地膜降解途径及机理研究进展

我国地膜使用量已占农业塑料薄膜使用量的半数以上,其大规模使用在带来巨大经济价值的同时也造成了“白色污染”,残膜难回收、难降解,直接影响土壤的再生能力。本文综述了我国地膜使用现状及其降解方面的研究进展,分别对地膜降解的生物与非生物途径和机理进行了概括,重点分析了非生物降解途径中光催化、金属离子掺杂等对聚烯烃降解的协同效应,以及生物降解途径中不同来源的菌和酶对聚烯烃降解效率的影响,并展望未来发展出更为高效的地膜降解方式,为后续地膜降解及环境中微塑料的降解研究提供参考。     

生物降解地膜应用与地膜残留污染防控

地膜是农业生产中重要的生产资料之一,过去30多年,地膜用量和农作物覆膜面积一直稳定增长,2014年地膜用量达到了144万t,覆膜面积超过1 800万hm~2,该技术对保障我国农产品安全供给作出了重大贡献。与此同时,地膜残留污染问题越来越严重,一些农田的地膜残留量超过250 kg/hm~2,在我国西北的局部区域,地膜残留已经对农田土壤、作物生长发育、农事作业等造成严重影响和危害。生物降解地膜成为替代普通PE地膜、解决地膜残留污染的一种有效措施和手段,目前生物降解地膜正处于产品研发和评价试验的关键阶段,部分生物降解地膜产品在马铃薯、花生、烟草生产上显示出良好的效果,但总体上还面临巨大挑战,主要包括需要进一步提高地膜产品质量,提高地膜产品破裂和降解可控性,改善地膜的增温保墒能力,实现满足农作物对地膜覆盖功能的要求;此外,需要降低生物降解地膜综合成本,促进生物降解地膜规模化应用。总体上,随着技术进步和农业生产环境的变化,生物降解地膜应用将具有良好的前景。     

生物降解膜对甘肃河西棉花的生态生物学效应

为研究生物降解膜对甘肃河西棉田的保温保墒、棉花生长发育和产量的影响,于2016年和2017年设置厚度为0.012 mm的生物降解膜A、厚度0.008 mm的生物降解膜B、普通地膜、裸地4个处理,分析降解膜的降解性能及其对棉田土壤温度、水分、产量和相关因子及杂草防效的影响.结果表明: 降解膜B早于降解膜A 3～5 d进入诱导期,降解速率高于降解膜A.填埋180 d时,降解膜A和B失重率分别达到95.6%和94.5%;降解膜A在棉花苗期增温保水性效果较好,与普通地膜无显著差异;而降解膜B由于降解速率快,在苗期增温保水性显著低于普通地膜.覆盖降解膜较普通地膜延长了棉花生育期,但棉花出苗率、单株铃数、铃质量和衣分无显著差异,而霜前花率和杂草防效显著降低.产量结果显示,两年间降解膜A较普通地膜籽棉产量分别降低3.8%和3.1%,差异不显著,较裸地处理分别增产73.1%和59.9%,增产显著,而降解膜B较普通地膜减产11.8%和7.1%,差异显著.综上,降解膜A具有较好的增温保墒和增产效应,可在甘肃河西农业区推广应用.     

生物降解地膜覆盖对棉田土壤水-热-盐及产量的影响

为明确生物降解地膜覆盖对棉田水分、热量、盐分及产量的影响,在南疆绿洲棉区设置4种生物降解地膜(T1、T2、JF、BSF),以PE地膜为对照,分析了不同生物降解地膜对棉田保墒、增温、抑盐的调控效果及产量的影响。结果表明:BSF处理的保水性能与PE地膜相当,T1、T2、JF处理保水性能则不如PE地膜; JF、BSF处理抑盐效果优于PE地膜,0～60cm土层平均含盐量分别比PE地膜低0.3、0.4 g·kg^-1,其他处理抑盐效果则不如PE地膜。JF、BSF处理的地温分别比PE地膜高0.3、1.6℃,其他处理则低于PE地膜;不同生物降解地膜覆盖对ET_a影响不显著,但显著影响单株结铃数与水分利用效率,地膜降解越早,单株结铃数越少,水分利用效率越低; BSF处理在籽棉产量方面高于其他处理,但比PE地膜低20.2%。本研究为该地区棉田生物降解地膜的筛选及安全性评价提供了科学依据。     

生物降解萘的研究进展*

萘的生物降解具有低成本,效果佳,无二次污染等优势,受到全世界的广泛关注。本文从萘降解菌的种类、降解质粒与降解基因的开发与研究、三种降解途径的发展以及表面活性剂、菌体固定化技术和有机溶剂在萘降解和环境污染治理当中的应用情况等方面综述了生物降解萘的发展历程。从降解菌株的研究和表面活性剂以及生物技术手段的应用情况等角度分析了目前生物降解萘还存在的问题,并为解决这些问题提出了合理的方案。论述了两相体系技术在生物降解萘上的可应性,对其强大的发展潜力进行了展望。     

大蜡螟和黄粉虫肠道菌中聚乙烯地膜降解细菌的筛选及其降解性能

【背景】在我国农业生产中大量使用的聚乙烯(polyethylene,PE)地膜难以降解,在土壤中长期累积影响农作物生长并破坏生态环境,发掘微生物资源,寻求聚乙烯生物降解途径对治理"白色污染"具有重要意义。【目的】以不同来源的啮食塑料昆虫大蜡螟、黄粉虫为材料,从肠道菌群中分离筛选出对PE具有降解能力的细菌菌株,研究其降解农用地膜的效能。【方法】饲喂PE膜片驯化大蜡螟、黄粉虫幼虫,采集肠道液富集培养、共代谢驯化、选择培养基筛选等方法从肠道细菌中分离出以PE为唯一碳源的细菌菌株。将菌株接种到以PE膜片为唯一碳源的培养基中共培养,通过测定菌体生长量,定期检测膜片失重率,结合高分辨场发射扫描电子显微镜观察、红外扫描分析和膜片力学性能测定,评价菌株对聚乙烯地膜的降解效果。对筛选出的降解性能良好的菌株通过16S rRNA基因扩增和序列分析进行菌株鉴定。【结果】从新疆蜜蜂蜂巢中的土著大蜡螟肠道分离获得的聚乙烯降解菌菌株最多,其聚乙烯的降解效率高于其他来源的分离菌株。从中筛选出具有较高降解能力的3个菌株XJDLM-3、XJDLM-8和XJDLM-12,它们能利用PE膜片生长,扫描电镜观察经过30 d降解...     

一株地膜降解真菌的筛选及其降解性能分析

【目的】分离并鉴定具有聚乙烯材料降解能力的微生物菌株,探究其降解农用地膜的效能,为地膜的微生物降解途径提供支撑。【方法】以线性低密度聚乙烯粉末为唯一碳源的培养物中分离出1株具有降解聚乙烯材料能力的真菌,利用分子生物学方法结合菌株的培养性状对该菌株进行鉴定,通过观察聚乙烯粉末降解情况和测定地膜失重率,结合红外扫描、高分辨场发射扫描电子显微镜分析该菌株对农用地膜的降解效果。【结果】筛选获得1株具有农用地膜降解效果的真菌菌株PT1,经鉴定为桔青霉(Penicillium citrinum),桔青霉PT1菌株能以重均分子量(Mw)2000和400000的聚乙烯粉末作为唯一碳源生长,经红外扫描、电镜观察发现桔青霉PT1可侵蚀传统聚乙烯地膜。桔青霉PT1能快速利用聚酯类生物降解地膜生长,35 d地膜失重率达50%左右。【结论】本文筛选到具有地膜降解特性的桔青霉PT1真菌,丰富了降解聚乙烯材料的微生物类群,同时也为废弃农用地膜的处理提供了环保的处理途径。     

酵母中甾醇定向存储转运及理性强化技术研究进展

大环内酯类抗生素是一类以大环内酯为母核的广谱抗生素。近些年,由于人们对其不规范的生产和使用,抗生素污染成为了重要的环境问题。大量研究表明微生物降解是现阶段处理抗生素污染的最理想方法。为进一步推动大环内酯类抗生素生物降解的研究,文中概述了大环内酯类抗生素的环境污染现状、微生物降解菌株、降解酶、降解途径和降解大环内酯类抗生素的微生物处理方法,并对大环内酯类抗生素生物降解亟待解决的瓶颈问题进行了讨论,以期为微生物降解后续研究提供参考。     

大环内酯类抗生素微生物降解的研究进展

大环内酯类抗生素是一类以大环内酯为母核的广谱抗生素。近些年,由于人们对其不规范的生产和使用,抗生素污染成为了重要的环境问题。大量研究表明,微生物降解是现阶段处理抗生素污染的最理想方法。为进一步推动大环内酯类抗生素生物降解的研究,文中概述了大环内酯类抗生素的环境污染现状、微生物降解菌株、降解酶、降解途径和降解大环内酯类抗生素的微生物处理方法,并对大环内酯类抗生素生物降解亟待解决的瓶颈问题进行了讨论,以期为微生物降解后续研究提供参考。     

铜绿假单胞菌生物降解特性的研究进展

近年来在环境污染物的生物降解研究方面有了很大进展。铜绿假单胞菌(Pseudomon asaeruginosa,PA)作为重要的降解菌株之一,具有较强的降解能力,可降解物质种类广泛,在环境污染物的生物降解中具有重要作用并占据重要地位。本文综述了PA的降解特性、代谢途径、遗传基础与酶系及促降解物质在生物降解方面的研究进展。     

聚乙烯醇的生物降解

聚乙烯醇(PVA)是较少的可溶于水并被生物降解的乙烯聚合物之一。研究表明,在受PVA污染的自然环境中存在着能降解PVA的微生物,并从中提取出了PVA降解酶。介绍了国内外研究聚乙烯醇生物降解的情况。分别讨论了聚乙烯醇被单一菌种、共生细菌和真菌降解过程中的生物化学和生理学特性,以及结构因素对聚乙烯醇生物降解的影响。这些研究促进了可有效生物降解的PVA类材料产品项目的发展。     

聚乳酸的生物降解

聚乳酸(polylactic acid, PLA)因其良好的理化性能、生物相容性和生物降解性而备受关注，已被认为是石油基塑料最具潜力的替代者，但在实际应用中仍然存在降解缓慢循环周期长的问题，因此对PLA的生物降解深入研究对于解决塑料垃圾污染和缓解能源危机至关重要。近年来，有关微生物(放线菌、细菌和真菌)和酶(蛋白酶、脂肪酶、酯酶和角质酶)降解PLA的研究已经取得了一定的进展。本文从降解微生物、降解酶和降解机制等方面综述了PLA生物降解的研究进展，并展望了PLA生物降解研究未来的发展趋势。     

甲壳质,壳聚糖在农业上的应用

本文综述了甲壳质、壳聚糖作为降解性地膜、植物生长调节剂、肥料和土壤改良剂、农药、食物保鲜剂及饲料、饵料添加剂等在农业方面的应用。     

塑料生物降解检测方法的研究进展

塑料处理不当造成的污染问题已成为全球性难题。目前的解决办法除回收利用与使用可生物降解塑料替代之外,最主要途径仍是寻求高效的塑料降解方法。其中,采用微生物或酶处理塑料的方法因其具有条件温和、不产生次生环境污染的优势而受到越来越多的关注。塑料生物降解技术的核心是高效解聚微生物/酶,然而当前的分析检测方法无法满足塑料生物降解资源的高效筛选,因此开发准确、快速的塑料降解过程分析方法,对于生物降解资源筛选和降解效能评价具有重要意义。本文介绍了近年来在塑料生物降解领域的常用分析检测技术,包括高效液相色谱、红外光谱、凝胶渗透色谱以及透明圈测定等,重点讨论了荧光分析策略在快速表征塑料生物降解过程中的应用,为进一步规范塑料生物降解过程的表征与分析研究,以及开发更高效的塑料生物降解资源筛选方法提供借鉴。     

白腐真菌生物技术降解氯酚污染物

生物降解是降解氯酚污染物的一条重要的转化途径,白腐真菌是一种高效的生物降解菌种,应用白腐真菌生物技术降解具有毒性和抗降解性的氯酚具有重要意义。本文阐述了白腐菌降解氯酚类污染物的途径,阐述了白腐真菌技术,主要包括酶技术、固定化技术、真菌强化技术、堆肥化和生物反应器等在氯酚污染环境治理中的应用,并概述了近几年白腐菌降解氯酚的研究热点和白腐真菌生物技术的应用趋势。     

环境雌激素的微生物降解

雌激素作为环境内分泌干扰物的一类重要物质,生物降解法是最为经济、最为绿色和最为适用的去除方法。通过分析雌激素的主要来源和危害、国内外雌激素降解菌的筛选与鉴定、类固醇雌激素降解酶的表达与检测、雌激素降解菌的基因组学特征以及雌激素的降解途径和机制,进一步阐述了雌激素生物降解的研究现状与进展,对未来的研究工作作出了展望。     

可降解塑料的微生物降解研究进展

塑料材料的广泛使用给环境带了巨大的污染和处理压力,使用可降解塑料替代传统塑料是解决这一问题的重要途径。可降解塑料的生物降解是由相应的微生物和降解酶来完成的。综述了目前常见的生物降解塑料的微生物降解研究和进展情况,明确了微生物在可降解塑料生物降解中的重要性。     

多环芳烃厌氧生物降解研究进展

多环芳烃（PAHs）是环境中广泛分布的一类持久性有机污染物,对生态环境和公众健康具有极大危害。微生物降解是环境中去除多环芳烃污染的有效途径,近年来PAHs厌氧生物降解研究逐渐取代好氧降解成为人们关注的重点。本文从PAHs厌氧生物降解的研究背景出发,从不同厌氧还原反应体系、厌氧降解微生物、PAHs厌氧生物转化途径等方面阐述了PAHs厌氧生物降解的研究概况,归纳了对PAHs厌氧生物降解有积极作用的影响因素,提出了PAHs厌氧降解研究目前存在的问题,并对该领域未来研究方向作了简述和展望。希望为多环芳烃厌氧生物降解与环境修复研究与实践提供参考。     

土壤溶解性有机质生物降解研究进展

溶解性有机质(DOM)是土壤有机质中最容易被微生物利用的一部分, 是土壤微生物代谢重要的物质和能量来源。DOM 的生物降解反映了其稳定性及在物质、能量代谢中的作用, 对土壤的碳循环和大气的温室效应有重要影响。目前, 有关DOM 生物降解的研究主要集中在降解过程的表征及其影响因素两大方面, 该文对相关问题进行了综述。表征指标可以归纳为降解率、降解速率、半衰期等矿化动力学指标和光谱指标两大类; 降解过程直接取决于DOM 分子大小、结构和微生物群落、数量和活性等直接影响因素, 而土层深度、土壤湿度、温度、土地利用和管理方式、pH等间接因素通过影响DOM 的组成结构及微生物的性质进而影响DOM 的降解过程。在此基础上, 论文指出了目前国内研究中存在的问题, 并提出了进一步研究的方向。     

一个以可再生资源为原料的新材料产业——"生态塑料"即将诞生

介绍了完全可生物降解塑料PLA、PHA等材料的研究进展和产业化进程。浅析了生物降解塑料国内外发展现状、面临的困难与机遇。建议抓住时机重视和发展来源于可再生资源的生物材料———生态塑料,使之成为一个可持续发展的新材料产业。