用微生物净化地球

王　风

悄无声息地分布在地球上一切场所的微生物正担任着物质循环的主角，它使我们的地球不会被生物的遗骸填满。现已知道1克土壤中栖息着1～10亿个微生物，其中大部分是未知的微生物。我们人类掌握的微生物只占总数的1％而已，而且不管多么难分解的物质，地球上必然存在可以分解它的微生物。科学家受此启发，正考虑采用生物修复的方法来净化地球环境，即用人工手段强化微生物分解有毒有害的污染物质的能力，缩短净化时间。

地球受到严重污染

目前地球环境污染已经十分严重，而且污染范围还在扩大，其主要原因是人口急剧增加、经济飞速发展带来煤炭、石油的大量消耗，大量新的化学合成物被废弃。特别是大气中二氧化碳的增加严重，导致地球全面变暖。另外，人类为了自身方便，不考虑环境保护而制造出来的各种化合物严重污染了土壤和地下水，给地球生物带来灾难性危害。

在化学合成物中，像三氯乙烯和多氯化联苯即使人摄入少量，在体内也不能被消化，而且还会在体内富集、浓缩。三氯乙·烯在全世界的高技术工厂中是作为半导体的洗净剂被大量使用的有机氯化物，因怀疑它对动物有致癌作用，其后从土壤或地下水中被检测出来。据调查，仅日本超过环境标准的三氯乙烯污染地下水事件已达到469起；另外，作为干洗溶剂常用的四氯乙烯引起的污染事件达629起。被调查的地下水中，三氯乙烯超标的约占20％，四氯乙烯超标的约占27％。

又如多氯化联苯(聚氯联苯)，由于它难以溶解，不容易燃烧，绝缘性好，而且化学性质稳定，所以广泛用作电机的绝缘油、热交换器的热介质等。但是科学家发现，多氯化联苯在体内富集，会引起肝脏疾病。多氯化联苯已经进入环境的量估计有41万吨，对世界各地均造成污染。科学家甚至从海洋哺乳类动物如海豚或海豹的身体中也检测到高浓度的多氯化联苯。

另外，原油污染也是个大问题。近年来，由于油船事故造成大量原油向海洋泄漏的事件屡屡发生，给海洋生态系统带来极大破坏。正成为世界性的问题。

净化三氯乙烯实验

人类造成的有害污染物质单靠自然界难以分解，即使能够分解，其净化能力也赶不上污染速度，而且所需时间很长。科学家提出的生物修复办法的主要目标是净化这些难以分解的物质。

生物修复大体上分为激活原本生息在污染现场的微生物的“生物激活”法和培养外来生物的“扩大微生物”法。另外，按处置的方式还能分为在现场净化的“原地处置”和运到有处置设施的“移动处置”。

下面介绍一些实际进行的生物修复技术。首先是地下水的三氯乙烯净化实验，其方法是在现场把地下水打上来放入装置中，再在装置中添加甲烷和营养盐(氮、磷)，激活现场的“甲烷生成菌”，将其返回地下分解三氯乙烯。这是很经典的微生物激活治理污染的例子。

实验的结果是在注入甲烷40天后，三氯乙烯的浓度从每升0.8毫克减少到0.5毫克。另外，即使停止注入，三氯乙烯的浓度也得到有效抑制。

被三氯乙烯污染的地方很多，但是因为成本较高，使用甲烷来进行三氯乙烯的生物修复至今尚未普及。当然，现在所谓的“监视自然净化”是指不加任何人为干预的自然净化，所谓“增加自然净化”是指有人为干预的净化。

生物复原油污染

1997年俄国的油船“纳霍德卡”号在日本海上触礁，泄漏的原油漂到了日本海沿岸。当时对原油的毒性认识还没那么深刻，倒是鸟的翅膀沾满油污，沿岸的海藻类和生物大量死亡成为人们关注的焦点。另外，漂浮在海面上的油污无法生物修复，除了回收外别无良策。为此，实验以漂到了沿岸的原油为对象。

方法是把现场的原油与海砾搅拌后放入网中，然后分成两组，一组添加营养盐，一组不添加营养盐。实验结果证明，加进营养盐的一组，原油确实被分解了，而且也没有看到对海上的小动物造成任何不良影响。

让海洋大量吸收CO₂

为了减少全球温室气体CO₂，科学家正在考虑用占地球表面70％的海洋来固化CO₂的生物修复办法。海洋中的植物、浮游生物可吸收大气中大量的CO₂。但是。仅因生长所必须的“铁质”不足，致使植物、浮游生物不能正常存在的海洋面积约占10％，即大约为3600万平方千米，比亚洲大陆还要大。如果在这些海域播撒铁，繁殖植物、浮游生物，通过它们的光合作用来吸收CO₂，就相当于增加了陆地上的植物。这样做实际上是增强了大海原来特有的自然治愈力，所以对环境也是有利的。

以美国为主，自1993年起在加拉帕戈斯群岛海面上进行实验。科学家从船上撒下铁，用飞机和卫星监测，结果发现，确实引起植物、浮游生物的增加，海水中所含的CO₂量也减少了。另外，科学家还将煤灰或焚烧灰做成块状，撒上微细藻类和营养盐，把它漂浮在海上做吸收CO₂的实验。这么做不但有效地固化CO₂，而且微细藻类作为副产品还可制成紫外线吸收剂或回收农药等有用物质。海洋可称是未知微生物、基因的宝库，专家正进行各种有用基因的探寻。构建海洋的生物修复系统，让海洋重新获得特有的自净化能力，防止大海污染恶化，让大海回复到应有的状态是非常重要的。

制造超级微生物

目前科学家正把基因工程制造的超级微生物用于生物修复的研究。

超级微生物的开发，首先从多氯化联苯分解菌开始。多氯化联苯是非常稳定的化合物，之前科学家没有发现能够分解多氯化联苯的微生物，后来才发现吃联苯的菌也可以分解多氯化联苯。

美国和日本使用各自发现的两种多氯化联苯分解菌进行基因操作。用所谓“DNA倒换”方法使这些分解菌的基因彼此发生关系。使其进化。多氯化联苯在氯制备理论上能制造209种化合物。被发现的两种分解菌的酶有95％相似，但各自能够分解的多氯化联苯化合物不同。

取出两个分解菌的基因，用PCR(聚合酶链反应)方法繁殖，首先各自通过酶将基因链拆开，然后再用PCR繁殖。这时放入被称之为“引子”的DNA断片，断片被连接，两个基因被混合，其次为了放大基因的全长，放入“引子”再度进行PCR。在混合的基因中，把能力强的超基因与原先多氯化联苯分解菌的基因交换，制成超级微生物。

制成的微生物对多氯化联苯的分解能力远远超过原来的分解菌。科学家还用所谓“分子模拟实验”方法预测分解酶的构造，能够把仅与多氯化联苯分解有关的氨基酸更改。由此，甚至还能育出分解二日恶英和甲苯的分解菌。而在此前，这两种物质是无法分解的。

科学家还进行高效分解三氯乙烯的超级微生物的开发，以及三氯乙烯分解菌的育种研究。就实用化来说，如果使用自然界的微生物当然也行。但是在人们追求高效率的今天，将需要更强的分解菌。地球的未来，或许就是这些微生物的天下。

责任编辑蒲晖