微生物修復(fù)最具潛力

　　數(shù)據(jù)顯示，目前我國每年使用的化學(xué)農(nóng)藥量超過130萬噸，平均每畝施用931.3克，比發(fā)達(dá)國家高一倍，且由于施藥技術(shù)落后，農(nóng)藥利用率僅為20%~30%左右，70%~80%農(nóng)藥進(jìn)入土壤和水體，導(dǎo)致土壤和農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留污染嚴(yán)重。

　 　據(jù)中科院南京土壤所及全國各地的環(huán)境監(jiān)測站的檢測數(shù)據(jù)表明，全國受農(nóng)藥污染的農(nóng)田約1600萬公頃，達(dá)到我國可耕地的10%以上。綠色和平組織2009 年檢測結(jié)果表明我國90%農(nóng)產(chǎn)品檢出農(nóng)藥殘留，66%的樣品殘留著至少5種以上不同的農(nóng)藥，沃爾瑪超市一顆草莓身上竟含有13種農(nóng)藥殘留。2010年春節(jié) 期間發(fā)生的海南毒豇豆事件和2010年4月份發(fā)生的青島毒韭菜事件就是有機(jī)磷農(nóng)藥污染導(dǎo)致的。

　　由此可見，我國農(nóng)田生態(tài)環(huán)境農(nóng)藥殘留問題已經(jīng)非常嚴(yán)重。而且，農(nóng)藥殘留是一種面源污染，濃度低、范圍廣，采用傳統(tǒng)的物理化學(xué)處理方法難度大、成本高，并且還有二次污染。

　　微生物修復(fù)技術(shù)被公認(rèn)為是最具潛力的修復(fù)技術(shù)，在解決農(nóng)藥面源污染問題、提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全方面具有重要作用。

　 　微生物由于其種類繁多，代謝類型極為豐富，能夠?qū)⑽廴疚飶氐追纸鉃槎趸?、水、無機(jī)化合物等對(duì)環(huán)境及人體無害的物質(zhì)。此外，微生物降解農(nóng)藥具有底物專 一性，只能降解一種或一類結(jié)構(gòu)相似的農(nóng)藥，對(duì)于復(fù)合農(nóng)藥污染的修復(fù)成本則會(huì)增加。另一方面，降解菌劑產(chǎn)品貨架期的延長、田間降解修復(fù)效果穩(wěn)定性等方面還需 要進(jìn)一步提高。

　　解密兩大技術(shù)

　　微生物修復(fù)農(nóng)藥污染土壤主要運(yùn)用的是兩種技術(shù)，一是生物修復(fù)技術(shù)，二是生物激勵(lì)技術(shù)。

　　生物修復(fù)技術(shù)包括投加外來菌種的生物強(qiáng)化和利用現(xiàn)場原有菌種的生物激勵(lì)兩種技術(shù)。

　　生物激勵(lì)技術(shù)由于使用的是污染現(xiàn)場原有菌種，不存在由于外來微生物投加造成的污染問題，已經(jīng)在美國、日本等國得到工程應(yīng)用。然而，生物激勵(lì)可能會(huì)由于污染場地原本沒有降解性菌株或降解菌株降解效率低等原因而出現(xiàn)修復(fù)效果差、時(shí)間長等缺點(diǎn)。

　　生物強(qiáng)化是通過投加大量的高效降解菌株，并在一定時(shí)間內(nèi)形成優(yōu)勢(shì)菌群，從而達(dá)到快速修復(fù)污染的效果，在世界各地得到普遍應(yīng)用。然而，生物強(qiáng)化也可能由于外源接種的微生物競爭不過土著微生物或受各種生物和非生物因素影響，而出現(xiàn)修復(fù)效果不穩(wěn)定等問題。

　　當(dāng)前，關(guān)于農(nóng)藥污染土壤的微生物修復(fù)主要研究重點(diǎn)也集中在生物強(qiáng)化和生物激勵(lì)兩個(gè)方面，將兩種技術(shù)相結(jié)合可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可能取得更好的修復(fù)效果。

　　微生物對(duì)農(nóng)藥污染的修復(fù)效果依賴于菌株的降解能力，也同樣依賴于污染物的生物可利用性以及細(xì)菌與土著微生物之間的競爭能力等因素。

　　農(nóng)藥污染的生物修復(fù)影響因素還包括農(nóng)藥污染物自身特性、環(huán)境中微生物的生態(tài)結(jié)構(gòu)以及各種環(huán)境因子等。農(nóng)藥結(jié)構(gòu)不同、理化性質(zhì)不同，其生物可降解性也不同。

　 　此外，農(nóng)藥污染物在土壤等環(huán)境中的分布特性和初始濃度等因素也是影響其生物降解特性的主要因子。低水溶性物質(zhì)易形成獨(dú)立的非水相，極易吸附到土壤等固相 中，降低了其生物可利用性。選擇最佳的環(huán)境條件是決定微生物修復(fù)技術(shù)能否成功運(yùn)用的關(guān)鍵，也是人們?cè)谵r(nóng)藥污染土壤微生物修復(fù)研究中必須解決的關(guān)鍵問題。

　　在生物修復(fù)過程中補(bǔ)充電子供體和受體也可以提高修復(fù)效果，如土壤耕耘、直接充氧或注入雙氧水以釋放游離氧作為土壤中微生物氧化的電子受體。在缺氧的條件下，可以投加硝酸鹽和碳酸鹽作為替代的電子受體，比氧更有效地提高降解菌的生物活性。

　　建立菌株種質(zhì)資源庫

　　生物修復(fù)的前提基礎(chǔ)是具有高效降解污染物的菌株資源，這也是生物修復(fù)技術(shù)產(chǎn)品的核心，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)當(dāng)前建立了目前我國農(nóng)藥微生物降解最大的菌株種質(zhì)資源庫。

　　南京農(nóng)業(yè)大學(xué)建立的種質(zhì)資源庫中農(nóng)藥降解菌株能降解的農(nóng)藥種類基本上涵蓋了我國市場上常見的農(nóng)藥品種。這些性能優(yōu)良的專利菌株為我國農(nóng)田生境化學(xué)農(nóng)藥殘留污染生物修復(fù)產(chǎn)品研發(fā)提供了菌株基礎(chǔ)，也為農(nóng)藥降解的機(jī)理研究提供菌株資源。

　 　南京農(nóng)業(yè)大學(xué)從全國各地采集的幾千個(gè)樣本中，通過常規(guī)的三角瓶馴化、活性污泥法、土壤回流法等方法進(jìn)行富集馴化，還采用改進(jìn)的梯度稀釋接種、抗性壓力、 模擬生態(tài)等方法，分離篩選獲得了500多株高效降解化學(xué)農(nóng)藥的微生物菌株，建立了品種齊全的農(nóng)藥降解菌種質(zhì)資源庫并形成一套系統(tǒng)的菌株保存、活化、檢驗(yàn)、 復(fù)壯工藝。

　　這些菌株能夠高效降解我國農(nóng)田生境環(huán)境中各類有機(jī)磷、有機(jī)氮、有機(jī)氯類殺蟲劑、殺菌劑和除草劑，共有62個(gè)降解菌株及其發(fā)酵工藝獲得國家發(fā)明專利，發(fā)表具有化學(xué)農(nóng)藥降解功能的細(xì)菌新種27個(gè)，占同期同類型新種的63%。