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新華網南京7月21日電（戚軒瑜）剛入“三伏天”，南京酷熱難耐，來回奔波的南京農業大學資源與環境科學學院教授、博士生導師蔡天明，身上的衣服早已干濕了好幾回。在學校實驗室里剛剛坐定，他拿起研究團隊提供的最新數據，開始分析新菌種“吃”掉目標污染物的可能性。

這樣的“尋找”是蔡天明教授工作的常態。

作為科技部創新創業人才、國家“萬人計劃”科技領軍人才，他長期從事有毒有機污染物微生物降解技術及其產業化研究。“我的主要工作就是在這些肉眼看不見的微生物中，尋找發現能夠降解化工污染物的環保‘特種兵’。”蔡天明說。

蔡天明教授在微生物實驗室利用顯微鏡觀察高效降解菌。

“對癥下藥”，為污染物處置提供全新方案

長期以來，工業生產特別是化工生產中，如何處置產生的廢水、廢氣等污染物，是行業關注的焦點，也是環保領域科研攻關的重點。蔡天明教授帶領南京農業大學環境微生物與污染控制課題組，提出的用生物降解方式解決污染物的方案，是國際環保領域目前最前沿的研究方向。

“難降解、有毒性、對人體健康影響較大的污染物，比如環境中殘留的殺蟲劑、除草劑、抗生素等，實際上是污染物中‘打不死的小強’，我們要想辦法從環境中找到‘對癥’的微生物，讓它‘吃’掉難以降解的污染物。”蔡天明說。

比如，在制革、醫藥、染料等行業生產中會產生大量含有機氮污染物的廢水，這類廢水中有機氮的成分復雜，降解是行業性難題。近年來，蔡天明帶領團隊篩選出多株針對有機氮污染物的高效降解菌，再結合種群分析、基因測序技術，成功實現了高豐度的厭氧氨氧化菌種的工業化快速擴培和應用，系統解決了工業廢水脫氮的問題。

不僅如此，研究團隊還開發研制出以該菌種為核心的集成工藝和設備，并在多家生產企業成功應用。與傳統處理方式相比，新工藝具有更高的污泥濃度，容積負荷高，具有較強的耐沖擊能力，同時占地面積少、能耗小，大大節省了處置成本。

“在工業污水處理過程中，如果全部依靠物化處理工藝，如高級氧化、活性炭吸附等，這會導致處理成本大幅上升，企業將難以承受。我們的生化處理技術就是要在效益和效率上找到最優平衡點，把環保要求真正落到實處。”蔡天明說。

據介紹，目前，這一技術已在江蘇、浙江多個化工園區，以及醫藥、農藥行業部分龍頭企業成功應用上百例。

蔡天明教授在污水處理廠觀察污水處理系統中微生物的生長情況。

“家底豐厚”，已建成千余株高效降解菌種質資源庫

運用微生物解決突出環境問題的關鍵，在于高效降解菌種的發現和培育。經過近二十年的研發積累，蔡天明教授帶領團隊建成了國內環保領域首個“難降解污染物高效降解菌種質資源庫”，內含各類高效降解菌株1000余株，在國際上也處于領先地位。

尋找這些“特種兵”的過程并不輕松，這樣的成果來之不易。

蔡天明教授介紹，一個菌株的研究，從降解特性到遺傳背景，再到具體工程化應用，有時需要長達幾年的時間。研究團隊需要常年對農藥、醫藥、染料等生產過程中產生的污染物，包括原輔料、中間產物等，進行主動篩選并分離具有針對性的特征微生物，再經歷不斷地培育優選，最終獲得能“吃”掉難降解污染物的“特種兵”。

但有時，這樣的“尋找”又純屬“妙手偶得”，十分富有“戲劇性”。

2013年，在研究湖南、江西等地的尾礦廢棄物重金屬污染解決方法時，蔡天明教授在現場采集了大量礦坑廢水和污染土壤樣品，原計劃是用來研究尾礦的酸化過程及其微生物機制，然而卻意外發了一種以其他細菌的“尸體”為“食物”的罕見菌種——隱藏嗜酸桿菌。這一菌種正好能夠用以污水處理廠剩余污泥的減量化處理，應用前景十分廣闊。

“污水處理廠的剩余污泥中有多種完成處理程序后死掉的細菌‘尸體’，成分復雜、毒性大，十分難以處理，以前大多采用填埋或堆放方式處置，但這對環境還是有不小的影響。隱藏嗜酸桿菌正好解決了這個問題。”蔡天明說。

據介紹，隨著研發工作的持續進行，“難降解污染物高效降解菌種質資源庫”還在不斷擴容，其中部分菌株已經申請國家發明專利并獲得授權。

“把脈問診”，為行業可持續發展添勁賦能

蔡天明教授介紹，在發現培育高效降解菌種的基礎上，如何用好這些環保“特種兵”更是一個復雜的系統工程。

化工生產的流程長、工藝復雜，首先要確定廢水中主要目標污染物的成分、類型，找準“靶子”，才能“排兵布陣”。比如，目前市面上一些環保公司應用的降解菌種，其微生物體系基本是針對市政污水處理，對復雜工業廢水中難降解污染物的處理能力有限，這就很難達到處理要求。

為此，每次接到項目，蔡天明總要帶領團隊詳細詢問生產過程、工藝、排放方式等等，事無巨細都要了解掌握。“我們要看是什么污染物？在哪個環節產生的？量是多少？……有時，我們甚至比企業負責人還要了解自己企業的實際排污狀況。”蔡天明說，只有這樣，才能找到最優的環保解決方案。

此外，研究團隊還自主創新了多項關鍵技術，如針對復雜有毒難降解廢水特征污染物的多菌株協同處理技術、高濃度有機廢水厭氧顆粒污泥培養馴化技術、化工污水中含氮有機物的生物強化降解及高效脫氮技術、高效菌株跟蹤技術等等，以最大限度發揮環保“特種兵”們的作用。

他介紹，比如，高效菌株跟蹤技術能夠對目標微生物在開放系統中的定殖和生長情況進行動態跟蹤研究，從而及時了解生物強化處理系統中微生物的種群特征及高效降解菌株的狀況。這就好比在污水處理池里裝了一雙“眼睛”，可以實時監控并動態調整生化體系運行參數，以確保高效降解菌種可以穩定、有效地發揮作用。

“江蘇是化工大省、工業大省，蔡天明團隊研發的高效降解菌的應用對我省乃至全國整個化工行業的科學精準治污，意義深遠。他們的研究成果已轉化并應用到多個污染領域的治理，為化工行業的轉型和高質量發展做出了突出貢獻。”江蘇省有關方面對蔡天明團隊給予高度評價，并希望他們繼續為化工行業治污攻堅克難培養出更多的“特種兵”，為江蘇工業發展跑出“加速度”添勁賦能。