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近年来,随着我国经济的不断发展,环境污染问题日益严重,其中,土壤污染尤为突出。污染源主要来自工业泄漏、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,受污染土壤面巨大;其次,土壤多为多重交叉污染,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,利用酵母菌技术修复污染土壤是一种行之有效的方法。酵母菌资源丰富,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。现就酵母菌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。
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)、二二三(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,虽然已被禁止使用近30年,环境中仍有大量残留。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。
酵母菌降解在消除有机氯农药过程中具有重要作用,目前已分离出多种降解菌株。以HCH作为唯一碳源,先后得到芽孢杆菌属、无色杆菌属和假单孢菌属等3株细菌,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56.9%。有专家从DDT污染的土壤中筛选出1株寡养单胞菌属D1,其对DDT降解10d的降解率为69%。
有机磷农药是当今农药中的主要类别,对土壤呼吸等生态系统造成重大影响。有机磷农药主要包括甲胺磷、乐果、毒死蜱以及敌敌畏等,商品已达150多种。关于酵母菌降解有机磷农药的国内外研究和报道较多,目前已经分离出多种降解菌株,纯化了多种降解酶,克隆并表达了众多降解酶基因。
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。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,但同时也污染了农业生态环境,对后茬作物表现出伤害。
酵母菌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。
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