自废水的有机纤维物[9]。胞外多聚物作为支撑物质使多种微生物能长时间地固定在膜的某一特定位置,使不同微生物在底物的选择和利用方面专一性更强,并使一些具有互利关系的微生物距离更近,实际上形成了一种功能多样化、协同分工的微生物共生体,包括细菌、真菌和藻类(在有光条件下)、原生动物和后生动物,这些微生物聚集在一起形成了一种复杂稳定的生态体系[10]。从环境化学的角度看,生物膜主要化学组分包括金属氧化物(铁氧化物、锰氧化物和铝氧化物等)、有机质及少量矿物质。董德明等在自然水体和湿地水环境中培养生物膜,用化学萃取技术对其主要组分铁、锰氧化物和有机质进行分离,结果表明不同水体中培养的生物膜