作者:赵广立 来源:中国科学报 发布时间:2013-4-17
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环境微生物学之兴有赖基础创新

 
环境微生物学可用于解决水污染。图片来源:昵图网
 
■本报实习生 赵广立
 
给水体投以除碳(有机碳)、除氮菌株,正成为一项消除水体富营养化的可行技术措施;给土壤添加除油(矿物油)菌株,已成为一项成熟的修复油污土壤的技术措施……经过20余年的发展,以微生物手段治理污染环境,已从环境微生物学的专著和教材上,逐渐走到环境修复应用中来。
 
然而,对比这一领域的发达国家,我国生物修复技术的有效利用还有待进一步突破。中科院微生物所副所长、微生物所学术委员会副主任刘双江指出:“他们的技术研究手段、监测手段比我们多,评估评价机制相对成熟。环境修复作为一个系统性的大工程,要靠环境微生物学科的发展;而环境微生物学科的发展,有赖于该学科基础的开拓和创新。”
 
呼吁建立环境微生物资源共享库
 
环境修复微生物菌剂的培养和筛选,是环境微生物学发展的第一关。刘双江把菌种选育工作比作“技术+运气”共同作用的结晶:“从一个环境中提取最有效的菌种,需要不小的工作量,需要一定的技术,还需要有一定的运气。”
 
刘双江指出,目前研究用菌株有两个获得途径:一是通过在专门的实验室进行菌种筛选,另一个靠的则是共享。“环境微生物基础研究本就有获取环境微生物资源的属性。”他呼吁建立类似于“环境微生物菌种库”的微生物资源库,通过一定的共享机制,有条件地满足科研需要。
 
中国科学院微生物研究所在微生物资源共享方面并不吝啬。刘双江说:“一些大学、研究机构借用我们的菌种去做小试等研究,一般人家说要,我们就给了。”他希望在明确权利和责任的共享机制下,能有更多的单位参与到资源库的建立中。
 
科技部也就环境微生物资源建库的建立作着尝试和努力。目前,中科院微生物所、南京农业大学、中科院成都生物所、农业部成都沼科所、广东省微生物所等单位收集、筛选了几千株环境微生物菌种资源,可以降解不同污染物,特别是可以降解农药、多氯联苯、高分子量多环芳烃、氯代芳烃、硝基芳烃、染料等持久性有机污染物(POPs),为研发生产环境修复菌剂,提供了宝贵的微生物资源。
 
探究降解机理:知然后善用
 
“我们利用微生物降解污染物,至少要知道它有没有彻底降解?微生物的中间产物有没有毒性?不光要能修复,还要能说出为什么,至少要让公众对这种技术放心。”刘双江认为,对微生物在环境中降解机理的研究,是认知环境生物技术的“必经之路”。
 
刘双江说,随着研究技术的不断发展,研究降解机理的新技术、新方法也层出不穷,这些帮助人们对微生物降解了解得更多更深入。“比方说微生物对某些有机物的降解,以前我们仅仅知道对它的降解途径是从A到B,从B到C。现在利用新技术,我们就可以知道从A到B的过程中酶是怎么催化的,是哪个基因起的作用,怎么改良能够提高效率。”
 
刘双江目前正在进行微生物趋化的研究,探究微生物对目标物质的远离和趋近机理。这项研究可能将会促进微生物对污染物的“主动进攻”。
 
另外,面对越来越多复合污染的威胁,更需要彻底搞清微生物的代谢机理。刘双江指出,对复合污染物的处理,有时需要多种微生物共同作用,有时需要微生物和动植物修复技术联用。多种生物的生长、代谢影响着它们的共存环境,了解各种微生物的降解机制,才能根据不同微生物的生存生产需求,人为地创造更适宜的条件,使它们共存共赢。
 
希望研究成果用到实处
 
如今,环境微生物学在生物修复、资源利用、废水处理等应用方面正发挥巨大作用,显示了它具有无可比拟的生产潜力。
 
据环境微生物专业委员会报告称,污染物降解菌在环境治理工程中有其不可替代的独特作用,它在污染物降解的专一性、降解活性的强度和持久性方面,比以往的生化处理工艺占有更多优势。我国环境微生物学工作者在石油、印染废水等持久性潜在有机污染物(POPs)的微生物处理方面成果丰硕;生物制革、生物制浆和生物漂白等清洁生产新工艺已进入中试阶段;填埋场的垃圾渗滤液的处理也取得重大进展。
 
“中国经济的快速发展,最大的成本是资源消耗和环境污染。”刘双江指出,现阶段国家倡导“绿色经济”、“零污染排放”、“美丽国家”,正是认清了环境问题的严峻性。诸如微生物手段等绿色环保技术和工艺,应该越来越多地参与到企业中去,国家也应在经济政策上给予更多支持。
 
另外,政府应将环境保护理念在经济建设中扎根。刘双江认为,政府可以采用各种手段,倡导环境保护,推进环保产业的发展。
 
“环境微生物学的基础研究正在蓬勃开展,许多技术已取得了长足进步。我们也都希望这些研究成果能够用到实处。”刘双江说。
 
《中国科学报》 (2013-04-17 第5版 生物周刊)
 
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