環(huán)境微生物解決水污染 科學(xué)之興有賴基礎(chǔ)創(chuàng)新
給水體投以除碳(有機(jī)碳)、除氮菌株,正成為一項(xiàng)消除水體富營養(yǎng)化的可行技術(shù)措施;給土壤添加除油(礦物油)菌株,已成為一項(xiàng)成熟的修復(fù)油污土壤的技術(shù)措施……經(jīng)過20余年的發(fā)展,以微生物手段治理污染環(huán)境,已從環(huán)境微生物學(xué)的專著和教材上,逐漸走到環(huán)境修復(fù)應(yīng)用中來。
然而,對(duì)比這一領(lǐng)域的發(fā)達(dá)國家,我國生物修復(fù)技術(shù)的有效利用還有待進(jìn)一步突破。中科院微生物所副所長、微生物所學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任劉雙江指出:“他們的技術(shù)研究手段、監(jiān)測(cè)手段比我們多,評(píng)估評(píng)價(jià)機(jī)制相對(duì)成熟。環(huán)境修復(fù)作為一個(gè)系統(tǒng)性的大工程,要靠環(huán)境微生物學(xué)科的發(fā)展;而環(huán)境微生物學(xué)科的發(fā)展,有賴于該學(xué)科基礎(chǔ)的開拓和創(chuàng)新。”
呼吁建立環(huán)境微生物資源共享庫
環(huán)境修復(fù)微生物菌劑的培養(yǎng)和篩選,是環(huán)境微生物學(xué)發(fā)展的第一關(guān)。劉雙江把菌種選育工作比作“技術(shù)+運(yùn)氣”共同作用的結(jié)晶:“從一個(gè)環(huán)境中提取最有效的菌種,需要不小的工作量,需要一定的技術(shù),還需要有一定的運(yùn)氣。”
劉雙江指出,目前研究用菌株有兩個(gè)獲得途徑:一是通過在專門的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行菌種篩選,另一個(gè)靠的則是共享。“環(huán)境微生物基礎(chǔ)研究本就有獲取環(huán)境微生物資源的屬性。”他呼吁建立類似于“環(huán)境微生物菌種庫”的微生物資源庫,通過一定的共享機(jī)制,有條件地滿足科研需要。
中國科學(xué)院微生物研究所在微生物資源共享方面并不吝嗇。劉雙江說:“一些大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)借用我們的菌種去做小試等研究,一般人家說要,我們就給了。”他希望在明確權(quán)利和責(zé)任的共享機(jī)制下,能有更多的單位參與到資源庫的建立中。
科技部也就環(huán)境微生物資源建庫的建立作著嘗試和努力。目前,中科院微生物所、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、中科院成都生物所、農(nóng)業(yè)部成都沼科所、廣東省微生物所等單位收集、篩選了幾千株環(huán)境微生物菌種資源,可以降解不同污染物,特別是可以降解農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、高分子量多環(huán)芳烴、氯代芳烴、硝基芳烴、染料等持久性有機(jī)污染物(POPs),為研發(fā)生產(chǎn)環(huán)境修復(fù)菌劑,提供了寶貴的微生物資源。
探究降解機(jī)理:知然后善用
“我們利用微生物降解污染物,至少要知道它有沒有徹底降解?微生物的中間產(chǎn)物有沒有毒性?不光要能修復(fù),還要能說出為什么,至少要讓公眾對(duì)這種技術(shù)放心。”劉雙江認(rèn)為,對(duì)微生物在環(huán)境中降解機(jī)理的研究,是認(rèn)知環(huán)境生物技術(shù)的“必經(jīng)之路”。
劉雙江說,隨著研究技術(shù)的不斷發(fā)展,研究降解機(jī)理的新技術(shù)、新方法也層出不窮,這些幫助人們對(duì)微生物降解了解得更多更深入。“比方說微生物對(duì)某些有機(jī)物的降解,以前我們僅僅知道對(duì)它的降解途徑是從A到B,從B到C,F(xiàn)在利用新技術(shù),我們就可以知道從A到B的過程中酶是怎么催化的,是哪個(gè)基因起的作用,怎么改良能夠提高效率。”
劉雙江目前正在進(jìn)行微生物趨化的研究,探究微生物對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的遠(yuǎn)離和趨近機(jī)理。這項(xiàng)研究可能將會(huì)促進(jìn)微生物對(duì)污染物的“主動(dòng)進(jìn)攻”。
另外,面對(duì)越來越多復(fù)合污染的威脅,更需要徹底搞清微生物的代謝機(jī)理。劉雙江指出,對(duì)復(fù)合污染物的處理,有時(shí)需要多種微生物共同作用,有時(shí)需要微生物和動(dòng)植物修復(fù)技術(shù)聯(lián)用。多種生物的生長、代謝影響著它們的共存環(huán)境,了解各種微生物的降解機(jī)制,才能根據(jù)不同微生物的生存生產(chǎn)需求,人為地創(chuàng)造更適宜的條件,使它們共存共贏。
希望研究成果用到實(shí)處
如今,環(huán)境微生物學(xué)在生物修復(fù)、資源利用、廢水處理等應(yīng)用方面正發(fā)揮巨大作用,顯示了它具有無可比擬的生產(chǎn)潛力。
據(jù)環(huán)境微生物專業(yè)委員會(huì)報(bào)告稱,污染物降解菌在環(huán)境治理工程中有其不可替代的獨(dú)特作用,它在污染物降解的專一性、降解活性的強(qiáng)度和持久性方面,比以往的生化處理工藝占有更多優(yōu)勢(shì)。我國環(huán)境微生物學(xué)工作者在石油、印染廢水等持久性潛在有機(jī)污染物(POPs)的微生物處理方面成果豐碩;生物制革、生物制漿和生物漂白等清潔生產(chǎn)新工藝已進(jìn)入中試階段;填埋場的垃圾滲濾液的處理也取得重大進(jìn)展。
“中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,最大的成本是資源消耗和環(huán)境污染。”劉雙江指出,現(xiàn)階段國家倡導(dǎo)“綠色經(jīng)濟(jì)”、“零污染排放”、“美麗國家”,正是認(rèn)清了環(huán)境問題的嚴(yán)峻性。諸如微生物手段等綠色環(huán)保技術(shù)和工藝,應(yīng)該越來越多地參與到企業(yè)中去,國家也應(yīng)在經(jīng)濟(jì)政策上給予更多支持。
另外,政府應(yīng)將環(huán)境保護(hù)理念在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中扎根。劉雙江認(rèn)為,政府可以采用各種手段,倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù),推進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
“環(huán)境微生物學(xué)的基礎(chǔ)研究正在蓬勃開展,許多技術(shù)已取得了長足進(jìn)步。我們也都希望這些研究成果能夠用到實(shí)處。”劉雙江說。
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