获得重大突破 河南石油类土壤污染“治理有方”

近日,广西检验检疫局技术中心主持完成的《出口海产品生物修复的风险分析及控制研究》通过国家质检总局鉴定。该项目研究借用国际食品法典委员会的食品风险分析技术,对生物修复技术所用菌剂进行风险分析,同时研究制定相应的风险控制技术并在出口基地进行应用。与会专家认为项目研究成果达到国际同类研究领先水平,并实现两个“首次”,

微生态制剂是从动物或自然界分离、鉴定或通过生物工程人工组建的有益微生物,经培养、发酵、干燥、加工等特殊工艺制成的含有活菌并用于动物的生物制剂或活菌制剂。其商品名称则主要有:生物兽药、饲用微生物添加剂、生菌素、益生素、生物发酵剂、生物净化剂、合生素等。1999年我国农业部公布了可以直接调喂动物的饲料级微生物添加剂菌种有12个:干酪乳杆菌、植物乳杆菌、嗜酸性乳杆菌、粪链球菌、乳链球菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、乳酸片球菌、啤酒酵母(Sacchace
vista)、产朊假丝酵母、沼泽红假单胞菌曲霉微生态制剂按作用又可分为:主要作用于动物体内的饲喂型及主要作用于体外环境的环境改良型两种。二者在菌种的使用上有一定的区别,但也有重叠,通常乳酸菌、酵母菌、曲霉等主要作为饲喂型微生态制剂;沼泽红假单胞菌主要作为环境改良型微生态制剂;而芽孢杆菌既作为饲喂型又可作为环境改良型。

记者6月15日从省地矿局获悉,由该局第一地质环境调查院承担的“石油类土壤修复技术研究”和“中原油田采油五厂石油土壤污染生物强化修复技术研究”两项省级科研项目完成了各项工作任务,达到了预期目的,顺利通过专家组评审验收。这标志着我省石油类土壤修复技术获得重大突破。

一是首次对海产生物修复技术存在的抗生素二次污染风险和微生物菌群生态风险进行了分析研究并提出风险控制措施,建立生物修复菌剂中μg/kg级大环内酯类抗生素的检测方法;

1 微生态制剂的作用机理

石油类土壤修复技术研究项目是2011年省国土资源厅批准的国土资源科技创新项目,该项目针对石油污染的土地特征,结合环境地质学、物理学、化学、生物学等原理,提出了微生物植物联合修复技术。运用该技术,修复区的石油降解率达到80%以上,含盐量降低80%~85%,治理后的土地小麦亩产800多斤,经省农科院检测,小麦完全符合国家粮食生产标准,实施效果良好。

二是首次研究出以盐酸万古霉素为选择性抑菌剂的革兰氏阴性菌通用检测培养基,以及将平板计数法应用于沼泽红假单胞菌有效活菌数计数,并制定了沼泽红假单胞菌计数法-平板计数法的行业标准。

微生态制剂的作用机理主要有以下几个方”面:①生物夺氧及竞争性排斥:好氧芽孢杆菌等进入动物胃肠道在生长繁殖过程中消耗肠内过量气体,造成厌氧环境,利于厌氧菌繁殖,使肠内失去平衡菌群,恢复微生态平衡或通过占领病原菌的生存空间排斥病原菌,达到防治疾病的目的。②生物颉颃致病性微生物:有益微生物通过产生细菌素和有机酸等杀死抑制病原菌,如乳酸链球菌肽就是乳酸菌产生抗菌物质。芽孢杆菌也可以产生细菌素。③改善体内外生态环境,减少氨、胺、硫化氢等有害物质的产生;微生态制剂能分解饲料消化过程中产生的氨、胺、硫化氢等有害物质,降低体内及体外有毒物质含量,此作用在水产动物中尤其重要。④增强动物体免疫功能,抵御感染:有益微生物细胞壁含有的免疫多糖类物质,可以增强动物的免疫能力,激活巨噬细胞吞噬病菌的能力。⑤促进动物生理机能成熟:有益微生物能使动
物小肠粘膜皱裂增多,绒毛加长,粘膜陷窝加深,
增加小肠吸收面积,提高细胞RNA、DNA及蛋白质合成水平。③产生多种酶类、提高消化酶活性:芽孢杆菌能产生丰富的淀粉酶、蛋白酶、胺、脂肪酶、果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶,饲喂芽孢杆菌的动物肠道各种消化酶均有不同程度提高。

中原油田采油五厂石油土壤污染生物强化修复技术研究项目是2013年国土资源厅批准的国土资源科技创新项目,该项目在长期受石油污染的土壤中筛选出了7株石油降解菌,经试验验证将降解效果较为稳定的假单胞菌作为研究对象,通过环境条件优化、菌剂固定化等室内外模拟实验,总结出一套生物强化修复技术。经对40余亩试验地块进行原位修复后,石油污染物降解率达到90%,治理效果明显。

我国水产品产量从1978年的465.4万吨增加到2003年的4704.5万吨,平均每年增长9.7%,已占到世界水产总产量的38%以上,连续10年名列世界第一。

2 生态制剂的适用对象及使用阶段

专家组认为,两项成果均达到国内领先水平,在石油类土壤污染治理中具有成本低、易操作、效果好等优点。(记者
谭勇 通讯员 周强 叶茜)

在水产业快速发展的同时,中国水产品出口大幅增长,所有水产品出口中有70%为海产品,出口海产品已成为我国沿海经济的重要支柱。

不同的动物适合使用不同类型的菌种,反刍
动物适合使用曲霉、酵母及芽孢杆菌类,若给反刍
动物使用过多的乳酸菌,反而会扰乱其消化系统,引起不良反应;而单胃动物适合使用乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌,这3种类型的菌在单胃动物中都能取得良好效果;水产动物适合使用沼泽红假单胞菌、芽孢杆菌、酵母菌、其中沼泽红假单胞菌、芽孢杆菌不但在动物体内起作用而且对改良水环境具有良好的作用。

应用生物修复技术保证水产养殖资源的可持续利用和产业可持续发展是目前海洋生物技术研究发展的一个重要领域,由于环境的微生物修复具有投资少、无二次污染的优点,这项技术的风险分析及控制研究越来越引起各国的重视。

微生态制剂在动物的不同生长发育阶段使用效果不一样,总体来说在动物的幼龄、老龄、离乳、热、冷应激,粗饲、病后初愈及消化道疾病等时期使用,均能取得最显著效果。然而在实际饲养中有些因素是不可预见的,如应激、消化道疾病等。因此需要经常性地在动物饲料或环境中添加微生态制剂,使用原则是幼龄如乳猪、仔鸡、仔鸭、羔羊、牛犊等,老龄如母猪、产蛋鸡、鸭等,添加剂量应大于中青年时期。环境恶劣时也需加大添加量。而水产动物则在各个时期都应添加微生态制剂。

3 微生态制剂的适宜添加量

微生态制剂的添加剂量并不是越多越好,其使用量依菌种生产工艺及使用对象的不同而不同。每一种微生态制剂产品都需要通过大量的饲养试验来确立最适添加剂量,对于复合型的微生态制剂不能简单地按总菌数来换算,因为不同菌的生长速度,抗逆性不一样。一般按厂家建议的添加量进行添加即可。

芽孢杆菌类在猪饲料中每头每天能采食到菌数在2×108~6×108个较合适,鸡、鸭类每只每天采食1×108~4×108个较合适,牛、羊类每头每天采食1×108~5×108个。考虑到饲料加工过程中的损失,可以按此标准添加剂量上浮50%~100%。酵母菌类在猪饲料中每头每天采食量为5×109~8×108个为宜,鸡、鸭类为3×108~8×108个。

乳酸菌类主要用于乳猪,几乎没有用量限制,其使用主要受制于成本。

4 微生态制剂的使用效果

微生态制剂在断奶仔猪上使用普遍能明显降低腹泻率,提高日增重,降低料肉比,且猪皮肤红润,毛色发亮,精神状态好,在肉仔鸡阶段可以显著降低死亡率,提高日增重,在水产动物中可以降低死亡率及发病率,提高日增重,降低料肉比,氨、硫化氢、亚硝酸盐等有害物质明显降低。在奶牛中使用可以增加产奶量,减少消化道疾病发病率。

5 微生态制剂的影响因素

5.1微生态制剂本身可供制作微生态制剂的菌种大约有40种,但通常应用的主要是乳酸菌、粪链球菌、芽孢杆菌、酵母菌。由不同菌制成的微生态制剂,由于各自性质不同,作用效果不一。以往大多数微生态制剂都是由乳酸菌制成的,由于其耐高温、高压的性能差,因此在粉料中使用效果较好,而在颗粒料中使用效果较差。芽抱杆菌有极强耐受性,能耐受较高温度、高压及酸性环境,因此在颗粒料中应选用以芽孢杆菌为主制成的微生态制剂,或选用经过特殊材料包裹的其他类菌剂。

5.2添加量
为了保证有益菌能够发挥作用,适宜的添加量是重要的,添加量不足或过量都不能达到预期效果。添加量不足不能达到预期效果,但添加过量反而会使增重和饲料转化变差,造成饲料成本上升。因为微生物本身的繁殖也需要消耗能量,过多的微生物会同动物本身争夺营养物质。

5.3日粮营养因素
日粮蛋白质和限制性氨基酸的平衡程度影响着微生态制剂的效果,在低蛋白质或氨基酸不平衡的日粮中添加更为有效。New
man报道,在低蛋白质且未添加赖氨酸的日粮中添加微生物制剂,生长猪的平均日增重和饲料效率分别提高14%和7%,但在蛋白质和赖氨酸都得到满足的平衡星期日粮中添加,上述两项指标反而不如对照组。

5.4抗生素
各种抗生素对各类微生态制剂的抑制作用不一。若是有强烈抑制作用的抗生素与微生物制剂同时使用,可能会影响其效果。因此,在使用前需了解各种抗生素与所用微生态制剂之间的关系,有时二者同时使用也会产生协同作用。

5.5供试畜禽的环境卫生
若供试畜禽饲养环境卫生条件极差致使动物肠道中栖居有高浓度的微生物,有益菌不能轻易竞争取代这些微生物,则作用效果可能较差或需大大提高有益微生的添加量。卫生状况好的动物使用效果会好些。但在卫生条件差的动物肠道中,一旦有益微生物竞争定居并繁殖。其效果会更显著。

5.6使用时段
在动物本身极其健康的情况下,添加微生物制剂可能效果不甚显著,有试验结果表明,在以下一些时候使用微生态制剂会取得理想效果。①在动物出生及生长后期,新生动物膜道内基本是无菌的,此时及时地提供优良微生物可以抢先占领动物肠道,对以后的健康起着巨大的作用。在动物生长后期,肠道功能开始退化,此时添加微生态制剂可以起到补充,完善肠道有益菌群,保证健康的作用。②在食物改变时,如断奶仔猪从吃奶到来食植物性饲料的改变过程中,常会发生严重的消化问题。此时适时地添加微生态制剂对防止腹泻,提高日增重能起到理想的效果。③在经抗生素处理后,抗生素经常会降低胃肠道有益菌的数量,添加微生物制剂可以帮助尽快恢复这些有益菌的数量。④在应激状态下,如拥挤、运输、免疫接种、气候变化及极端气候条件下,添加微生态制剂可以帮助动物安全渡过应激期。

6 微生态制剂的研究方向

6.1
筛选适用于特定日粮类型及特定动物的菌株一种菌株不可能适用于所有的动物或所有的日粮,在这方面,广州希普生物饲料有限公司已做了可喜的尝试,分别开发出适用于猪、鸡、鸭、水产的生菌素系列产品。

6.2 筛选具有特殊用途的菌株来满足动物对某一方面的需要
如产色素的菌株可以促进家禽皮肤鸡卵黄的着色,产植酸酶的菌株可以提高饲料中磷的利用率,减少环境污染,筛选能够刺激纤维分解菌生长及活性的菌种,以用于采食低粗饲料,筛选除臭能力强的菌株可以减少粪便对环境的污染,改善饲养环境。

6.3 加速包被技术的研究
寻找高效、廉价、无,毒副作用的包被材料,优化包被工艺,用以包裹耐性较差,但其它特性较好的菌株。

6.4加快微生态制剂与抗生素关系的研究
抗生菌的滥用已带来严重的健康及环境问题,目前,在疾病治疗方面,仍然离不开抗生素,但抗生素的预防疾病及促生长作用完全可以用其他更安全的物质来代替,微生态制剂被认为是有前途的此类产品。

随着人们对肉类及水产品的安全性的关注程度增加以及出口需要,越来越多的抗生素、激素及人工合成药物的添加受到限制,微生态制剂作为一种绿色饲料添加剂日益受到重视。随着制作工艺的提高及研究的深入,微生态制剂必将会得到越来越广泛的应用。