阻碍生物修复成功的因素及风险评价

八、阻碍生物修复成功的因素及风险评价

在实际的修复过程中会有很多环境因素制约降解过程，阻碍生物修复技术的应用。这些因素包括:①存在有毒物质抑制生物降解。②电子受体(或电子供体)释放扩散的物理性障碍。③物理因子引起的低反应速度。④污染物的生物不可利用性。⑤污染物被转化成有毒的代谢产物。⑥污染物分布的不均一性。⑦总体上缺乏高降解能力的微生物，自然微生物降解能力不足，而非自然的导入微生物不能起作用，会很快死亡，原因是与土生微生物区系竞争，在生态环境中被捕食。⑧生物降解通常达不到合理的时间要求，对污染物的降解不能接近95%或更多，不能达到所要求的标准。

生物修复是涉及生物与化合物相互作用的一个复杂过程，会对人类以及环境产生不同程度的影响，为规避风险或把风险降低到最低程度就必须对生物修复的过程进行风险评价。可接受风险的清洁标准就是要保证人群健康和环境稳定性。风险评价是评价一定时期对某一事件发生的几率及其可能产生的不利影响(经济、健康、安全、生态)的大小程度。例如当一种化学品在某一地区呈周期性泄漏时，就可以推算出该地区公众中癌症的发生率。另外，当饮用水或食物中存在病原体时，就可以推算出与其相关的健康风险。

风险评价的过程主要包括以下四个基本步骤(图10-2):

①危险鉴定(hazard identifiction):定义危险和损害的性质，如鉴定一种污染物(化学药品、微生物病原体)，并证明其对人类的毒性作用。

②暴露评价(exposure assessment):确定环境中污染物浓度并估计该污染物的摄入率。例如，测定一种饮用水中沙门氏菌的浓度，并确定个体摄入的平均剂量。

③剂量-应答评价(dose-response assessment):量化不同程度接触危险介质而导致的不利影响，这种评价通常用数学式表达，如显示活生物体对特定介质(如轮状病毒)剂量增加的应答曲线。

④风险表征(risk characterization):基于作用大小或接触量估计微生物或化学品的潜在影响(如人类的疾病或死亡)。

10-2　风险评价的主要过程及其相互关系

污染地生物修复是一个十分复杂的过程，生物修复过程的风险评价尚不是一个规范的程序，美国国家环保局(U.S.EPA，1993)提出了一个生物修复的风险评价方案(图10-3)。

生物修复的风险主要来自用于修复的微生物、污染物、代谢产物以及它们的运动迁移。主要评价的方面是对人群的健康风险和对环境的生态风险。人群健康风险包括直接的健康效应(如毒性、感染性、致病毒和过敏性)和间接效应(细胞毒性和致癌性)。土著微生物或外源微生物作为外源基因载体可能造成对人类健康的威胁。生态风险包括对生态系统营养物循环、营养物保持、呼吸/初级生产、弹性/平衡、食物网复杂性、腐殖质过程的影响，对生物群落的群体动力学、群体结构、竞争、种丰富度和多样性、代谢效应和生理活性的影响。

图10-3　生物修复的一般风险评价程序

评价生物修复实际风险的参数建立在微生物生物技术和毒理学的基础上。生态效应表现为对结构、丰富度、复杂性、多样性和生物群体动力学或这些生物调控的功能过程的作用，这些影响是通过群落中微生物群体相互作用发生，或通过较大群落结构和组成的改变。这些效应和参数试验必须在一个复杂的实验系统中进行，这个系统的范围从微宇宙到中宇宙，从小范围的野外试验(small-scale field tests)、大范围野外试验(large-scale field tests)和生态系统调查。遗传工程菌的应用还应特别加以考虑，特别要注意标记用的抗性基因，给土生菌提供这些基因的潜力，以及它们在土生菌甚至病原菌中的表达。遗传工程菌带来的益处是明显可见的，但作为一种平衡其带来的风险也不容忽视。