微生物在土壤污染中的生物修复作用

微生物

专题综述

北方园艺2010(4):208~211

微生物在土壤污染中的生物修复作用

王伟霞,李福后,王文锋

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(1.江苏省海洋生物技术重点建设实验室,淮海工学院海洋学院,江苏连云港222005;2.新乡医学院生命科学技术系,河南新乡453003)

摘 要:综述了微生物技术修复农药、除草剂、多环芳烃以及重金属等污染土壤的研究进展,并展望了未来的发展方向。

关键词:微生物;土壤;污染;生物修复

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中图分类号:S6061 文献标识码:B 文章编号:1001-0009(2010)04-0208-04

近年来,随着我国经济的不断发展,环境污染问题日益严重。在环境污染问题中的土壤污染尤为突出。这些污染物主要来自于工业泄漏、农业使用,以及生活垃圾等,涉及农药、除草剂、多环芳烃以及重金属等各种有毒物质。

针对土壤污染问题,传统的物理化学消除方法已经很难有所作为。首先,我国幅员辽阔,受污染土壤面积巨大;其次,土壤多为多重交叉污染,导致采用一种物理化学方法很难彻底消除多种有毒物质,且极易造成二次污染。研究表明,利用微生物技术修复污染土壤是一种行之有效的方法[1 4]。微生物资源丰富,代谢途径多样,且操作方法相对成熟,使之具有修复多重污染土壤的巨大潜力。现就微生物技术消除污染土壤中的农药、除草剂、多环芳烃以及重金属等研究进展进行简要概述。

细菌,其对HCH总量的降解率分别为59.6%、56.9%和

56%,对 HCH的降解率分别为55.9%、57.6%和

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56.9%。李红权等从DDT污染的土壤中筛选出1株寡养单胞菌属D 1(Stenotrophomonassp.),其对DDT降

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解10d的降解率为69.0%。

有机氯农药的降解需要多种酶共同参与。Imai等从P.paucimobilisUT26中克隆到基因linA,该基因大小为465bp,编码产生16.5kDaHCH脱氯化氢酶LinA,将 HCH转化为1,2,4 三氯苯[10]。Sharma等分别从SphingobiumindicumB90A、S.japonicumUT26和S.francenseSp+中克隆到基因linB,该基因编码产生氯化物水解酶LinB,将 HCH和 HCH转化为PCHL[11]。

有机磷农药主要包括甲胺磷、甲基1605、1605、乐果、毒死蜱以及敌敌畏等,是当今农药中的主要类别,商品已达150多种,其对土壤呼吸等生态系统造成重大影[12 13]响。关于有机磷农药的微生物降解国内外的研究报道较多,目前已经分离出多种降解菌株,纯化了多种

15]

降解酶,克隆并表达了众多降解酶基因[14 。中国农科院范云六、伍宁丰等首次在世界上成功研制出 有机磷农药降解酶制剂 ,该系统有机磷降解酶表达量达到6g/L,是目前国内外报道的最高有机磷降解酶表达量,且表达有机磷降解酶的重组毕赤酵母具有良好的安全性,无抗药性标记,培养过程中不分泌有毒物质。

1 微生物修复农药污染土壤

造成土壤污染的农药主要有有机氯农药和有机磷农药两大类。有机氯农药主要包括六六六(HCH)、DDT、氯丹以及七氯等,是20世纪大规模使用过的高残毒农药,其毒性大,难降解,代谢周期长,如HCH在土壤中被分解95%所需最长时间约20年,DDT的化学性质同样比较稳定,虽然已经禁止使用近30年,环境中仍有大量残留[5 6]。

有机氯农药具有一定的挥发性和强脂溶性,能通过食物链在生物体中富集,对生态系统和人类健康造成危害[7]。微生物降解在消除有机氯农药过程中占有重点地位,目前,已经分离出多种降解菌株。方玲以HCH作为唯一碳源,先后得到芽孢杆菌属(Bacillus)、无色杆菌属(Achromobacter)和假单孢菌属(Pseudomonas)等3株

第一作者简介:王伟霞(1977 ),女,硕士,讲师,现从事微生物学以及生物活性物质研究工作。E mail:weixiawang@http://www.77cn.com.cn。

基金项目:江苏省海洋生物技术重点建设实验室开放课题资助项目(2007HS010)。收稿日期:2009-11-20

2 微生物修复除草剂污染土壤

我国是农业大国,除草剂在我国得到广泛应用,主要包括三氮苯类、咪唑啉酮类、磺酰脲类以及三唑嘧啶磺酰胺类等。其中草甘膦、乙草胺和丁草胺是我国使用最多的3种除草剂[16 17]。除草剂的使用对防治草害、降低劳动力强度以及农业增产增收起着积极的作用,然而也污染了农业生态环境,对后茬作物表现出伤害。微生物降解是消除除草剂污染的重要途径,其主要反应有脱卤、脱烷基、水解、氧化、环羟基化与裂解、硝基还原以及缀合作用等[18]。

土壤中能够降解草甘膦的微生物广泛存在。研究

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表明,草甘膦降解途径主要有两条,C N断裂生成氨甲基膦酸(AMPA)和C P断裂生成肌氨酸,然后进一步代谢为磷酸、甘氨酸和CO2等[19 20]。郑永良等从土壤中筛选到6株草甘膦降解菌,包括2株细菌,4株真菌,真菌HS 04和HS 05均能以草甘膦作为唯一碳源和氮源生长,6d对草甘膦的降解率分别为85%和91%[21]。石成春研究了曲霉B21降解草甘膦的特性及其动力学模型,发现在pH6.0、300mg/L草甘膦和7g/L葡萄糖组成的共基质底物系统中,草甘膦降解率为97%[22]。

冯慧敏等对黑土环境中乙草胺的微生物降解特征进行研究,表明微生物活性是影响乙草胺降解的主要因素,且细菌比真菌具有更强的降解能力[23];真菌对乙草胺有更强的耐受能力,施用乙草胺后的整个培养过程中,土壤真菌标识物磷脂脂肪酸(PLFAs)数量始终低于对照,表明乙草胺对真菌的抑制可能是长期而不可逆的[24]。另外,乙草胺等除草剂 …… 此处隐藏：6973字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……