环境的清洁工

3环境的清洁工

我们生活的地球已经存在46亿年了，46亿年间地球上发生着翻天覆地的变化，植物毁灭、动物死亡，可从古到今我们并没见到残枝败叶遍地、动物尸体堆积如山的景象，这就要归功于小小的微生物。这些微生物们辛勤地分解着有机物，为自己生长提供能量，也为净化环境作着贡献。

近几十年来工业迅速发展，许多人工新合成的化合物排放到环境中。对于这些新的化合物，微生物最初不熟悉它们，对它们没有分解转化的能力，因而可能大量积存于环境中，造成污染。但自然界有很多现象表明，微生物“正学着”对付众多的“陌生的”人造化合物。由于微生物有繁殖迅速、个体微小、体表面积大、容易变异的特点，所以它们比其他生物更容易适应环境。当环境条件发生改变，例如有新的化合物存在时，有的微生物能逐步改变自身条件来适应变化的环境。它们可能通过自然突变形成新的突变体，也可能通过产生诱导酶来适应新的环境条件，而后一种情况是环境中较为普遍的现象。产生了新的酶素的微生物，就有了新的代谢功能，从而能降解转化那些“陌生的”化合物了。科学家们利用微生物对有机物质降解转化的特性，把这些微小的生物放在净化污染物的特殊岗位上，让它们发挥自身优势，最大限度地为我们人类服务。

除草剂、除虫剂、除菌剂，都是人们用于农业生产的农药，它们虽然可以杀虫、杀菌、除草，但同时也严重地污染着环境。特别是有机氯农药，在环境中滞留时间长，容易通过食物链富集到生物体内，对人造成危害。但有些微生物在与农药长时间低剂量的接触中，会产生降解或转化的酶类，在条件合适的情况下逐渐将农药分解，将有害物质转变成对环境无害的无机元素。

人们天天使用的洗衣粉、洗衣膏、洗洁精，都是化学合成洗涤剂，它们的基本成分是表面活性剂。虽然洗涤后的废水排入环境中，但在土壤、天然水体、动植物体内并没有见到表面活性剂含量有明显的增加，这表明表面活性剂能很快在环境中消失，消失的主要原因就在于微生物的降解作用。

微生物要清除环境中的洗涤剂并不十分简单，环境条件（温度、pH值、洗涤剂浓度、表面活性剂的结构）对微生物的分解能力有很大影响。早期使用的表面活性剂多为支链型，也就是硬型烷基苯磺酸盐，这类表面活性剂的支链上有一种键非常稳定，对微生物有很强的抵抗力，微生物不容易分解它们，以致烷基苯磺酸钠的生物降解速度很慢，在环境中残留的时间很长，因而，常常在河流、湖泊的水面上积聚大量的泡沫，造成环境污染。后来人们根据直链碳氢化合物比支链碳氢化合物容易被微生物降解的特点，改变了洗涤剂的结构，合成了不带支链或仅带1个支链的软型烷基苯磺酸钠，它们能很快地被微生物降解。在条件适宜的情况下，微生物在1周内可将软型烷基苯磺酸钠降解90%以上。

塑料是一种用途广泛的日用品材料，但它持久性很强，不容易衰变。所以塑料的废弃物成为环境中分布很广的污染物。

虽然塑料很难被生物降解，但微生物还是从中寻找到了一个薄弱环节，那就是增塑剂可被微生物侵袭。科学家们从环境中分离到1株黏质赛氏杆菌，他们先将这株菌在邻苯二酸溶液中进行驯化，一段时间后微生物即能分解增塑剂二乙基邻苯二酸酯了。科学家们还发现铜绿假单胞菌、气单胞菌、诺卡菌、节杆菌等细菌经过驯化后都能很好地降解增塑剂。塑料聚合物本身相当难降解，但科学家们研究发现，如果这些聚合物先经受不同程度的光解作用，就可使继后的生物降解容易得多。光解后的塑料成粉末状，如果分子量降到5000道尔顿以下，就很容易被微生物利用了。经光解的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，在土壤微生物的作用下，约1年后可全部降解。

印染废水的污染，是人们感到头痛的事情。印染废水色度深，碱性重，微生物难以对付它们。科研工作者为了清除废水的色度，四处寻找能将颜色吃掉的微生物。后来人们想到在染料废水流经的土壤里一定存在有能抵抗、分解染料的微生物。人们就从这些土壤中进行分离筛选，果然找到了对染料有去除能力的细菌。

多氯联苯对大多数人来说并不熟悉，它是工业上应用很广的物质。它在生产和使用过程中会对环境造成污染，对人也有一定的毒性。能引起痤疮和色素沉着，会刺激眼睛使其分泌物增加，还会使人出现脸浮肿、手脚麻痹、食欲缺乏等症状。

多氯联苯是一种苯环上带有氯基团的化学物质，性状很稳定，在环境中很难分解，而且含氯越多越难被生物降解。从20世纪70年代末以来，研究者们陆续从环境中找到了分解一氯联苯、二氯联苯、三氯联苯的细菌，它们在净化环境中发挥着作用。

一种由霉菌产生的黄曲霉素B₁对人和动物有急性毒性和致癌作用。它在很多食品霉变时存在，例如粮食、油料、水果、蔬菜、肉类、乳类，尤其是花生种子。黄曲霉素虽然对动物和人有毒性，可微生物却不怕它。有些肠道内的细菌就有分解黄曲霉毒素的能力。橙色黄杆菌分解能力最强，它作用黄曲霉毒素12小时，86%的毒素即被分解掉。后来研究者们又发现一种枯草芽孢杆菌也能很好地分解黄曲霉毒素。

20世纪70年代末期有研究者从大鼠粪便中找到了许多能降解黄曲霉毒素的细菌。其中有梭状芽孢杆菌、拟杆菌、链条杆菌、铜绿假单胞菌、链球菌、大肠埃希菌、奇异变形菌，研究者们正在从这些菌中寻找降解黄曲霉毒素的最佳联合作用菌，用于清除黄曲霉毒素。

汞、镉、砷、铅等重金属也是环境中的污染物，它们对环境生物有抑制作用，当这些重金属积累到一定浓度时还会杀死各种微生物。随着重金属物不断进入环境，生存在这个环境中的生物也时刻受到侵袭，在这样的环境压力下，微生物们慢慢对有毒金属产生了抗性，可使重金属发生转化，使它们转化为对人无害的状态。也许很多人听说过水俣病，这种病就是因水中甲基汞侵入人体造成的。日本熊本县曾因水俣病的发生而闻名于世。

在自然界发现有抗汞微生物，它能使有机汞和无机汞转化成元素汞。在抗汞微生物中有一种假单胞菌属细菌转化甲基汞的效率很高，微生物学家们根据微生物能将汞吸收到体内的特性，提出利用微生物来吸收含汞废水中的甲基汞、乙基汞、硝酸汞、乙酸汞和硫酸汞等水溶性汞化合物，使这些汞化合物还原成元素汞，然后回收菌体，再进一步回收元素汞，使污染物进入良性循环。