除藻微生物制剂最初的产品形式为EM(Effective Microorganisms)菌剂。这种复合菌剂修复技术是一种新型水处理技术,是利用自然存在的或人工培养的微生物,通过精心选择、合理操作、人工强化再复合其他吸附剂、活化剂、微量元素及固化酶等,利用生物工程技术规模化生产而成的复合微生物体系,体系中微生物在生长代谢过程中产生的代谢物及分泌物,又为各自或相互间生长提供基质和养料,通过这种相互间的共生增殖关系,形成了一个复杂而稳定的微生物系统。
同时,微生物利用水体中有机物及不同形态的氮、磷进行自身合成,促进或强化在自然条件下原本进行很慢或不进行的降解过程能够快速有效进行,从而达到将有毒污染物转化为无毒物质的目的。
EM技术不是只用单一或者某几种特定种类的微生物,而是将许多种类的有效微生物作为一个功能群体来应用。应用除藻微生物制剂治理富营养化水体,相对于其他单一溶藻菌来说,在除藻方面的优势更加显著。该技术具有工艺简单,易操作,而且投资省、运行费用低等优点,是极具推广潜力的生物控藻新技术。
这些EM 菌在生长过程中能产生分泌出互相能利用的物质,成为共生增殖关系,形成复杂的微生物系统,发挥多种功能。或者EM 菌剂中的细菌、真菌、放线菌等直接对藻类进行裂解或者摄食来抑制藻类。
(一)芽孢杆菌
芽孢杆菌属(Bacillus)是一类好氧或者兼性厌氧菌,能够产生抗逆性内生孢子的杆状细菌,主要分布在植物体表面和水体中,有蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等。芽孢杆菌属在自然环境中广泛分布,其制剂比当前某些细菌制剂更不容易失去活性、热稳定性好,又不会产生抗药性,同时具有良好的水质净化效果的优点。近年来在富营养水体中分离出来的某些芽孢杆菌,对水体中的藻类具有显著的溶解去除作用,芽孢杆菌此类微生物种群已经得到人们高度重视。
芽孢杆菌制剂投入水中后,可迅速形成有益的微生物种群,与藻类竞争基本营养物质,也就是进行营养竞争,从而抑制藻类的生长。同时,溶藻芽孢杆菌还能产生溶藻活性物质,对藻体进行溶解。有研究表明芽孢杆菌能明显减低铜绿微囊藻中叶绿素a 的含量和藻蓝蛋白的含量,从而抑制了铜绿微囊藻的光合活性,达到限制铜绿微囊藻生物量增长的作用。同时有的菌不但对铜绿微囊藻具有良好的溶解效果,对淡水中常见的栅藻及小球藻也具有良好的去除作用。初始菌浓度越大,溶藻效果越明显,达到最佳溶藻效果的时间越短。
(二)放线菌
放线菌是需氧型革兰氏阳性菌,能够像真菌一样产生发达的分枝菌丝,是最近几年来应用到水产养殖和环境水环境的一类微生物。放线菌可以产生蛋白酶、淀粉酶、有机酸等多种多样的生物活性物质。放线菌还可与光和细菌、真菌等协同共生,并以这些细菌产生的代谢物为生长基质,产生抗生素等多种活性物质,分解包含有复杂有机质的藻类。有研究从土壤中分离了一种不产色链霉菌,研究结果表明此种放线菌可以裂解柱状鱼腥藻(Anabaenacylidrica)和小单歧藻(Tolypothrixtenuis)。有研究得到一株溶藻放线菌,通过对该菌溶解铜绿微囊藻、鱼腥藻、颤藻、水华束丝藻的效果及溶藻方式进行研究发现,该菌不仅对铜绿微囊藻具有良好的溶藻效果,而且对鱼腥藻、颤藻、水华束丝藻也有良好的去除作用。
(三)乳酸菌
乳酸菌(Lactic acid bacteria)是一种通过碳水化合物发酵产生乳酸的一类革兰氏阳性细菌,可以厌氧或者兼性厌氧生长。乳酸菌作为微生态制剂在水产方面的应用具有重要地位,在环境水处理方面也开始得到应用。乳酸菌群在有氧条件下,能够获取能量用于合成自身细胞物质;在缺氧条件下,主要通过发酵产生乳酸等有机酸,形成一种酸性环境,抑制其生长环境中不耐酸微生物的生长。同时,乳酸菌还能产生一些过氧化氢等抑制藻类生长的物质。乳酸菌在溶藻过程中,还能清除某些藻类产生的藻毒素。研究发现乳酸菌活细胞比热失活后死细胞的清除能力强,添加外源能源物质葡萄糖等能显著提高藻毒素去除效率。