进入新世纪以来，世界环境污染问题日益严重。水体富营养化作为全球性问题普遍存在，又以发展中国家更为严重。

环保人士口中的水体富营养化是指因大量未经处理的工业废水和生活污水流入河流、湖泊等水体，致使其中的氮、磷等营养元素迅速增加，进而引发水质明显下降的现象。

因水体富营养化，湖水呈现可怕的绿色

目前，磷元素被公认为是引发水体富营养化的关键因子，也因此成为了首要去除和治理的靶标物质。

不少科学家想通过去除磷来改善水质，而现有的除磷方法大体可分为化学法和生物法两类。为了减少对环境的二次污染，政府和科学家推荐使用生物除磷法来净化水质。

不要小瞧这一方法，正是因为人们摒弃了传统的净水观念，没有一味地认为所有的细菌都是有害的，才在大自然中发现了净化水质的好帮手——聚磷细菌。

聚磷细菌

生物除磷法主要依靠聚磷细菌，通过它们在厌氧条件下释放磷和在好氧条件下过度吸收磷这样一个交替过程来实现污水中过量磷酸盐的去除。

这一过程的本质是将污水中的磷元素贮存于细菌体内，细菌随污泥共同沉降，再通过排放污泥来降低污水中的磷含量，最终达到净化水质的目的。

那么如何发现和分离聚磷细菌呢？以南京农业大学管莉菠等人的实践为例，她们从我国东南部的不同地区采集了多份土壤样品和污泥样品；采用纯培养方法将土壤和污泥样品进行富集、分离，获得了近百个形态各异的微生物菌落；

管莉菠等人研究高效聚磷细菌时拍摄的电子显微镜照片

(箭头所指为Poly-P颗粒)

再通过蓝白斑筛选法、好氧培养和异染粒染色法，最终筛选到了几株细胞内含有大量异染粒的细菌（异染粒是以无机偏磷酸盐聚合物为主要成分的无机磷贮备物，简称Poly-P）；

再将这些富含异染粒的细菌分别接种到模拟生活污水中进行好氧培养，测定不同时间段污水中的磷含量和菌体含磷量，菌体含磷量高的细菌便是高效聚磷细菌。

为了验证聚磷效果，并获取能够真正应用于实际工程处理的高效聚磷细菌，她们模拟城市污水处理厂运行工艺在实验室自己动手搭建了两套相同的序批式反应装置，并以成分相同的模拟生活污水作为水源进行处理。

其中一套装置投加一定量的高效聚磷细菌，另一套则作为对照不进行聚磷细菌投放。处理工艺分为进水、好氧曝气、沉淀、排水和闲置五个阶段。

城市污水处理厂中反应池的曝气情况

该工艺的原理是——聚磷细菌在厌氧阶段利用体内的Poly-P和有机物合成大量的聚羟基酯，细菌细胞内的磷浓度因此下降，而污水中的磷浓度开始上升。

随后，经过好氧曝气处理，聚磷细菌利用之前体内聚集的聚羟基酯过度吸收污水中的磷元素并合成大量Poly-P。此时，污水中的磷浓度迅速下降，菌体随同污泥沉降后排出装置外。通过以上五个阶段的循环交替，最终达到除磷的净水目的。

经过近一个月的测试，她们发现投加聚磷细菌装置中的污水磷含量符合国家相关排放水质标准，且效果稳定、持久。与之相对，对照装置除磷效果极差，污水中的磷含量远未达标，且运行效果非常不稳定，证明了投加高效聚磷细菌可显著提升装置的除磷效果。

有了聚磷细菌这一净水帮手，人们可以快速强化生物除磷系统的运行效果，大大缩短污水处理厂的水质净化周期和运营成本。人们在感叹微生物功能奇妙的同时，是不是也该为聚磷细菌送上一个大大的“赞”呢。

今年4月22日是第56个“世界地球日”，宣传主题为“珍爱地球，人与自然和谐共生”。在这里小编呼吁大家一起行动起来，保护环境，珍爱我们唯一的蓝色星球！

-END-

本文为《胖魔王的微生物阵地》首发，任何媒体转载时须保留《胖魔王的微生物阵地》名称及微信号。未经许可，严禁对包括标题在内的任何改动。

文中图片大部分引自网络，如不慎侵权请告知。欢迎朋友们就内容进行斧正，一切为了更好的科普。

来源: 胖魔王的科普阵地