技術名稱 土壤重金屬生物除污的total solution技術
計畫單位 國立成功大學
計畫主持人 蔣鎮宇
技術簡介
工業的發展帶來了環境的污染,其中最惡名昭彰的莫過於土壤的重金屬污染。現行工法針對這類污染的處理大多以化學性處理為主,如酸淋洗、電鍍回收和離子替換等,這些技術不但高耗能更常造成二次的污染,因此目前的環保法令有相當嚴格的限制,而相對安全的生物復育法則有所需時間過長的問題。近年來聯合國極力推動地球的永續發展,化學除污在先進國家已漸漸被放棄,生物復育的研究開始取而代之,工法上利用不同植物及微生物的交互作用,輔以共生菌加速植物生長,以提升對重金屬的吸附及分解的效力,縮短除污的時程,已經成了各國的主流。
土壤孕育了高度歧異的微生物,多樣的微生物常具有不同的功能,包括與多數豆科植物並具有共生固氮作用的根瘤菌、或是將有機磷轉化成無機磷、甚至產生激素促進植物生長的細菌或真菌,有些微生物種類則能將重金屬吸附或是降低重金屬物質的毒性。
然而單靠微生物常無法將重金屬從土壤中徹底移除,即使具有高度吸附力的菌種,往往在死亡後又將重金屬污染釋放回土壤,易言之,重金屬僅是在土壤及細菌間循環,而無法被降解,相對地如果單獨使用植物則有除污速度不足的問題(即使借助於促進植物生長的共生菌),僅有利用植物與微生物的交互作用才可提升生物復育的效率,最後對吸附重金屬的植物及根部微生物的高溫裂解,讓重金屬進入安定的狀態。
技術發明人於執行「極端棲地下植物與微生物的物種多樣性、遺傳分化與適應」科技部計畫時發現了有效吸附或分解重金屬污染的微生物及植物種類,以此為基礎,開發出重金屬除污技術的total solution。該技術主要利用植物與微生物的交互作用強化重金屬的吸附,核心技術包括總基因體與大數據分析、分子育種及有效配方三大項,總基因體分析利用具解析深度的次世代分子定序,快速鑑定(一周內完成上千條序列的物種鑑定)及單株分離出具吸附重金屬的微生物候選種類,微生物區分為植物共生微生物和重金屬吸附兩大類群; 分子育種技術則是針對生長於重金屬的芒草、甜根子草、象草等篩選最適品系輔以分子育種強化其吸附能力,並呼應不同棲地客製化的品系需求;有效配方則是在分解速率中顯現,根據實際場域的實驗,微生物製劑能於短期內(低於一年)將多種重金屬以芒草-微生物吸附,讓土壤回復至國家法定值,最顯著的例子,包括60,000 ppm的鋅污染,被降解到1,500 ppm;成大技轉中心針對本技術所做的市場調查,顯示極高的潛在價值。
科學突破性
核心技術以總基因體分析探討各類微生物的消長與植物的互動模式,並針對施作後的污染場域檢測菌相的變遷及消長,提供外來菌種對土壤原始菌相產生之動態影響的基礎資料。科學上的突破主要根據我們在土壤微生物的研究成果,結合基因體分析、分子育種與現地降解實驗,提供不同棲地客製化除污的total solution。
產業應用性
本技術以總基因體和分子育種技術作為基礎,開發出客製化的重金屬除污total solution。結合植生復育和微生物復育的優點,除了有除污時間縮短的優勢,每噸土所需的費用低廉,更重要的是能客製化除污流程,減少對當地環境的傷害。本技術可以廣泛應用於重金屬污染的土地的除污,以及工廠汙水汙泥的降解。
關鍵字 總基因體 重金屬 生態除汙 分子條碼 土壤污染 芒草 大數據雲端分析 生物除污法 客製化除污 整體解決方案
備註
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  • 黃名邦
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