王　風(fēng)

悄無(wú)聲息地分布在地球上一切場(chǎng)所的微生物正擔(dān)任著物質(zhì)循環(huán)的主角，它使我們的地球不會(huì)被生物的遺骸填滿?，F(xiàn)已知道1克土壤中棲息著1～10億個(gè)微生物，其中大部分是未知的微生物。我們?nèi)祟愓莆盏奈⑸镏徽伎倲?shù)的1％而已，而且不管多么難分解的物質(zhì)，地球上必然存在可以分解它的微生物。科學(xué)家受此啟發(fā)，正考慮采用生物修復(fù)的方法來(lái)凈化地球環(huán)境，即用人工手段強(qiáng)化微生物分解有毒有害的污染物質(zhì)的能力，縮短凈化時(shí)間。

地球受到嚴(yán)重污染

目前地球環(huán)境污染已經(jīng)十分嚴(yán)重，而且污染范圍還在擴(kuò)大，其主要原因是人口急劇增加、經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展帶來(lái)煤炭、石油的大量消耗，大量新的化學(xué)合成物被廢棄。特別是大氣中二氧化碳的增加嚴(yán)重，導(dǎo)致地球全面變暖。另外，人類為了自身方便，不考慮環(huán)境保護(hù)而制造出來(lái)的各種化合物嚴(yán)重污染了土壤和地下水，給地球生物帶來(lái)災(zāi)難性危害。

在化學(xué)合成物中，像三氯乙烯和多氯化聯(lián)苯即使人攝入少量，在體內(nèi)也不能被消化，而且還會(huì)在體內(nèi)富集、濃縮。三氯乙·烯在全世界的高技術(shù)工廠中是作為半導(dǎo)體的洗凈劑被大量使用的有機(jī)氯化物，因懷疑它對(duì)動(dòng)物有致癌作用，其后從土壤或地下水中被檢測(cè)出來(lái)。據(jù)調(diào)查，僅日本超過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的三氯乙烯污染地下水事件已達(dá)到469起；另外，作為干洗溶劑常用的四氯乙烯引起的污染事件達(dá)629起。被調(diào)查的地下水中，三氯乙烯超標(biāo)的約占20％，四氯乙烯超標(biāo)的約占27％。

又如多氯化聯(lián)苯(聚氯聯(lián)苯)，由于它難以溶解，不容易燃燒，絕緣性好，而且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以廣泛用作電機(jī)的絕緣油、熱交換器的熱介質(zhì)等。但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，多氯化聯(lián)苯在體內(nèi)富集，會(huì)引起肝臟疾病。多氯化聯(lián)苯已經(jīng)進(jìn)入環(huán)境的量估計(jì)有41萬(wàn)噸，對(duì)世界各地均造成污染。科學(xué)家甚至從海洋哺乳類動(dòng)物如海豚或海豹的身體中也檢測(cè)到高濃度的多氯化聯(lián)苯。

另外，原油污染也是個(gè)大問題。近年來(lái)，由于油船事故造成大量原油向海洋泄漏的事件屢屢發(fā)生，給海洋生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)極大破壞。正成為世界性的問題。

凈化三氯乙烯實(shí)驗(yàn)

人類造成的有害污染物質(zhì)單靠自然界難以分解，即使能夠分解，其凈化能力也趕不上污染速度，而且所需時(shí)間很長(zhǎng)。科學(xué)家提出的生物修復(fù)辦法的主要目標(biāo)是凈化這些難以分解的物質(zhì)。

生物修復(fù)大體上分為激活原本生息在污染現(xiàn)場(chǎng)的微生物的“生物激活”法和培養(yǎng)外來(lái)生物的“擴(kuò)大微生物”法。另外，按處置的方式還能分為在現(xiàn)場(chǎng)凈化的“原地處置”和運(yùn)到有處置設(shè)施的“移動(dòng)處置”。

下面介紹一些實(shí)際進(jìn)行的生物修復(fù)技術(shù)。首先是地下水的三氯乙烯凈化實(shí)驗(yàn)，其方法是在現(xiàn)場(chǎng)把地下水打上來(lái)放入裝置中，再在裝置中添加甲烷和營(yíng)養(yǎng)鹽(氮、磷)，激活現(xiàn)場(chǎng)的“甲烷生成菌”，將其返回地下分解三氯乙烯。這是很經(jīng)典的微生物激活治理污染的例子。

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是在注入甲烷40天后，三氯乙烯的濃度從每升0.8毫克減少到0.5毫克。另外，即使停止注入，三氯乙烯的濃度也得到有效抑制。

被三氯乙烯污染的地方很多，但是因?yàn)槌杀据^高，使用甲烷來(lái)進(jìn)行三氯乙烯的生物修復(fù)至今尚未普及。當(dāng)然，現(xiàn)在所謂的“監(jiān)視自然凈化”是指不加任何人為干預(yù)的自然凈化，所謂“增加自然凈化”是指有人為干預(yù)的凈化。

生物復(fù)原油污染

1997年俄國(guó)的油船“納霍德卡”號(hào)在日本海上觸礁，泄漏的原油漂到了日本海沿岸。當(dāng)時(shí)對(duì)原油的毒性認(rèn)識(shí)還沒那么深刻，倒是鳥的翅膀沾滿油污，沿岸的海藻類和生物大量死亡成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。另外，漂浮在海面上的油污無(wú)法生物修復(fù)，除了回收外別無(wú)良策。為此，實(shí)驗(yàn)以漂到了沿岸的原油為對(duì)象。

方法是把現(xiàn)場(chǎng)的原油與海礫攪拌后放入網(wǎng)中，然后分成兩組，一組添加營(yíng)養(yǎng)鹽，一組不添加營(yíng)養(yǎng)鹽。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，加進(jìn)營(yíng)養(yǎng)鹽的一組，原油確實(shí)被分解了，而且也沒有看到對(duì)海上的小動(dòng)物造成任何不良影響。

讓海洋大量吸收CO₂

為了減少全球溫室氣體CO₂，科學(xué)家正在考慮用占地球表面70％的海洋來(lái)固化CO₂的生物修復(fù)辦法。海洋中的植物、浮游生物可吸收大氣中大量的CO₂。但是。僅因生長(zhǎng)所必須的“鐵質(zhì)”不足，致使植物、浮游生物不能正常存在的海洋面積約占10％，即大約為3600萬(wàn)平方千米，比亞洲大陸還要大。如果在這些海域播撒鐵，繁殖植物、浮游生物，通過它們的光合作用來(lái)吸收CO₂，就相當(dāng)于增加了陸地上的植物。這樣做實(shí)際上是增強(qiáng)了大海原來(lái)特有的自然治愈力，所以對(duì)環(huán)境也是有利的。

以美國(guó)為主，自1993年起在加拉帕戈斯群島海面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。科學(xué)家從船上撒下鐵，用飛機(jī)和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，確實(shí)引起植物、浮游生物的增加，海水中所含的CO₂量也減少了。另外，科學(xué)家還將煤灰或焚燒灰做成塊狀，撒上微細(xì)藻類和營(yíng)養(yǎng)鹽，把它漂浮在海上做吸收CO₂的實(shí)驗(yàn)。這么做不但有效地固化CO₂，而且微細(xì)藻類作為副產(chǎn)品還可制成紫外線吸收劑或回收農(nóng)藥等有用物質(zhì)。海洋可稱是未知微生物、基因的寶庫(kù)，專家正進(jìn)行各種有用基因的探尋。構(gòu)建海洋的生物修復(fù)系統(tǒng)，讓海洋重新獲得特有的自凈化能力，防止大海污染惡化，讓大海回復(fù)到應(yīng)有的狀態(tài)是非常重要的。

制造超級(jí)微生物

目前科學(xué)家正把基因工程制造的超級(jí)微生物用于生物修復(fù)的研究。

超級(jí)微生物的開發(fā)，首先從多氯化聯(lián)苯分解菌開始。多氯化聯(lián)苯是非常穩(wěn)定的化合物，之前科學(xué)家沒有發(fā)現(xiàn)能夠分解多氯化聯(lián)苯的微生物，后來(lái)才發(fā)現(xiàn)吃聯(lián)苯的菌也可以分解多氯化聯(lián)苯。

美國(guó)和日本使用各自發(fā)現(xiàn)的兩種多氯化聯(lián)苯分解菌進(jìn)行基因操作。用所謂“DNA倒換”方法使這些分解菌的基因彼此發(fā)生關(guān)系。使其進(jìn)化。多氯化聯(lián)苯在氯制備理論上能制造209種化合物。被發(fā)現(xiàn)的兩種分解菌的酶有95％相似，但各自能夠分解的多氯化聯(lián)苯化合物不同。

取出兩個(gè)分解菌的基因，用PCR(聚合酶鏈反應(yīng))方法繁殖，首先各自通過酶將基因鏈拆開，然后再用PCR繁殖。這時(shí)放入被稱之為“引子”的DNA斷片，斷片被連接，兩個(gè)基因被混合，其次為了放大基因的全長(zhǎng)，放入“引子”再度進(jìn)行PCR。在混合的基因中，把能力強(qiáng)的超基因與原先多氯化聯(lián)苯分解菌的基因交換，制成超級(jí)微生物。

制成的微生物對(duì)多氯化聯(lián)苯的分解能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原來(lái)的分解菌?？茖W(xué)家還用所謂“分子模擬實(shí)驗(yàn)”方法預(yù)測(cè)分解酶的構(gòu)造，能夠把僅與多氯化聯(lián)苯分解有關(guān)的氨基酸更改。由此，甚至還能育出分解二日惡英和甲苯的分解菌。而在此前，這兩種物質(zhì)是無(wú)法分解的。

科學(xué)家還進(jìn)行高效分解三氯乙烯的超級(jí)微生物的開發(fā)，以及三氯乙烯分解菌的育種研究。就實(shí)用化來(lái)說，如果使用自然界的微生物當(dāng)然也行。但是在人們追求高效率的今天，將需要更強(qiáng)的分解菌。地球的未來(lái)，或許就是這些微生物的天下。

責(zé)任編輯蒲暉