Page 66 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

· 1422 · 环境工程技术学报 第 12 卷

Ntan 基因 在 100 m 静态磁场下受到影响。Jouni 明，适宜强度的外加磁场对活性污泥生物量增长和
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等 [30 ] 观察到在自然辐射条件下，预培养 的 Viciafaba 脱氢酶活性具有正向影响，进而提高了废水中甲醛
细胞暴露 在 15 m 静态磁场中时，染色体畸变（桥、 和 CO D 的去除效率 [38-39] 。Yavu 等 [40 ] 研究发现，在
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片段和滞后染色体）和染色体数量显著增强。Zhang 8.9～46.6 m 磁场强度范围内，活性污泥底物（如葡
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等 [31 ] 发现较高磁场强度静磁场（9 000 mT）可以显著 萄糖）去除率和微生物活性先随磁场强度提高而增
增 加 sox 和 sodAsod 突变体的突变概率。Chater 大，并 在 17.8 m 时达到最大值，之后随着磁场强度
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等 [32 ] 研究发现，在强磁场下生物大分子结构易受到 的增加而降低。许燕滨等 [41 ] 发现，引入磁场有助于
磁场影响，甚至造 成 DN A 碱基发生突变。Shankayi 推动厌氧优势菌生物系统的硝化过程，抑制硫酸盐
等 [33 ] 发现，磁场强度 在 500～5 000 m 时，可引起癌 还原菌生长，从而控制系统 中 H S、NH 等臭气的产
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细 胞 DN A 碱基突变，结构稳定性变低。然而，也有 生，同时提 高 r 的消耗速率。耿淑英等 [42 ] 发
COD
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研究显示，不同磁场强度与基因表达、DN A 分子结 现，外加磁场在一定程度上提高了序批式活性污泥
构 破 坏 之 间 无 明 显 相 关 性 。 如 Joun 等 [30-31] 系统（SBR）中污染物的去除性能，当磁场强度 为 70
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研究发现，磁场强度（15～3 700 mT）、持续暴露时间 m 时，SB 系统 对 T N 去除效果最好，脱氮率提高
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等与基因表达 和 DN A 分子结构破坏之间无明显相 到 85.98% [42] 。封志飞等 [43 ] 发现，磁场耦合电化学生
关性。可见，对磁场影响生物大分子结构的机理还 物膜反应器（BER）对 T N 的去除率提高了 10%～
需开展进一步研究。 30%，并能促 进 BE 反硝化。H 等 [44 ] 发现，适当强
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2 生物磁效应在环境治理中的应用 度的静磁场（20 mT）能显著提高缺氧反硝化菌的丰
度和好氧反硝化菌的活性，而高磁场强度（40 mT）会
2.1 在废水处理中的应用
对微生物新陈代谢产生负面影响，选择合适的场强
2.1.1 对重金属去除的影响
是磁场强化生物处理废水的关键。Łebkowsk 等 [45]
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外加磁场能够影响废水处理中重金属的去除效
在研究静磁场对活性污泥生物降解合成废水及活性
果，一方面，磁场可以增大微生物对重金属的吸附容
污泥微生物脱氢酶活性的影响时发现，与对照组（0
量，进而提高重金属去除率。例如，靳小蓓 [34 ] 采用磁
mT）相比，磁场强度 为 75 m 时活性污泥中微生物
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场与微生物固定技术处理酸性镀铜废水，发现在引
的脱氢酶活性提高 了 35%，对硝基苯胺的去除率提
入磁场后微生物对重金属的吸附效能显著提高，在气
高 30%，同时有助于微生物大肠杆菌重组。Wan 等 [46]
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水比 为 0.5、水力停留时间 为 5 h、初始浓度 为 50 mg/L、
研究发现，48.0 m 的磁场提高了亚硝酸盐氧化菌活
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载体中心磁场强度 为 14 m 时，铜去除率最高达到
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性并促进其生长，使亚硝酸盐氧化速率 从 3.7 mg/（g·h）
89.98%。另一方面，磁场可以促进优势菌株的生长
提高 到 149 mg/（g·h）。隋卫燕等 [47 ] 研究发现，不同
和繁殖，强化对重金属的去除能力。X 等 [24 ] 研究发
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的磁场强度下活性污泥具有不同的去污能力，高强
现，不同强度（2.4、6、10、17.4 mT）的静磁场均能够
促 进 Cr（Ⅵ）污染废水中短杆菌属和芽孢杆菌属的生 度磁场（150 mT）能迅速提高活性污泥对有机物的去
长，与对照组相比微生物数量提 高 32%～65%，且对 除能力，而中强度磁场（80 mT）能够同时提高对有机
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Cr（Ⅵ ） 具 有 还 原 能 力 ， 当 暴 露 在 6 m 磁 场 时 ， 物和磷酸盐的去除率。Li 等 [48 ] 研究发现，磁场可使
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Cr（Ⅵ）去除率最高，达 到 36.17%。此外，一些微生物 微生物分泌更多 的 EPS，低强度磁场（3～5 mT）作用
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由于磁场效应引起的细胞增殖速率和微生物酶活性 下的颗粒污泥 中 EP 增加 了 77%，在不利环境条件
增加 [35] ，能够提高对废水中重金属的表面吸附和跨 下 EP 可作为微生物的碳源和能源 [49] ，即使在间歇
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膜运输 [34] 。 如 X 等 [36 ] 研究发现，引入磁场可提高 循环运行（包括饥饿期）中，CO 降解速率也有显著
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蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）的吸附性能，当磁场 提高。由此可见，外加磁场通过提高微生物酶活性，
强度 为 17.4 m 时，菌体胞外聚合物（EPS）表面负电 增强有机物降解菌活性，并产生较为富足的能量（如
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荷增 加 20%， 对 Cr 的静电吸附能力增强。在废水 EPS），为高效去除有机物提供保障。
处理中，磁场可以通过强化微生物对重金属的吸附 2.1.3 对微藻生长及污水净化的影响
效果来提高废水中重金属的去除效率 。 微藻是应用生物技术领域的一种重要微生物，
[37]
2.1.2 对有机污染物去除的影响 可用于污水 中 BOD 、氮、磷、重金属及有机物的去
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通过外加磁场可以影响微生物的生长和代谢活 除，抑制大肠杆菌生长等 [50] 。微藻在生长过程中能
性，进而提高有机污染物的生物降解效率。研究表 够利用太阳能进行光合作用，其产生 的 O 被废水中
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