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金德才:在农田里上演“细菌战”

    发布时间:2021-04-14

房晓玉

  
  
  “国安在乎民,民安在乎食”,食品是人类生存的根本,与之伴生的食品安全问题也始终受到极大关注。根据中国工程院近期发布的数据显示,我国自然资源和生态环境问题已影响到食品安全保障水平。除重金属污染外,农田环境中还有诸多因素会对食品安全造成威胁,环境激素类有机污染物污染就是其中常见的污染形式之一。在对农田有机污染物阻击的过程中,中国科学院生态环境研究中心副研究员金德才以微生物为切入点,为解决农田有机物污染及其伴生的食品安全问题提供了有效方案。
  
农田苦“薄膜”久矣
  据金德才介绍,环境激素类有机污染物在农田环境中含量相对较低,但它能以渗透的形式进入到食物链中,虽然“存在感不强”,却是不折不扣的食品安全潜在杀手。农田中广泛使用的地膜,正是这种污染物的重要来源。
  农膜污染主要来源于增塑剂邻苯二甲酸酯(PAEs),PAEs极易进入周边环境,且难降解、不易挥发,具有致癌、致畸、致突变的“三致”效应。当其进入农田后,会改变农田土壤微生物群落结构,影响农田土壤生态系统健康、抑制作物生长,并会散布于水体、空气和土壤等环境中,成为无处不在的污染源;随后PAEs会通过植物富集作用进入食物链,对人类健康造成危害。基于我国“地膜大国”的实际情况,由地膜使用引起的土壤污染和食品安全问题更为严峻。“自己国家的问题,要自己想办法”,为了解决日趋严重的PAEs污染问题,金德才在自主创新的研究路上一走就是14年,并研发出了一套行之有效的风险评价及消减技术开发办法。
  
自主创新结硕果
  我国幅员辽阔,农田土壤类型复杂多样,这使得PAEs污染出现了明显的差异性。通过开展PAEs在不同类型土壤中的降解动态及其与土壤理化性质的相关性研究,金德才系统地阐明了不同类型土壤微生物群落对PAEs的响应规律,填补了我国在这一领域研究的空白,为农田土壤PAEs污染物的生态效应预警标准的制定及其生物修复提供了理论基础。
  明确了污染机制,金德才下一步要做的,即是充分消减PAEs带来的不利影响。目前PAEs在环境中的降解途径主要有光降解、水解和生物降解等,金德才瞄准生物降解方向,着力于筛选能够降解PAEs的微生物。经过大量的反复筛选工作后,分离出多株PAEs降解菌,并在此基础上,通过大量的研究实验,成功获得一株细菌新种——PAEs高效完全降解菌Gordonia phthalatica sp. nov. QH-11T。这种“被选定”的细菌,其优越性在于可以实现对PAEs的完全降解,即在降解过程中不产生新的有害代谢物;其强大的农田蔬菜根际修复能力,还能显著削减蔬菜中塑化剂的积累量。与此同时,金德才研发了生物修复菌剂的发酵及应用技术,为降解菌的“稳定生产”和“有效利用”提供保障,以上成果能够为PAEs的风险评估、降解菌资源的挖掘利用、生物降解机制及治理控制提供系统完备的理论基础和技术储备。
  在金德才看来,科研最重要的品质就是创新和坚持。这些年,他主持了2项国家自然科学面上基金及国家自然科学青年基金项目,与农业院校开展十余项重点实验室课题合作,以科研骨干身份参与到多项国家科技重大专项中,并在《环境科学》、Journal of Hazardous Materials等国内外权威期刊发表学术论文近70篇,获得专利3项。金德才说,这些都是踏踏实实干活的成果,在实验室工作,就是他最开心的时刻。未来,他将会继续发挥自主创新优势,充分借鉴国际先进的研究成果,并将其运用到实际的农田种植生产过程中,搭建PAEs可实施、可落地的评估及消减体系,为我国食品安全保驾护航。
  

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