讓微生物吃掉臟東西

葉曉婷

無處不在的微生物，對有機(jī)化合物有強(qiáng)大的分解能力，是大自然的清潔工，被譽(yù)為“天然環(huán)境衛(wèi)士”。于是，以微生物為載體制成的環(huán)保用微生物菌劑，被廣泛用于治理污染，如用來分解污水和垃圾等。

那么，環(huán)保用微生物菌劑的安全性究竟怎么樣？會(huì)不會(huì)造成生物變異威脅生態(tài)呢？

它們以污染物為食

在中科院微生物所研究了30多年微生物學(xué)的劉志恒研究員稱，許多微生物“以污染物為食”，如碳水化合物類污染物、蛋白質(zhì)類污染物和脂肪類污染物都能被各種微生物分解，成為它們生長的能量。利用微生物解決環(huán)境污染有巨大發(fā)展?jié)摿Γ絹碓蕉嗟娜碎_始專注開發(fā)環(huán)保用微生物菌劑。

這種菌劑是由一種或多種微生物組合或混合培養(yǎng)制成的產(chǎn)品，通過它們的生長代謝將污染物降解，達(dá)到凈化效果。由于大多數(shù)污染物都需要幾種微生物一起發(fā)揮作用，所以復(fù)合微生物菌劑的應(yīng)用較多。其中有一種基因工程菌，是將多種微生物的降解性基因從細(xì)胞中分離出來，組裝到一個(gè)細(xì)胞中，使其集多種微生物的降解功能于一身，可以同時(shí)降解多種污染物，“相當(dāng)于轉(zhuǎn)基因”。

環(huán)保用微生物菌劑主要有以下三方面的作用：

一是微生物通過代謝將污染物氧化分解為二氧化碳和水等最終產(chǎn)物，或轉(zhuǎn)化為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，比如光合細(xì)菌和芽孢桿菌等，能將惡臭氣體硫化氫轉(zhuǎn)化成自身生長所需要的硫元素。

二是有的微生物含有多糖類黏性物質(zhì)，可以吸附環(huán)境中的污染物。劉志恒強(qiáng)調(diào)，我國土壤重金屬污染形勢嚴(yán)峻，利用微生物吸附重金屬離子，是目前最有發(fā)展前景的治污方法之一。

三是往環(huán)境中投加微生物菌劑后，它們就成為環(huán)境中的優(yōu)勢菌，能抑制病原菌和腐敗菌的生長，如乳酸菌等成為優(yōu)勢菌后，就能抑制環(huán)境中大腸桿菌等的生長，從而減少氨氣等臭味的產(chǎn)生。

這些菌劑還可按功能分為水處理微生物菌劑、大氣處理微生物菌劑和固廢處理微生物菌劑等。

生物除污經(jīng)濟(jì)又環(huán)保

說起環(huán)保用微生物菌劑的應(yīng)用前景，劉志恒以海洋石油污染為例，用生物方式與當(dāng)前廣泛采用的物理方式、化學(xué)方式做了對比。

如果海洋上發(fā)生原油泄漏污染，物理方式是先用圍欄將泄漏的石油圍住，阻止其在海面擴(kuò)散，再吸附回收。圍欄應(yīng)具有滯油性強(qiáng)、隨波性好、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、海生物不易附著等性能。“這只能在局部使用，擴(kuò)散面積很廣的話，難度就很大，所需的圍欄和吸附劑的量很多，成本較高。”

如果采用化學(xué)方式處理，容易產(chǎn)生二次污染，可能變成另外的化學(xué)衍生物。“表面看來，石油沒了，但是新產(chǎn)物出現(xiàn)了，容易破壞海洋生態(tài)。”

而生物方式則沒有上述缺點(diǎn)。某些天然存在于海洋或土壤中的活體微生物及其本身產(chǎn)生的活性物質(zhì)酶類，通過生物化學(xué)反應(yīng)，可以將石油的主要成分烴類物質(zhì)，降解成二氧化碳和水，完全消除污染物，不會(huì)引起二次污染。與物理、化學(xué)方法相比，它對人和環(huán)境造成的影響小，且費(fèi)用僅為傳統(tǒng)物理、化學(xué)處理方式的30%～50%。

“如果微生物菌劑選擇得好，石油污染物降解的最終產(chǎn)物就是水和二氧化碳，但如果選用不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生一些中間產(chǎn)物，比如有機(jī)酸、羧酸等，所以要有針對性地篩選有除污功能的微生物。”劉志恒提醒。

在環(huán)境治理過程中還少不了“極端微生物”來搭把手。劉志恒介紹，極端微生物是指那些在一般生物無法生存的條件下，如高酸、高堿、高溫、低溫等條件下能生存的微生物。比如嗜熱微生物可以對高溫排放廢水直接處理，省去了冷卻環(huán)節(jié)，大大節(jié)省開銷。

我國處于“追蹤”階段

自上世紀(jì)七八十年代開始，發(fā)達(dá)國家就在環(huán)保微生物菌劑領(lǐng)域投入了大量人力、物力，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

在劉志恒看來，我國的環(huán)保用微生物菌劑的開發(fā)起步較晚，始終處于“追蹤”別人的階段。目前國內(nèi)市場的環(huán)保用菌劑多為進(jìn)口產(chǎn)品，如丹麥生物技術(shù)公司諾維信和日本EM研究機(jī)構(gòu)的菌劑。日本琉球大學(xué)比嘉照夫教授1983年研制的EM（有效微生物群）技術(shù)，采用獨(dú)特工藝，將經(jīng)過仔細(xì)篩選的好氧和厭氧性有益微生物，以適當(dāng)比例混合培養(yǎng)發(fā)酵制成微生物活菌制劑。該技術(shù)已經(jīng)被多國廣泛用于種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)及環(huán)境凈化。

進(jìn)口菌劑種類多、針對性強(qiáng)、效果好，但價(jià)格較高。國內(nèi)許多環(huán)保菌劑企業(yè)的產(chǎn)品為EM菌劑仿制品或由多種功能菌復(fù)配而成的菌劑，針對性不強(qiáng)；國內(nèi)高校科研機(jī)構(gòu)的研究較深入，也有一些自主產(chǎn)品，但研發(fā)成果與生產(chǎn)相脫離，能大規(guī)模推廣應(yīng)用的不多，能出口的更是寥寥無幾。

警惕微生物發(fā)生變異

不過，微生物易隨環(huán)境的改變而發(fā)生變異，應(yīng)用的同時(shí)存在較大不確定性和潛在風(fēng)險(xiǎn)。

微生物體積小、面積大；吸收多、轉(zhuǎn)化快；生長旺、繁殖快；適應(yīng)強(qiáng)、變異快；分布廣、種類多。根據(jù)這些特點(diǎn)，菌劑使用必須高度注意環(huán)境安全，警惕其代謝產(chǎn)物對環(huán)境生態(tài)的影響。劉志恒強(qiáng)調(diào)，很多降解特性很強(qiáng)的菌株屬于基因工程構(gòu)建的工程菌，目前雖未有發(fā)生安全事故的報(bào)道，但其安全性及釋放到環(huán)境中對生態(tài)的影響，必須經(jīng)過生物安全檢驗(yàn)。隨著基因工程菌種越來越多，對環(huán)境的現(xiàn)時(shí)影響、滯后影響要持續(xù)關(guān)注。