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农药污染土壤的生物修复技术

来源:原创 编辑:富生源 时间:2018-04-25 15:34 点击:

 
 

 土壤是维护我们生命的重要资源之一,是一切生物赖以生存的基础。随着经济的发展,化学农药普遍应用于农业生产活动中成了不可或缺的一部分。由于人类不合理的想土壤中投入超过自身净能力的农药,从而导致土壤环境质量下降,影响了土壤的生产力,对环境生物安全造成危害。据国家环境保护局统计,目前我国农药年产量约为40万t;我国农业防治需农药25万t,而农药的利用率只有10%—20%,其余的进入农作物、土壤中。江苏省武迸县检测发现,除草醚在稻草中残留全部超标,最高超标7.8倍。中国部分地区DDTS含量超过中国土壤环境一级标准(50mg/kg)的占63.3%,HCHS含量超过一级标准的占33.8%。
 

  农药按防治的对象可分为杀虫剂、杀鼠剂、植物生长调节剂、杀螨剂等。我国的农药品种结构不合理,杀虫剂占农药总产量的70%,在70%杀虫剂中,有机磷杀虫剂又占70%。中国环境优先检测有机污染物“黑名单”中列出的10种化学农药,其中有机磷农药就占了7种。这类农药毒性巨大,可对农作物产生直接影响,如果药剂性能比较稳定,农药可长期残留在农作物中,并通过食物链不断积累,到达更高一级的生物体内,进一步的危害到动物、人类的健康,破坏生态环境,由此而造成的经济损失不容乐观。
 

  农药污染土壤的状况日趋严重,已经引起了世界各国的关注,对污染土壤的修复提上日程,成为了众多研究者的对象。
 

  农药污染土壤的生物修复技术
 

  微生物修复技术是利用微生物的生命代谢活动对有机农药的降解作用使受污染土壤恢复到健康状态。所利用的微生物主要有土着微生物、外来微生物和基因工程菌3种类型。微生物修复技术可分为原位修复、现场修复和异位修复,其中原位修复不仅操作简单、成本低,而且不破坏植物生长所需要的土壤环境,污染物氧化安全,无二次污染,处理效果好,是一种高效、经济和生态可承受的环保技术。
 

  微生物降解农药有2种方式:一是微生物直接作用于农药,以农药成分作为唯一的碳源或氮源、磷源,通过酶促反应降解农药;另一种是将农药与其它有机质进行共代谢。微生物修复与植物修复不同,通常一种微生物能降解多种农药,如假单胞杆菌可降解DDT、艾氏剂、毒杀酚和敌敌畏等。另外,微生物也可通过改变土壤的环境理化特征降低农药有效性,从而间接起到修复污染土壤的作用。如:刘宪华等人用假单胞菌AEBL3降解呋喃丹污染,结果发现未加菌土壤呋喃丹在0~7cm土层中含量已达90mg/kg,加菌土壤呋喃丹含量为48mg/kg,后者降解率达96.4%。

 

  现今微生物修复农药污染已进入基因水平,通过基因重组、构建基因工程菌来提高微生物降解农药的能力。目前对微生物修复技术的研究已相当成熟。世界各国的科研工作者分离筛选了大量的降解性微生物,利用基因工程技术,人们按照需要构建具有特殊功能、降解效率高、降解范围广和表达稳定的新菌株。
 

  有微生物原位修复技术的构成提高修复效果的技术措施的成功例子,但存在的问题也非常突出。首先,虽然已经筛选到许多有机农药降解菌,但高效菌种不多;其次,降解菌的降解谱不够广,不能完全代谢有机农药中各组分;另外,许多实验室得到的高效降解菌在实际应用中效率不高,修复效果不理想。为此,有机农药高效降解菌的筛选及降解效果的改良是环境科学工作者的研究热点课题。
 

  基因工程菌用于污染物处理的研究成果令人鼓舞,发展潜力很大。但是,基因工程菌的应用研究尚停留在实验室水平,真正投入污染物处理的还很少,而且基因工程菌在实际应用中存在一些问题,主要包括基因工程菌构建的技术问题和应用的安全性问题。如今,微生物修复技术作为一种有效的环境治理措施,在治理土壤污染方面的作用已越来越突出。