目前我國每年使用的化學農藥量超過130萬噸,平均每畝施用931.3克,比發達國家高一倍。然而由于施藥技術落后,農藥利用率僅為20%-30%左右,70%-80%農藥進入土壤和水體,導致土壤和農產品中農藥殘留污染嚴重。據中科院南京土壤所及全國各地的環境監測站的檢測數據表明,全國受農藥污染的農田約1600萬公頃,達到我國可耕地的10%以上。
由此可見,我國農田生態環境農藥殘留問題已經非常嚴重。而且,農藥殘留是一種面源污染,濃度低、范圍廣,采用傳統的物理化學處理方法難度大、成本高,并且還有二次污染。
微生物修復技術被公認為是最具潛力的修復技術,在解決農藥面源污染問題、提升農產品質量安全方面具有重要作用。
微生物修復農藥污染的土壤生物修復技術包括投加外來菌種的生物強化和利用現場原有菌種的生物激勵兩種技術。當前,關于農藥污染土壤的微生物修復主要研究重點也集中在生物強化和生物激勵兩個方面,將兩種技術相結合可以優勢互補,可能取得更好的修復效果。
生物強化是通過投加大量的高效降解菌株,并在一定時間內形成優勢菌群,從而達到快速修復污染的效果,在世界各地得到普遍應用。然而,生物強化也可能由于外源接種的微生物競爭不過土著微生物或受各種生物和非生物因素影響,而出現修復效果不穩定等問題。
生物激勵技術由于使用的是污染現場原有菌種,不存在由于外來微生物投加造成的污染問題,已經在美國、日本等國得到工程應用。然而,生物激勵可能會由于污染場地原本沒有降解性菌株或降解菌株降解效率低等原因而出現修復效果差、時間長等缺點。
生物修復的前提基礎是具有高效降解污染物的菌株資源,這也是生物修復技術產品的核心,南京農業大學當前建立了目前我國農藥微生物降解最大的菌株種質資源庫。該種質資源庫中農藥降解菌株能降解的農藥種類基本上涵蓋了我國市場上常見的農藥品種。
這些菌株能夠高效降解我國農田生境環境中各類有機磷、有機氮、有機氯類殺蟲劑、殺菌劑和除草劑,共有62個降解菌株及其發酵工藝獲得國家發明ZL,發表具有化學農藥降解功能的細菌新種27個,占同期同類型新種的63%。
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