由于微生物代謝類型多樣，所以自然界所有的有機(jī)物幾乎都能被微生物降解與轉(zhuǎn)化。隨著工發(fā)展，許多人工合成的新的化合物，摻入到自然環(huán)境中，引起環(huán)境污染。微生物以其個(gè)體小、繁俠、適應(yīng)性強(qiáng)、易變異等特點(diǎn)，可隨環(huán)境變化，產(chǎn)生新的自發(fā)突變株，也可能通過(guò)形成誘導(dǎo)酶、生新的酶系，具備新的代謝功能以適應(yīng)新的環(huán)境，從而降解和轉(zhuǎn)化那些“陌生”的化合物。大事實(shí)證明微生物有著降解、轉(zhuǎn)化物質(zhì)的巨大潛力。

(一)環(huán)境中的主要污染物

所謂污染物，是指人類在生產(chǎn)生活中，排人大氣、水體或土壤內(nèi)的能引起環(huán)境污染，并對(duì)人環(huán)境有不利影響的物質(zhì)的總稱。這些物質(zhì)主要有農(nóng)藥、污泥、烴類、合成聚合物、重金屬、放射性核素等?？傮w可歸為無(wú)毒和有毒污染物2大類，前者如纖維素、淀粉等有機(jī)物和酸、堿等無(wú)機(jī)物，后者如苯酚、多氯聯(lián)苯等有機(jī)毒物和氰化物、各種重金屬等無(wú)機(jī)毒物。污染物對(duì)人類的危害是極其復(fù)雜的，有些污染物在短期內(nèi)通過(guò)空氣、水、食物鏈等多種媒介侵入人體，造成急性危。也有些污染物通過(guò)小劑量持續(xù)不斷地侵人人體，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，才顯露出對(duì)人體的慢性危害或遠(yuǎn)期危害，甚至影響到子孫后代的健康。

(二)微生物對(duì)農(nóng)藥等有毒污染物的降解

農(nóng)藥是除草劑、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑等化學(xué)制劑的總稱。我國(guó)每年使用50多萬(wàn)噸農(nóng)藥，利用率只“10％。絕大部分殘留在土壤中，有的被土壤吸附，有的經(jīng)空氣、江河傳播擴(kuò)散，引起大范圍污染。目前的農(nóng)藥多是有機(jī)氯、有機(jī)磷、有機(jī)氮、有機(jī)硫農(nóng)藥，其中有機(jī)氯農(nóng)藥危害性最大。這些有毒化合物在自然界存留時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)人畜危害嚴(yán)重。實(shí)驗(yàn)證明，環(huán)境中農(nóng)藥的清除主要靠細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物的作用，

微生物降解農(nóng)藥的方式有2種，一種是以農(nóng)藥作為唯一碳源和能源，或作為唯一的氮源物質(zhì)，此類農(nóng)藥能很快被微生物降解，如氟樂(lè)靈，這是一種新型除草劑，它可作為曲霉屬的唯一碳源，所以很易被分解；另一種是通過(guò)共代謝作用，共代謝是指一些很難降解的有機(jī)物，雖不能作為微生物唯一碳源或能源被降解，但可通過(guò)微生物利用其他有機(jī)物作為碳源或能源的同時(shí)被降解的現(xiàn)象，如直腸梭菌降解666時(shí)需要有蛋白胨之類物質(zhì)提供能量才能降解。微生物降解農(nóng)藥主要是通過(guò)脫鹵作用、脫烴作用，對(duì)酰胺及脂的水解、氧化作用、還原作用及環(huán)裂解、縮合等方式把農(nóng)藥分子的一些化學(xué)基本結(jié)構(gòu)改變而達(dá)到的。

（三）重金屬的轉(zhuǎn)化

環(huán)境污染中所說(shuō)的重金屬一般指汞、鍋、鉻、鉛、砷、銀、硒、錫等。微生物特別是細(xì)菌、真菌在重金屬的生物轉(zhuǎn)化中起重要作用。微生物可以改變重金屬在環(huán)境中的存在狀態(tài)，會(huì)使化學(xué)物毒性增強(qiáng)，引起嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題，還可以濃縮重金屬，并通過(guò)食物鏈積累。另一方面微生物直接和間接的作用也可以去除環(huán)境中的重金屬，有助于改善環(huán)境。

汞所造成的環(huán)境污染最早受到關(guān)注，汞的微生物轉(zhuǎn)化及其環(huán)境意義具有代表性。汞的微生物轉(zhuǎn)化包括三個(gè)方面無(wú)機(jī)汞的甲基化；有機(jī)汞還原成汞；甲基汞和其他有機(jī)汞化合物裂解并還原成汞。包括梭茵、脈胞菌、假單胞菌等和許多真菌在內(nèi)的微生物具有甲基化汞的能力。能使無(wú)機(jī)汞和有機(jī)汞轉(zhuǎn)化為單質(zhì)汞的微生物也被稱為抗汞微生物，包括銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌、大腸埃希氏菌等。微生物的抗汞功能是由質(zhì)?？刂频?，編碼有機(jī)汞裂解酶和無(wú)機(jī)汞還原酶的是mer操縱子。

微生物對(duì)其他重金屬也具有轉(zhuǎn)化能力，硒、鉛、錫、鎬、砷、鋁、鎂、把、金、鈍也可以甲基化轉(zhuǎn)化。微生物雖然不能降解重金屬，但通過(guò)對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)化作用，控制其轉(zhuǎn)化途徑，可以達(dá)到減輕毒性的作用。

（四）固體廢物的生物處理

固體廢棄物處理的方法有物理法、化學(xué)法和生物法。其中生物法主要是利用微生物分解有機(jī)物，制作有機(jī)肥料和沼氣。且在發(fā)酵過(guò)程70-80℃高溫能殺死病原菌、蟲(chóng)卵及雜草種子，達(dá)到無(wú)害化目的。根據(jù)微生物與氧的關(guān)系，可分為好氧性堆肥法和厭氧發(fā)酵法兩大類。

1．好氧堆肥法

好氧堆肥法是指有機(jī)棄廢物，在好氧微生物作用下，達(dá)到穩(wěn)定化，轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谕寥佬誀罡牧疾⒗谧魑镂蘸屠玫挠袡C(jī)物的方法。所謂穩(wěn)定化是指病原性生物的失活，有機(jī)物的分解及腐殖質(zhì)的生成。從堆肥到腐殖質(zhì)的整個(gè)過(guò)程中有機(jī)污染物發(fā)生復(fù)雜的分解與合成的變化，可分為3個(gè)階段。

(1)發(fā)熱階段 堆肥初期，中溫性好氧細(xì)菌和真菌，充分利用堆肥中易分解、可溶性物質(zhì)(淀粉、糖類)而旺盛增殖，釋放出熱量，使堆肥溫度逐漸上升。

(2)高溫階段 堆肥溫度上升到50℃以上進(jìn)入高溫階段。中溫性微生物逐步被高溫性微生物取代，堆肥中除剩余的或新形成的可溶性有機(jī)物繼續(xù)被分解轉(zhuǎn)化外，復(fù)雜有機(jī)物也開(kāi)始分解，腐殖質(zhì)開(kāi)始形成。在50℃左右，堆肥中的微生物主要是嗜熱性真菌和放線菌，溫度達(dá)到60℃時(shí)，真菌幾乎全部停止活動(dòng)，只有嗜熱放線菌和細(xì)菌活動(dòng)，當(dāng)溫度升到70℃時(shí)，微生物大部分死亡，或進(jìn)人休眠狀態(tài)。高溫可使有機(jī)物快速腐熟，并可殺滅病原性生物。

(3)降溫腐熟保溫階段 當(dāng)高溫持續(xù)一段時(shí)間后，易分解或較易分解的有機(jī)物已大部分被利用，剩下難分解物質(zhì)(如木質(zhì)素)和新形式的腐殖質(zhì)。此時(shí)微生物活動(dòng)減弱，產(chǎn)生熱量少，溫度下降，中溫性微生物逐漸形成優(yōu)勢(shì)種群。殘留物質(zhì)進(jìn)一步被分解，腐殖質(zhì)積累不斷增加，堆肥進(jìn)入腐熟階段。為避免堆肥有機(jī)物礦化損失肥效，應(yīng)把堆肥壓緊，使造成厭氧狀態(tài)。

2．厭氧發(fā)酵法

厭氧發(fā)酵法包括厭氧堆肥法和沼氣發(fā)酵。厭氧堆肥法是指在不通氣條件下，微生物通過(guò)厭氧發(fā)酵將有機(jī)棄廢物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料，使固體廢物無(wú)害化的過(guò)程。堆制方式與好氧堆肥法基本相同。但此法不設(shè)通氣系統(tǒng)、有機(jī)廢棄物在堆內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，溫度低，腐熟及無(wú)害化所需時(shí)間長(zhǎng)。利用固體廢棄物進(jìn)行沼氣發(fā)酵與污水的厭氧處理情況基本相似。