前有 140 多座“垃圾沼气田”发电站在世界各地运行。
荷兰 1991 年投资 8000 多万美元, 建造几座大型沼气
发电厂, 到 2000 年荷兰全国垃圾沼气利用将达到 2. 5

～ 3 亿m

, 可供 30 多万个家庭的用电量

[ 9 ]

。英国的一

些污水处理厂利用乳酸细菌降解农用工业残渣生产乳
酸。刘军义等尝试用光合细菌与酵母菌联合处理柠檬
酸废水, 收获菌体作饲料和肥料

[ 10 ]

。

2. 2　从治理污染到预防污染

早期的工农业一味追求发展, 忽视了其对环境的

副作用, 直到环境被破坏得相当严重才开始被动治理。
现在, 世界各国已认识到环境保护的重要性, 微生物对
环境保护的作用由单纯治理发展到防治结合, 并将走
向以防为主。微生物农药的兴起便是一个很好的例子。
微生物农药包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂, 其优点有:

(1) 分解快, 不污染环境; (2) 单位面积的用量少; (3) 毒

性较低; (4) 用一般的发酵设备就能够进行多种物质的
生产, 正在逐步取代化学合成农药。美国环境局仅

1997 年第一季度就注册 6 种新的微生物杀虫剂。日本
烟草业 (JT ) 1997 年 5 月上市微生物农药, 当年销售

8000 万日元, 1999 年达到 4 亿日元。日本出光公司研
制了防治灰霉病的“IK1080”,已投入使用, 目前正在
开发防治炭疽病的微生物农药。微生物农药作为高效
低毒的农药, 今后的研究和开发前景十分广阔。微生物
表面活性剂同样也是为了避免或减少其生产过程中及

使用后所造成的污染而诞生的。随着环保意识的日益
加强, 来源于微生物体又可生物降解的表面活性剂愈
来愈受到广泛关注, 可用于洗涤剂制造、油类回收、感
光乳剂稳定、植物病害控制、细胞破碎及微生物数量的
快速测定等方面。人们在研究其结构性质的同时, 对其
生产及应用进行了不断的探讨, 取得了长足的进
步

[ 11

～

12 ]

。微生物还可用于可降解塑料的生产。80 年代

初, 英国 IC II 公司大批培养了一些细菌, 这些细菌能
够合成塑料多聚物—聚 3- 羟基丁脂- 3- 羟基戊脂,
即 PHBV。PHBV 可再生, 在环境中能迅速彻底地降解
成二氧化碳和水, 储存又能保持一定的稳定性。由于是
纯天然产品, PHBV 特别适合医疗与个人卫生用品的
制造和包装, 还能制造胶片和容器。随着研究的深入,

PHBV 的成本有望大大降低。已有许多科学家策划利
用基因工程技术将所谓 PHBV 的基因导入玉米、马铃
薯、烟草等植物中, 从植物体内提取塑料, 塑料污染问
题将可能得到圆满解决

[ 13 ]

。

2. 3　极端微生物尤其是海洋微生物的研究应用成为
热点。

极端微生物是指那些在一般生物不能生存的条件

下 (如高酸、高碱、高温、低温、高压、高盐等) 能生存的
生物, 由于其特殊的生理机制, 在环境保护中具有极大
的应用价值。W hyte 等的研究表明嗜冷微生物菌株能
够矿化石油烃、十二烷、正十六烷、甲苯和萘

[ 14

～

15 ]

。嗜

热微生物可用来对高温排放废水直接处理, 省去了冷
却的环节和花费, 并且从动力学的角度讲, 提高温度有
利于提高反应速率从而加快废水出来的速度、缩短水
力滞留时间、减少动力消耗

[ 16 ]

。而本实验室在嗜碱细

菌降解木质素研究中取得重大突破

[ 17 ]

。由于海洋微生

物所处的海洋环境是一个十分独特的所谓“极端”环
境, 海洋微生物是新的活性物质的极好来源之一, 各国
都在大力进行研究开发。

　开发利用微生物资源

　　微生物种类繁多, 资源丰富。然而人类对微生物的
认识和利用远远不如动物和植物。据美国微生物研究
院报告, 全部植物和动物已有 84% 和 90% 被描述, 相
比较而言, 只有 10% 的微生物被发现, 而其中被应用
于环境保护的更少。巨大的微生物资源还有待我们去

开发利用。目前应从以下几个方面着手:

3. 1　寻找发现新物种

发现更多的物种, 除了理论价值还意味着更多的

利用机会。例如, 近年来中科院微生物研究所在青海、
西藏、内蒙古闻名于世的盐碱湖区, 以化学及分子生物
学方法鉴定得到了 7 株古细菌新种, 而它们在盐田生
态系统和盐水的物理化学蒸发过程中发挥着重要作

用

[ 18 ]

。有人从瓜伊马斯盆地温湿环境周围的富含石油

的水域及沉积物中分离出一种称为菌株A 2 的非常见
石油降解革兰氏阴性细菌, 只在含有某些 n—链烷 (n
≥7) 及部分的相关醛、酸及丙酮酸和乳酸条件下才能
厌氧生长。

3. 2　从分子水平对微生物进行深入研究, 运用基因工
程及各种生物技术创造新物种

只有深入了解微生物的组成结构、代谢过程、遗传

表达等内容, 才能充分地利用它们。运用原生质体融合
和基因工程技术创建高效工程菌为环境污染治理开辟
了广阔的前景。目前主要有组建带有多个质粒的新株
菌、降解性质粒 DNA 的体外重组、质粒分子育种、原
生质体融合等几种技术。Chak rabayty 最早采用基因工
程手段, 在同一菌株中组入 4 种假单胞菌的遗传基因,
得到的工程菌具有超常的降解能力, 能同时降解脂肪
烃、芳烃、萜和多环芳烃, 降解石油速度快、效率高, 在
几个小时内能降解掉海上溢油中 2

gÙ3 的烃类, 而自然

菌种要用一年多时间。尤为引人注目的是将污染物降

期　

龚莉萍等

微生物在环境保护中的应用现状及发展趋势