微生物修復*潛力
數(shù)據(jù)顯示,目前我國每年化學農(nóng)藥用量超過130萬噸,平均每畝931.3克,是發(fā)達國家的兩倍。由于施用技術(shù)落后,農(nóng)藥的利用率只有20%~30%左右,70%~80%的農(nóng)藥進入土壤和水體,導致土壤和農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留污染嚴重。
根據(jù)中國科學院南京土壤科學研究所和全國各地環(huán)境監(jiān)測站的檢測數(shù)據(jù),約有1600萬公頃農(nóng)田被農(nóng)藥污染,占中國耕地的10%以上。綠色和平組織2009年的檢測結(jié)果顯示,中國90%的農(nóng)產(chǎn)品有農(nóng)藥殘留,66%的樣品至少有5種不同的農(nóng)藥殘留,沃爾瑪?shù)囊粋草莓有13種農(nóng)藥殘留。2010年春節(jié)期間海南的毒豇豆事件和2010年4月青島的毒韭菜事件都是由有機磷農(nóng)藥污染引起的。
由此可見,我國農(nóng)田生態(tài)環(huán)境中農(nóng)藥殘留問題已經(jīng)十分嚴重。此外,農(nóng)藥殘留是一種非點源污染,濃度低,范圍廣。使用傳統(tǒng)的物理和化學處理方法既困難又昂貴,而且存在二次污染。
微生物修復技術(shù)被公認為*潛力的修復技術(shù),在解決農(nóng)藥面源污染問題、提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全方面發(fā)揮著重要作用。
由于其種類繁多、代謝類型豐富,微生物可以將污染物完全分解為二氧化碳、水、無機化合物等對環(huán)境和人體無害的物質(zhì)。此外,微生物降解農(nóng)藥具有底物特異性,只能降解一種或一類結(jié)構(gòu)相似的農(nóng)藥,復合農(nóng)藥污染的修復成本會增加。另一方面,降解*產(chǎn)品的保質(zhì)期以及現(xiàn)場降解和修復效果的穩(wěn)定性需要進一步提高。
解密的兩大技術(shù)
農(nóng)藥污染土壤的微生物修復主要采用兩種技術(shù),一是生物修復技術(shù),二是生物刺激技術(shù)。
生物修復技術(shù)包括兩種技術(shù):通過添加外來菌株進行生物增強和通過現(xiàn)場使用原始菌株進行生物刺激。
生物激勵技術(shù)已在美國、日本和其他國家得到應(yīng)用,因為它使用了受污染場地上的原始*,不存在因添加外來微生物而造成的污染問題。然而,由于受污染地點沒有可降解菌株或可降解菌株的降解效率低,生物刺激可能具有修復效果差和時間長的缺點。
生物強化通過添加大量高效降解菌株,并在一定時間內(nèi)形成優(yōu)勢菌群,以達到快速修復污染的效果,在世界各地得到廣泛應(yīng)用。然而,生物強化也可能導致問題,例如,由于外源接種微生物與本土微生物的競爭或由于各種生物和非生物因素,修復效果不穩(wěn)定。
目前,農(nóng)藥污染土壤的微生物修復研究主要集中在生物增強和生物刺激方面。這兩種技術(shù)的結(jié)合可以相輔相成,并可能達到更好的修復效果。
微生物對農(nóng)藥污染的修復效果取決于菌株的降解能力,以及污染物的生物利用度和*與本土微生物之間的競爭性。
影響農(nóng)藥污染生物修復的因素還包括農(nóng)藥污染物的特性、環(huán)境中微生物的生態(tài)結(jié)構(gòu)和各種環(huán)境因素。農(nóng)藥的生物降解性因其結(jié)構(gòu)和物理化學性質(zhì)而異。