废水中硫氰酸盐的微生物降解研究进展

肖小双 安雪姣 叶晗媛 王林平 钟斌 张庆华

（1. 江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室 江西农业大学生物科学与工程学院，南昌 330045；2. 南昌市国昌环保科技有限公司，南昌 330006）

随着社会的迅猛发展，工业化程度的不断提高，工业废水的排量也随之提高。工业废水是一种典型的有毒难降解的废水，含有多种有机及无机且难以处理的污染物，成分复杂，COD 值高。有些工业废水中存在大量的硫氰酸盐，它是一种需要在全球范围内进行治理的污染物。硫氰酸盐（SCN-）是一种含碳、氮和硫的中毒性和化学稳定性化合物，由硫化物或硫代硫酸盐与氰化物反应形成［1-2］。被硫氰酸盐污染的水可以从无衬里或结构受损的污水储存设施渗透到含水层中污染水资源［3］。硫氰酸盐的毒性早在20 世纪40 年代就被认识，其可抑制多种酶系统，低浓度（1-2 mmol）的硫氰酸盐可以毒害多种高等生物［4］。金矿工业废水中的硫氰酸盐的浓度在500 mg/L-1 500 mg/L 之间；纺织印染工业废水中的硫氰酸盐浓度在500 mg/L-1 000 mg/L 之间，且由于出水的循环利用使硫氰酸盐的浓度呈现持续增高趋势［2，5-7］。用于炼钢的焦炭生产产生的大量废水中含有大量的硫氰酸盐，其含量在50 mg/L-400 mg/L之间［8-10］。然而硫氰酸盐在焦化废水中的排放由工业排放指令（Industrial emissions directive，IED）规定，必须减少到4 mg/L［11］。当废水中硫氰酸盐含量较高时，它可与苯酚协同抑制厌氧氨氧化活性，降低废水处理效率和效果［12］。

目前，非生物治理方法主要包括化学氧化和物理吸附［2］。化学氧化法中比较有代表性的方法有高铁酸盐氧化法［13］、湿式空气氧化法［14］、臭氧氧化法［15］及氯酸钠氧化法［16］等。化学氧化处理的效果较好，但实施的成本较高，需要投入大量的试剂或产生大量的危险废物。以氯酸钠氧化法去除硫氰酸盐为例，首先对含硫氰酸盐废水中多次加浓硫酸脱除其中的硫代硫酸盐，然后加入氯酸钠去除硫氰酸盐，此过程还需要多次交替加入浓硫酸和氯酸钠以去除硫氰酸盐［16］。物理吸附法比较经典的有铁水合物吸附法［17-18］、印记秸秆吸附法［19］和AgCl 纳米颗粒水滑石吸附法［20］等。物理吸附处理的效果较差，如铁水合物吸附法，首先需要合成铁水合物，然后将铁水合物投加到硫氰酸盐废水中，在适宜条件下铁水合物与硫氰酸盐形成络合物沉淀，这种吸附沉淀法受到硝酸盐和pH 等条件的影响［17-18］，且这种吸附效果并不能达到排放标准。化学氧化法和物理吸附法不符合低投入、高回报的目的，为此科学家们找到一种更可行的替代非生物法降解硫氰酸盐的方法是利用能够代谢硫氰酸盐的环境微生物。具有利用硫氰酸盐的微生物已从包括活性污泥在内的不同环境中富集和分离出来了，这些微生物代谢的硫氰酸盐，可用作能量、碳、氮或硫源［21-22］。一些研究使用传统的基于培养和聚合酶链式反应（PCR）扩增的核糖体基因测序来确定降解硫氰酸盐的微生物的组成成分［23-24］。这些研究揭示了许多微生物物种或种群的生理能力，但未能探索出参与硫氰酸盐降解的有效群落或整个微生物群落的全部代谢潜力和彼此间的化学联系。近年来，虽然Gould、Watts、Mahendran 等［2，25-26］总结了微生物降解硫氰酸盐的研究进展，但还是不够全面。涉及基因组测序和元基因组DNA 测序的新研究发现了新的信息，有关的系统发育、多样性、代谢和种间依赖的硫氰酸盐降解菌团被发现。此外，新的实验揭示了微生物代谢硫、氮和碳间的循环相互作用，从而对硫氰酸盐生物降解技术的设计产生了重要的启示。

本文通过总结当前有关降解硫氰酸盐的关键微生物和过程的知识，以期为处理废水中硫氰酸盐提供借鉴。

1 单一微生物降解硫氰酸盐

硫氰酸盐中碳、氮、硫含量多且不易被利用，但是SCN-的组成元素S、C 和N 又是生物生长所需的营养元素。研究表明，一些微生物以SCN-作为其碳源、氮源或硫源进行生长，并形成SO42-、CO2和NH4+等代谢产物。表1 列举了许多学者发现的可代谢硫氰酸盐的微生物。

表1 硫氰酸盐降解菌的分类

1.1 自养菌降解硫氰酸盐

已分离到多种自养细菌，可通过硫氧化将硫氰酸盐作为其唯一的能量来源［27-29］。这些化学营养细菌利用硫氰酸盐降解初期释放的还原硫作为生长的能源，将硫化物氧化成硫酸盐［30］。嗜中性的Thiobacillus thioparus［31］、Paracoccusspp.［32］，反硝化的Thiobacillus denitrificans［33-34］，嗜盐的

Thiohalkaliphilic thiocyanoxidans［35］，Halothiobacillus

sp.［36］，耐碱的Thioalkalivibrio paradoxus、Thioalkalivibrio thiocyanoxidans［37］和Thioalkalivibrio thiocyanodenitrificans［38］等这些特异性降解硫氰酸盐的菌株被发现。这些细菌也可以直接利用其他还原硫来生长，如硫化物、多硫化物、元素硫或硫代硫酸盐［38］，有时会优先于硫氰酸盐［39］。除了这些细菌利用硫作为能源外，还报告了硫氰酸盐释放的氮转化为氨的利用情况［40］。然而，在pH 10 的条件下，当氨浓度为2 mmol/L-3 mmol/L 时，属于Thioalkalivibrio的亲碱型硫氧化剂的活性受到抑制，这是由于NH3在如此高的pH 值下增加了毒性［41］。大多数硫氰酸盐降解细菌需要氧气氧化硫，但也有些细菌以兼性厌氧方式氧化硫，如T.denitrificans和T.thiocyanodenitrificans，可以还原硝酸盐或亚硝酸盐，但是降解率可能较低［42］。还有研究表明，硫杆菌自养反硝化可以同时去除废水中的硫氰酸盐和氮，当硫氰酸盐完全转化为硫酸盐时，NO-N 和SCN-N 的化学计量比接近2.0，这证实了硫氰酸盐和亚硝酸盐在NON/SCN-N 比为2.0 时完全被除去［9-10］。

1.2 异养菌降解硫氰酸盐

除了自养细菌外，还分离出了许多能够降解硫氰酸盐的异养菌。这类异养菌的生物化学和代谢能力在硫氧化细菌的详细水平上没有被研究，但它们对有机碳源的需求是统一的。这些异养细菌包括不同的属， 如Ralstonia、Sphingomonas［43］、Klebsiella［44］、Pseudomonas［12］、Arthrobacter［45］和Methylobacterium［46］。其主要利用硫氰酸盐作为氮源，是从有机碳中获得能量，而不是从被释放的还原硫中获得能量。一些菌株中有替代氮源（如铵）的存在［47］，可抑制硫氰酸盐的降解，而在另一些菌株中则不然［48］。Lukhanyo 等［49］在某溢油点分离得到耐碱性细菌Pseudomonas aeuginosa，对游离的氰化物和硫氰酸盐有生物降解能力。

1.3 混合营养菌降解硫氰酸盐

此外，除了上述所提到的自养和异养菌，还报道了一种混合营养细菌Burkholderia降解硫氰酸盐，它利用硫氰酸盐作为唯一氮源，也可氧化硫氰酸盐中的硫，但是此菌的降解过程需要外加碳源，否则硫氰酸盐将不会被降解［50］。

1.4 真菌降解硫氰酸盐

除了上述细菌外，人们发现了一种真菌Acremonium strictum可以利用硫氰酸盐［51］。该真菌是从焦炉废水中分离而来的，在高酚、铵和硝酸盐存在下，能在中性pH 环境条件下降解硫氰酸盐，但对亚硝酸盐和氰化物有抑制作用。Ozel 等［52］发现Schizophyllum commune、Polyporus arcularius、Ganoderma applanatum、Pleurotus eryngii、Clavariadelphus truncatus、Cerrena unicolor、Trametes versicolor、Ganoderma lucidum和Schizophyllum commune等真菌也能够降解氰化物。

2 混合微生物降解硫氰酸盐

虽然已经发现许多微生物可以单独降解硫氰酸盐，但由于不同物种或种群对不同环境变化的容忍能力有限，大多数生物降解系统依赖于混合体系，这可能提高了系统的降解效率。在生物处理研究中，由于混菌共培养体系（即复合菌系）处理符合自然界中微生物降解硫氰酸盐的规律，且能避免通常单菌在硫氰酸盐降解过程中遇到的底物抑制、产物抑制及效率低等问题，并有机结合了多种代谢途径，降低了单菌降解硫氰酸盐产生的有害产物对整个降解系统的负面影响，简化了降解工艺的操作流程［11］。其他非硫氰酸盐降解菌系的共存也可能通过代谢不受欢迎的副产品（如铵）而产生益处。在共培养或以混合为基础的生物反应器中、在实验室、试点和现场规模上得到了证明。有研究表明，不论是混合培养的活性污泥还是菌系，在硫氰酸盐的降解中都有广泛的应用［53］。

2.1 硫氧化菌团

通常氧化细菌控制着硫氰酸盐降解生物反应体系的效率。这种优势是由于它们在硫氰酸盐污染的废物或活性污泥中的活性，以及它们对典型生物反应体系原料的中度盐碱和中性pH 条件的适应，通常被用作生物反应体系的接种物。在硫氧化细菌中，属于Thiobacillus菌属的细菌通常在生物反应体系群落中被发现［24，54］。例如，从轻度碱化和中等盐度的金矿尾矿中富集的硫氧化细菌Thiobacillus和Halomonas共同培养，能够降解硫氰酸盐［55］。生物反应器中盐度的增加可能导致Halothiobacillusspp.的优势化［36］。虽然尚不清楚这类细菌中的中度嗜盐菌株是否可以降解硫氰酸盐，但Halothiobacillus halophilus/hydrothermalis可以通过氰酸途径降解硫氰酸盐，这是已知为数不多的能够降解硫氰酸盐的Halothiobacillus。2010 年，Chaudhari 和Kodam［56］研究了Klebsiella pneumoniae和Ralstoniasp.的混合培养体系，硫氰酸盐的降解效果可达500 mg/L/day。

有趣的是，尽管Thiobacillusspp.有能力从二氧化碳中固定碳，但在有机碳源的存在下，通常仍然占据主导地位，如在众所周知的ASTERTM生物降解系统中供应糖蜜［21，54］。在硫氰酸盐降解体系中，对与硫杆菌相关的16S rRNA 基因序列的研究发现，大多数序列属于T.thioparus、T.thiophilus、T.denitrificans和Thiobacillus sajenensis［24］。有文献表述T.thioparus和一些T.denitrificans在纯培养环境中可降解硫氰酸盐［57］。2015 年，一项元基因组学研究研究了两种不同的硫氰酸盐降解生物反应体系，一种是含有硫氰酸盐的进水；另一种是SCN-和CN-的混合物，两者都以接入Thiobacilli为主［54］。只有硫氰酸盐的生物反应体系中存在编码硫氰酸盐水解酶（Thiocyanate hydrolase，SCNase）的完整基因，并与Thiobacillusspp.有关联。这些基因与其他在硫代谢中起作用的基因位于一个含有氰化酶编码基因的保守操作子中。SCNase和氰化酶基因的共定位可能解释了纯培养研究中这些酶的共同表达［35］。Hussain 等［58］在Afipiaspp.的TH201 菌株中也发现了SCNase基因。在来自CN-和SCN-生物反应体系中的两株硫杆菌菌株Thiobacillusspp.和Pseudoncardiaspp.中发现另一个SCNase基因，以及未被发现的与硫杆菌降解硫氰化物相关的SCNase［58］。

在降解硫氰酸盐的微生物群落中也检测到了其他非降解硫氰酸盐的硫氧化细菌［23，54］。非降解硫氰酸盐的硫氧化细菌即Thiomicrospira thermophila，在这种情况下，代谢了进水中的硫代硫酸盐，并可能再次氧化了降解硫氰酸盐的微生物所释放的硫化物［23］。在Kantor 等［54］研究的复杂生物反应体系中，也发现了一些不能降解硫氰酸盐的硫氧化细菌，其丰度较低。研究发现，在分析降解硫氰化物菌系中，没有发现编码羰基硫化物水解酶（Carbonyl sulfide hydrolase，COSase）的基因，这表明其他硫氧化基因有可能进一步氧化COS 分解过程中释放的硫。因此，使用元基因组组学分析方法确定了几种硫氧化途径，尽管只有Thiobacillusspp.。研究表明该属中的SCNase在硫氰酸盐降解和硫循环过程中仍起主要作用。

2.2 氮循环菌团

异养细菌能够降解硫氰酸盐，其氮源通常是以铵态氮的形式释放出来的。事实上，降解硫氰酸盐的一些菌团主要由一些异养细菌菌系组成，包含了已知的降解硫氰酸盐的异养菌Ralstonia eutropha、Sphingomonas paucimobilis和Pseudomonas sp.［43］。异养硫氰酸盐降解菌很少被认为是其他硫氰酸盐降解菌团的成员，如Sphingomonas［54，59］。

除了利用释放氮的硫氰酸盐降解菌外，在硫氰酸盐降解菌团中常发现一些非硫氰酸盐降解的氮循环微生物。在好氧生物反应体系中将硫氰酸盐转化为铵的过程中已确定了一些起硝化作用的成员［24，53-54］。在硫氰酸盐降解生物反应系统中，自养和异养混合菌群的存在下，Ryu 等［53］提出了硫氰酸盐降解及随后的硫和氮循环的概念模型。产生的硝化作用与硫氰酸盐降解同时发生，导致亚硝酸盐和硝酸盐的增加，这可能是由于Nitrospiraspp.存在于接种体内［54］。有趣的是，该属的丰度在暴露于硫氰酸盐时下降，这一观察被解释为对硫氰酸盐氧化产生的铵或亚硝酸的潜在毒性反应。尽管如此，利用硝化细菌的作用，特别是与Nitrobacter、Nitrosospira、Nitrosomonas和Nitrospira有关的硝化细菌，可以从生物反应器中去除铵和亚硝酸盐［24，54］。Grigor’eva等［60］采用Pseudomonas putita和Pseudomonas stutzeri共培养法降解氰化物和硫氰酸盐。Kantor 等［54］在宏基因组生物反应器研究中检测到多形亚硝基螺氨单加氧酶和羟胺氧化还原酶的编码基因，支持循环和脱氮的潜力。然而，没有发现亚硝酸盐氧化基因，说明硝化细菌抵消铵对硫氰酸盐降解的抑制作用的能力可能受到限制。

在一些生物反应器系统中，活性反硝化也被确定为一种有意促进的过程［50］或微生物群体活动的无意影响［54］。前一项研究包括一系列生物反应器，其中一个旨在通过创造厌氧条件促进反硝化。这些反应器中存在反硝化细菌（T.denitrificans），这表明反硝化细菌是一种活跃的反硝化细菌。在后一项研究中发现，亚硝酸盐反硝化的基因存在于一个生物反应器联合体的多个成员中。在硫杆菌和其他自养生物的基因组中也存在完整的反硝化基因。有几个基因组含有编码氰化酶的基因，表明这种中间体作为碳或氮源的生物利用物。有研究还发现了氨氧化型古细菌在自然环境中硫氰酸盐降解中的作用，表明在受硫氰酸盐污染的地下水中可以刺激它们的生长［61］。

2015 年，有人已经研究了潜在的与真核生物的联合营养联系，以去除硫氰酸盐降解生物反应器中的氮［53］。采用细菌/微藻混合培养，其中微藻吸收了以硝酸盐、亚硝酸盐和铵形式积累的氮［53］。值得注意的是，这一过程保持在与硫氰酸盐降解相同的生物反应器中，使用操作参数促进所需的代谢，从而支持Thiobacillusspp.的自养条件转换。在硫氰酸盐降解阶段，受LED 光激活刺激后，细胞内微量镉和Microactinum的丰度增加。随着微藻数量的增加，以前在藻类培养中被称为共生体的细菌也迅速生长起来。其中最重要的是一种Rhizobium-like 的微生物，它通常需要植物寄主并能固定N2，这突出了这些细菌对微藻活性的潜在支持作用。Kantor 等［54］还检测到真核生物（genusRhizaria）中编码亚硝酸盐还原的基因，表明这种真核生物的作用类似真菌Fusarium oxysporum［62］。

2.3 碳循环菌团

有机碳的存在可以支持利用硫氰酸盐作为氮源的异养细菌［42］。有机碳最初以多种方式输入硫氰酸盐降解生物反应器，如通过添加不稳定的碳源（如糖蜜），促进异养生长。含有硫氰酸盐焦化废水中也存在着一种复杂的碳化合物环境［63］，可被一些异养细菌降解［59］。向硫氰酸盐降解体系中通入空气，为自养细菌提供二氧化碳以进行转化，转化为可在生物反应器内回收的生物质。在生物降解物的基因组中检测到了固定碳的基因，包括卡尔文循环和RuBis CO基因。其占主导地位的是Thiobacillus和Thiomonasspp.［54］。在富含碳的生物反应器中也鉴定出了许多异养真核生物［21］。这些包括可能会代谢有机物或死生物质的真菌、酵母和变形虫。这些真核生物中有一些与已知会降解CN-的物种密切相关，如F.oxysporum［21］。

3 硫氰酸盐生物降解的酶途径及机制

3.1 硫氰酸盐降解途径

硫氰酸盐的生物降解需要通过特定的酶来水解硫氰酸盐，生成氨、硫化物和二氧化碳［36］。这取决于微生物是否采用羰基硫（Carbonyl sulfide，COS）途径（1）和（2）或氰酸盐（CNO-）途径（3）-（5）和（6）-（9）［64-69］。这两条途径构成了硫氰酸盐降解的主要生物学机制，两者都是好氧的。前者是通过硫氰酸盐水解产生的，与羰基硫化物一起形成氨，该中间体可通过羰基硫化物水解酶进一步水解成硫化氢（H2S）［68］。在这个阶段，硫化物可以作为硫氧化细菌的电子供体而作为一种反应中间体，羰基硫化物容易从细胞中扩散出来，并且在生物降解过程中可在气相中检测到［45］。近年来，由于生物检测技术的迅速发展使许多学者对微生物降解硫氰酸盐的机制有了突破性的认识。

3.1.1 羰基硫途径 介导硫氰酸盐降解为羰基硫的特异性酶硫氰酸盐水解酶（SCNase），首先在T.thioparusTHI 115 中发现，与细菌腈水合酶具有显著同源性［69］。后者的研究能够克隆和测序编码该酶的α、β 和γ 亚基的基因，分别是scnA、scnB和scnC基因。此后已在其他降解硫氰酸盐的培养物中鉴定出与该SCNase同源的酶或编码其产生的基因［35］。从嗜温菌中分离出另一种新颖的产SCNase的硫氰酸盐降解株THI 201，与之前鉴定的T.thioparusTHI 115 或T.thiocyanoxidans的SCNase同 源 性 很 小［58］。羰基硫介导的硫氰酸盐降解途径如图1 所示。

图1 羰基硫介导硫氰酸盐降解

3.1.2 氰酸盐途径 氰酸介导的硫氰酸盐降解途径如图2 所示。氰酸盐途径最初用于Thiobacillus thiocyanoxidans中，现在已被分类包含在T.thioparus中［57］。尽管氰酸盐作为一种中间体没有明显的积累，但由于存在一种酶，即氰酶氰或酸酯酶（Cyanase，CYN）［70-71］，能够将氰酸盐水解成氨和二氧化碳，因此提出了这一途径。然而，氰化酶的活性广泛表达在细菌和植物中，不能降解硫氰酸盐［72］。它的存在并不一定表明它具有代谢硫氰酸盐的能力。事实上，氰酸盐途径最重要的证据来自于Thioalkalivibrio成员积累的氰酸盐，这些成员缺乏或抑制了氰酸酶的活性［37］。已知研究还没有发现硫化物生成的证据，而是将元素硫作为反应产物，偏离了所提出的方程（3）。尽管有关于利用氰酸盐途径的证据，但仍未鉴定出将硫氰酸盐转化为氰酸盐的酶。

Stratfod 等［73］从以硫氰酸盐为氮源和硫源的土壤中分离出一株革兰氏阴性异养细菌。氰酸酯是该菌代谢反应中间体之一。与其他研究过的细菌不同，四硫酸盐而不是硫酸盐是硫代谢的最终产物。作者认为，该菌可将硫化物氧化为硫代硫酸盐，再氧化为四硫代酸盐。他们还假设，由于硫酸盐的最终氧化发生在细胞质中，细菌无法在细胞质膜上转运四硫酸盐。提出了以下反应顺序［67］：

3.1.3 代谢产物 两种降解途径都有氨的生成，然而微生物修复硫氰酸盐废水产生的氨有时并不能被完全硝化，尤其是单一微生物降解硫氰酸盐的终产物会有氨的累积［33，36］。如何减少硫氰酸盐降解过程中氨的产生成为了新的研究方向，有学者发现硫氰酸盐降解菌与硝化菌共培养时氨可能会被完全代谢，并提出了硝化途径（10-13）［10，74-76］，当此过程进行不完全时会有亚硝酸盐的积累。Chung、Li 和Ramos 等［77-79］认为脱硝工艺利用有机碳源或氢、铁、硫化物等无机物作为电子给体减少废水中的亚硝酸盐。因此，脱氮还需要一定量的无机物（电子给体）或有机碳源才能完全去除亚硝酸盐。硫氰酸盐降解过程中硫被氧化成硫化物的形式，但未检测到SO2产生。

图2 氰酸盐介导硫氰酸盐降解

3.2 微生物降解硫氰酸盐机制

环境异生质硫氰酸盐污染物的高效微生物降解一直是世界各国争相关注的焦点，而硫氰酸盐降解机制的解析是研究热点。国内外学者、专家通常利用基因组测序分析、转录组测序分析及代谢组学分析阐述微生物降解硫氰酸盐的机制。单一微生物降解硫氰酸盐的机制比较简单，如自养型微生物利用硫氰酸盐中的硫源来生长［33-34，36］，异养型微生物利用硫氰酸盐中的氮源和外源碳源来生长［38，44，47］，它们降解硫氰酸盐的通路可能只有一条。而混合微生物降解硫氰酸盐的机制比较复杂，主要是存在协同作用［12，31，40，67］，如硫氰酸盐降解菌与硝化细菌共培养体系，微生物降解硫氰酸盐产生的NH4+会被硝化细菌利用，它们协同代谢促进硫氰酸盐的降解［5，8-10，69］。又如多种可降解硫氰酸盐的不同微生物共培养体系中可能会出现多条不同的代谢途径，它们不会因为某一条代谢途径中断而停止硫氰酸盐的降解，这种情况在活性污泥中普遍存在。不论单一微生物还是混合微生物，它们在降解硫氰酸盐时必需先要分泌硫氰酸盐水解酶。混合微生物降解硫氰酸盐可能并不是每一种微生物都分泌硫氰酸盐水解酶，其中的某些微生物可能是利用中间代谢产物生长繁殖的［8，31，40，69］。

4 微生物降解硫氰酸盐的主要影响因素

微生物在修复硫氰酸盐废水的过程中，其修复能力既受微生物本身的影响，也受外部环境因素的影响，适合的外部环境对微生物修复硫氰酸盐废水至关重要。为了确保微生物高效的生长、代谢和繁殖，不少学者们分别针对不同的微生物研究了温度、pH 值、溶解氧、硫氰酸盐浓度、无机盐浓度、外加营养物质及代谢产物浓度对微生物降解硫氰酸盐的影响，当然相同因素对不同微生物的影响原因也不尽相同。表2 列举了微生物降解硫氰酸盐的主要影响因素。

表2 微生物降解硫氰酸盐的主要影响因素

5 微生物降解硫氰酸盐的意义及存在的问题

硫氰酸盐废水作为一种常见的工业废水，广泛存在于焦化、炼金、轻纺、印染和橡胶等工业生产中。研究表明，硫氰酸盐属于生物难降解物质，是废水COD 的重要来源，因其毒性大、危害重，对生物体影响巨大，严重危害人类身体健康和生态环境，给水安全带来严重隐患，是当前亟需在全球范围内进行有效治理的污染物。通常修复硫氰酸盐污水有物理吸附、化学氧化和生物降解等方法，其中生物降解法中应用最多的是微生物降解法。微生物具有体积小、比表面积大、繁殖能力强等特点，能不断与周围环境快速进行物质交换。硫氰酸盐的组成成分（C、N、S）具备微生物生长繁殖的主要条件，因而微生物能从硫氰酸盐废水中获取养分，同时降解和利用硫氰酸盐，使污水得到修复。微生物在培养过程中还可以对其驯化，使其适应不同的水质条件。在硫氰酸盐废水的降解研究中，微生物以其降解速度快、效率高，适应环境能力强，生存条件温和，废水处理量大，运行费用低廉等优势成为该领域的主要研究对象。

由于废水的成分复杂多变，在利用微生物降解废水中硫氰酸盐也遇到了一些问题。同一微生物或微生物群在处理不同环境、成分废水中硫氰酸盐时出现不同的效果差异。例如，嗜酸性微生物在酸性条件下降解速率快、效果好，而在中性或碱性条件下降解硫氰酸盐的速率慢、效果差。又如利用微生物降解氨氮含量较高的废水中硫氰酸盐会比氨氮含量低的效率低，当然也有学者提出利用硫氰酸盐降解菌与硝化菌共培养体系去修复含氨氮及硫氰酸盐较高的废水，但是要想达到完全修复的条件比较苛刻，当NO-N/SCN-N 比为2.0 时可被完全降解［9-10］。苛刻的条件给实际生产应用带来不便，如何高效降解硫氰酸盐的同时使氨氮等副产物的减少是现如今面临的一大问题。这就需要在不同条件下对降解硫氰酸盐的微生物进行驯化，以期达到适应各种成分、环境的废水体系。

6 结论与展望

利用微生物降解环境异生质硫氰酸盐废水是一种经济、高效、便捷的可持续性方法，与非生物方法相比，微生物修复硫氰酸盐是一种越来越广泛的应用方法。近年来对微生物降解硫氰酸盐的研究越来越深入，对其深层次的降解途径及机制有了新的见解。多种微生物协同降解硫氰酸盐已成为研究主流，协同机制的解析也日益明了。但是由于废水成分复杂、环境等条件以致微生物降解硫氰酸盐在应用实际工厂中通常存在局限性。未来我们研究的方向就是要突破局限，使实验室成果更好的应用到实际生产中。随着高通量测序与转录组测序技术的发展，使人们能够深入了解菌体的代谢方式和遗传多样性。此外，通过了解限制硫氰酸盐生物降解的关键过程或通过优化其组成元素（碳、硫和氮）的氧化还原循环以及添加微生物代谢所必须的无机盐，这些信息有助于改进当前或未来的生物技术方法。分子测序技术和转录组学的发展突出了硫杆菌属在许多硫氰酸盐降解体系中的优势地位，并指出硫循环对硫氰酸盐生物降解的重要性。研究发现，氮循环是一个关键的代谢过程，根据反应体系的条件，从硫氰酸盐降解中释放出的铵可以通过硝化或反硝化作用被同化成生物量。通过对这些过程的分析，促进反硝化细菌的生长，开发了旨在去除氨氮的新型反应体系。体系中复杂的碳循环也揭示了异养和自养微生物的作用。自养硫氰酸盐降解菌在体系中占绝对优势表明，有效降解硫氰酸盐可能不需要外加碳源。

未来利用多种科学技术，如高通量测序、转录组学分析等结合是研究微生物降解硫氰酸盐的一个技术方向。这些技术的发展极大地提高了人们对硫氰酸盐生物降解体系中微生物群落动态和遗传特性的了解。这有助于开发出更有效、更经济的生物降解方法，具有多种代谢功能，可根据废水的化学成分量身定做。未来我们要突破废水的复杂性与环境的多变性，使微生物更好的适应废水环境去降解异生质硫氰酸盐。与此同时，基因工程菌的开发也是一个新的研究热点。该方法不仅对硫氰酸盐降解具有重要意义，而且对其它污染物降解的生物技术方法的发展和优化具有重要意义。因此，今后应该致力于实际研究，使实验室中的成果适用于复杂的环境体系。