王书明++崔俊涛　李筱茵　程伟

【摘 要】胡敏酸是高分子有机化合物，它们对生物降解有很强的抵抗作用。微生物是腐殖酸转化和矿化作用背后的驱动力。然而，胡敏酸在垃圾渗滤液中所扮演的角色和作用仍然不清晰，我们的认识还很浅薄。因此，这项工作的目的是研究在垃圾渗滤液中微生物的作用下胡敏酸的转化等问题，为实际处理提供技术支持。本文通过改变渗滤液中碳源、稀释度及投加不同渗滤液中土著微生物分析微生物对垃圾渗滤液中腐殖质的降解及形成的影响。并得出以下结论：微生物在碳源充足的条件下会将碳源合成腐殖质物质；在碳源贫乏时会降解腐殖质，作为自身生长可利用的营养物质。在不同稀释度下，微生物降解腐殖酸的能力不同。当微生物含量占80%、60%、50%、40%、20%时，降解率分别为51.2%、42.9%、39%、31.5%和24.9%。

【关键词】垃圾渗滤液；胡敏酸；微生物；降解

Effect of microorganism on the degradation and formation of humic acid in Landfill Leachate

WANG Shu-ming1 CUI Jun-tao1 LI Xiao-yin1 CHENG Wei2

（1.College of Resources and Environmental Sciences， Jilin Agricultural University， Changchun Jilin 130118， China；

2.Jilin province jia bo biolog ical techology co.， LTD， Changchun Jilin 130000， China）

【Abstract】Humic acids are natural non-living organic substances and they are extremely resistant to biodegradation. Microorganisms are the driving force behind the transformation and mineralization of humic acids. However， their relative abundance and role during turnover of humic acids in landfill leachate treatments are still unclear， there is still a gap in our knowledge. This work was therefore undertaken with the aim of investigating the role of landfill leachate microbial communities in humic acids transformation and to highlight the problems， unsolved questions in leachate treatment. The results shown：The microorganisms can synthesize the humus in the condition of carbon source rich， but on the other hand， when the carbon source is lack， humus also can be used as the nutrient substance. Under different dilution degrees， microorganisms have different ability to degrade humus. At a microbial rate of 80%、60%、50%、40% and 20%， degradation rate can reach at 51.2%、42.9%、39%、31.5% and 24.9%，respectively.

【Key words】Landfill leachate； Humic acid； Microorganisms； Degradation

0 引言

目前，我国大部分城市以卫生填埋作为垃圾处理的基本方式，在今后一段时期，卫生填埋处理仍将是国内城市生活垃圾处理的基本方式。

腐殖质（Humus，HS）被公认为是垃圾渗滤液有机碳中的主要成分及难降解部分，也是造成垃圾渗滤液色度的主要物质，一般称为“难控物质”，其含量一般可占渗滤液TOC的60%左右。腐植酸（Humic acid，HA）（胡敏酸）作为自然胶体而具有大量官能团和吸附位，对各种阳离子或基团存在极强的吸附能力和结合反应能力，尤其对一些极性有机化合物或极性基团产生重要影响，也可与液体中有机污染物形成“络合体”，成为有毒且难溶于水的物质。因此对腐殖质的研究在垃圾渗滤液处理和环境保护等方面都具有重要意义。

1 实验设计

1.1 实验材料

垃圾渗滤液取自。长春市固体废物处理中心始建于2009年4月，2010年10月投入使用，使用设计年限10年，垃圾的日常处理能力2600吨，处理方式为生活垃圾卫生填埋。

实验所用的菌株是从垃圾渗滤液中分离出来的，属于芽孢杆菌属和假单胞菌属。即：Bacillus sp.1；Bacillus sp.2；Bacillus sp.3；Pseudomonas sp.4；Pseudomonas sp.5。

1.2 实验设计

1.2.1 实验1：不同碳源对胡敏酸转化的影响

将垃圾渗滤液稀释20%（20ml渗滤液加入80ml超纯水），制成5个样，分别加入：2g淀粉、2g蔗糖、2g葡萄糖、2g纤维素钠、空白（无任何添加）。放入摇床，28℃、145转/分下摇7天。7天后用接种环挑取样品划线，3天后继续分离纯化，将纯化后的菌体保存在试管中。

划线后6个样中又分别加入20ml渗滤液。继续培养7天（共14天），用接种环挑取样品划线，继续分离纯化，检验上批菌种是否依然存在。从渗滤液中提取腐殖物质，然后提取腐殖质及测吸光值和定碳。

1.2.2 实验2：不同接种量对胡敏酸转化的影响

将实验1中筛出的所有菌种加入到无菌水内制成菌液（旨在大量加入渗滤液中土著菌种），在摇床摇3天后，将菌液以20ml、40ml、50ml、60ml、80ml的体积加入到300ml的三角瓶中，再对应加入80ml、60ml、50ml、40ml、20ml的渗滤液，使每个三角瓶内含有100ml体积的液体，以保证溶解氧量尽可能相同。摇床内培养3天，然后提取腐殖质及测吸光值和定碳。

1.2.3 实验3：不同菌株对渗滤液中腐殖酸转化的影响

实验2的样品进行纯化。最后，选出5个菌株（Bacillus sp.1；Bacillus sp.2；Bacillus sp.3；Pseudomonas sp.4；Pseudomonas sp.5）。

将筛选后的菌种制成单一菌液，每个取50ml，分别加入100ml渗滤液。培养3天，然后提取腐殖质及测吸光值和定碳。

1.3 实验方法

腐殖酸的测定方法：差分法。

胡敏酸碳含量测定方法：由NaOH和焦磷酸钠·10H2O提取在酸性条件提取。

E4/E6：波长465nm和665nm吸光度比值。

E4/E6比值越高，分子越简单，分子量越小，氧化程度越低，羧基，酚类等含量越低。

2 实验数据与分析

2.1 实验一相关数据

2.1.1 HA相关数据（表1）

注：空白：没有添加外加碳源的渗滤液，和样品一起震荡.渗滤液：和样品相同浓度，但没有震荡.

实验结果分析：与“渗滤液”相比，在外加碳源的作用下胡敏酸的碳含量显著提高，但是空白样品有少量减少。

初步分析，在微生物的作用下添加的碳源合成了HA的组分，在未添加碳源的情况下，在空白试样中碳含量的降低，可能是由于HA在溶解氧的存在下被微生物代谢所消耗，从而将其转化为自身需要的营养物质。

微生物会在碳源充足条件下将碳源合成腐殖质组分，而在碳源贫乏时将腐殖质分解成自身新陈代谢需要的营养物质。以下将继续进行验证性实验说明这一观点。

所有样品的E4/E6都比“渗滤液”的大得多。说明在外加碳源和溶解氧的作用下，腐殖酸分子的结构简单，氧化程度低。

2.2 实验二相关数据

2.2.1 HA相关数据（表2）

实验结果分析：接种过微生物样品的HA碳含量均低于“100%渗滤液”。实验环境不能满足微生物的生存条件，微生物的碳源依赖于对腐殖质的分解反应。不同微生物含量对渗滤液中腐殖质降解能力也不同。

2.3 实验三相关数据

2.3.1 HA相关数据（表3）

实验结果分析：与空白对照组相比，不同样品中胡敏酸的形成和转化不一样，2、3、4号菌株对胡敏酸的有降解作用。1、5号菌株促进了胡敏酸的形成。说明垃圾渗滤液中微生物的转化作用并不相同。

总体来看，这5种菌在转化过程中腐殖质主要起到降解作用，个别品种在腐殖质组分的形成中也起到了促进形成作用。

3 结果与讨论

（1）微生物在碳源充足的条件下会将碳源合成腐殖质物质；在碳源贫乏时会降解腐殖质，作为自身生长可利用的营养物质。这一论点在所查阅的文献中几乎没有被提到，微生物作为一种有生命的个体，有着生物生存的共性。在舒适安逸的条件下，会选择更能直接被利用的，微生物的合成作用已被大量论点证实；在营养物质匮乏时，微生物也会拆分腐殖质组分，降解成能被自身吸收的可利用有机碳源。

（2）不同稀释度下微生物对腐殖质降解能力不同。在不同的稀释度下，渗滤液中的一些营养物质也同样被降低了浓度，在一个合适的状态下，更好地被微生物吸收利用。在原本高浓度有机废水中，微生物的生存可能受到了抑制，因此研究稀释度是对处理渗滤液中腐殖质十分有效的。

（3）渗滤液中的微生物均有降解腐殖质的能力，可以根据改变渗滤液中的环境，从而达到降低渗滤液中腐殖质的目的，最终使出水达到标准。

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[责任编辑：王楠]