環(huán)境重金屬污染的細(xì)菌修復(fù)與檢測(cè)探討

【摘 要】社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來了日益嚴(yán)重的環(huán)境重金屬污染，重金屬對(duì)環(huán)境的污染已引起國家各部門和科研工作者的廣泛關(guān)注。以細(xì)菌修復(fù)來治理重金屬污染的方法已成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域里一大研究重點(diǎn)。本文通過細(xì)菌對(duì)重金屬物的吸附富集、氧化還原、成礦沉淀、淋濾、等作用進(jìn)行分析，探討細(xì)菌修復(fù)與檢測(cè)發(fā)展中存在的問題，以期找到解決方法。

【關(guān)鍵詞】重金屬污染；細(xì)菌修復(fù)；檢測(cè)

環(huán)境是人類賴以生存的家園，消除重金屬污染是當(dāng)下環(huán)境治理的當(dāng)務(wù)之急，通過物理化手段治理重金屬污染，成本較高、工藝復(fù)雜、人力物力消耗大；通過化學(xué)手段即采用細(xì)菌修復(fù)與檢測(cè)，將微生物整合、離子交換吸收、氧化還原等來治理重金屬污染具有效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)將細(xì)菌修復(fù)在重金屬污染環(huán)境中可發(fā)揮的作用進(jìn)行詳盡闡釋，分析細(xì)菌在重金屬生物有效性檢測(cè)中的應(yīng)用。

1.我國重金屬環(huán)境污染概況

經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展使全世界平均每年排放汞約1.5萬噸、銅為340萬噸、鉛為500萬噸、錳為1500萬t、鎳為100萬噸。而在我國，重金屬帶來農(nóng)業(yè)、水質(zhì)等的污染面積逐年曾家。2012年底有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國耕地受金屬污染的面積達(dá)2667萬公頃， 其中， 來自工業(yè)三廢的污染面積達(dá)1000萬公頃，2000萬公頃耕地受到鎘、砷、鉛、鉻、汞等重金屬污染，約占總耕地面積的20%，受到鎘污染的耕地1133萬公頃，覆蓋11個(gè)省25個(gè)地區(qū)；受到汞污染的耕地312萬公頃，覆蓋15個(gè)省21個(gè)地區(qū)。

2010年1月，江蘇盛祥電源有限公司因生產(chǎn)排放大量的鉛元素，使當(dāng)?shù)馗浇嗝『⒒忌蠅难?，最后政府進(jìn)行干預(yù)責(zé)令其搬遷。2011年，四川隆昌縣渝箭鎮(zhèn)大量村民進(jìn)行學(xué)前檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)血管鉛超標(biāo)嚴(yán)重，某合金冶煉公司公司被取締。2012年，安徽合肥市一小區(qū)有近200人血鉛中毒，涉事企業(yè)被關(guān)閉，多名政府官員被罷免。據(jù)環(huán)境保護(hù)部統(tǒng)計(jì)，2009年環(huán)保部接報(bào)的12起重金屬、類金屬污染事件，致使4035人血鉛超標(biāo)，182人鎘超標(biāo)，引發(fā)32起群體事件。

2.細(xì)菌修復(fù)在重金屬污染環(huán)境下發(fā)揮的作用

基于我國重金屬環(huán)境污染嚴(yán)重，細(xì)菌修復(fù)技術(shù)能在重金屬環(huán)境，發(fā)揮修復(fù)污染的有效作用。

2.1吸附富集作用

細(xì)菌修復(fù)是細(xì)菌與金屬元素在在多種極性官能作用時(shí)，表面載負(fù)電荷，并組成在多種極性下的官能團(tuán)，以此產(chǎn)生靜電吸附，各種官能團(tuán)在其吸附絡(luò)合作用下固定重金屬離子。其主要表現(xiàn)形式是以硅酸鹽、氫氧化物類分泌物附著在芽孢桿菌細(xì)胞的表面，對(duì)鎳、鎘和銅有富集能力，且在無日照、壓控劑和濕溫環(huán)境里，提供絕佳的環(huán)境使細(xì)菌吸收重金屬離子，從而使污泥中釋放出的革蘭氏陽性細(xì)菌去除冶煉企業(yè)排放中的銅、鎘，其發(fā)揮作用率高達(dá)52.9%和76.9%。

2.2氧化還原作用

變價(jià)金屬砷、鉻、鈷和金等在任何環(huán)境中存在著不同形式的價(jià)態(tài)，而細(xì)菌在自身代謝過程中，可以氧化還原這些重金屬離子。通常情況下，重金屬土壤下的氧化還原是在細(xì)菌微生物、植物根系分泌物等參與下完成。

在細(xì)菌微生物與金屬物反應(yīng)中，還原產(chǎn)物的還原性比還原劑弱，氧化產(chǎn)物的氧化性比氧化劑弱，這就可以使強(qiáng)還原性制弱還原劑，強(qiáng)氧化性制弱氧化劑，在氧化還原反應(yīng)之中，細(xì)菌作為氧化物氧化還原掉土壤中的金屬元素，從而降低重金屬土壤污染。

2.3成礦沉淀作用

某些細(xì)菌在細(xì)胞外會(huì)進(jìn)行分泌，其分泌物如硫化物、磷酸等物質(zhì)，會(huì)沉淀環(huán)境中的重金屬離子，在接下來的成礦過程中伴隨著重金屬的共同沉淀，此時(shí)硫代亞磺酸酯與克氏桿菌可以轉(zhuǎn)化為沉淀，再將沙門氏菌中的硫與酶基因組合，產(chǎn)生較強(qiáng)的硫化還原活性來沉淀溶液中的鎘。

2.4淋濾作用

淋濾作用是氧化后的硫桿菌和亞鐵桿菌以提高氧化還原電位、降低酸度等作用，濾除存在于污泥、土壤和沉積物中的重金屬。不同種類的細(xì)菌對(duì)重金屬的淋濾、溶化效果也不同，環(huán)境的改變會(huì)促使細(xì)菌在死亡分解時(shí)，加強(qiáng)微生物細(xì)菌的聯(lián)合修復(fù)作用。例如，大豆、玉米和小麥等植物的的根部土壤周圍所蘊(yùn)藏的銅、鎘、鉛等重金屬元素可以將其與細(xì)菌有效結(jié)合，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)來翻動(dòng)土壤中小分子有機(jī)酸來過濾掉重金屬離子。

3.細(xì)菌在重金屬生物有效性檢測(cè)中的應(yīng)用

重金屬污染，是基于重金屬生物廣泛存在于水源、土壤和空氣中來說的，而細(xì)菌在重金屬存在的環(huán)境下，可對(duì)其進(jìn)行有效檢測(cè)。細(xì)菌的存在，是對(duì)重金屬生物的嚴(yán)重制約，從而檢測(cè)出細(xì)菌修復(fù)對(duì)重金屬污染下的水源、土壤的作用。

3.1細(xì)菌在重金屬生物污染下水源中的檢測(cè)

工業(yè)廢水和固體傾瀉物向水中的排放，導(dǎo)致水源中重金屬生物嚴(yán)重超標(biāo)。細(xì)菌在重金屬生物的環(huán)境下具有發(fā)光的特性，當(dāng)細(xì)菌與水中銅、鋅、鎘、苯、汞等污染微量元素接觸后會(huì)產(chǎn)生一定的發(fā)光度，重金屬污染環(huán)境下的水質(zhì)分析，即可采用細(xì)菌的修復(fù)對(duì)水污染進(jìn)行檢測(cè)。例如，淡水養(yǎng)殖池塘中的金屬污染物一般有：鉛、鎘、錳、鎳、鐵等元素，對(duì)于這些元素，即是通過細(xì)菌原子吸收光譜法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，DPCI分光度的發(fā)光程度直接反應(yīng)細(xì)菌修復(fù)程度。[1-2]

3.2細(xì)菌在重金屬生物污染下土壤中的檢測(cè)

土壤中的重金屬污染物主要是以化學(xué)的形態(tài)存在土壤中，重金屬污染物在進(jìn)入土層后，通過日積月累的沉淀到溶解，溶解到吸附，吸附再到成為土壤里的金屬化學(xué)形態(tài)。這種形態(tài)是氧化結(jié)合態(tài)、酸化形態(tài)、殘?jiān)袡C(jī)結(jié)合態(tài)的綜合。細(xì)菌的主要形態(tài)是以化學(xué)的狀態(tài)存在于土壤中。目前，防治土地重金屬污染的方法有調(diào)節(jié)土地氧化還原態(tài)，促進(jìn)重金屬沉淀。而細(xì)菌在含金屬物的土壤中，通過高低溫的強(qiáng)烈轉(zhuǎn)化，進(jìn)行循環(huán)往復(fù)的氧化還原反應(yīng)，從而促進(jìn)硫化物的沉淀，在下雨過后排出土壤表層。

4.結(jié)束語

綜上所述，重金屬環(huán)境下細(xì)菌修復(fù)與檢測(cè)對(duì)治理污染具有重要意義，特別是很多單位和企業(yè)將其運(yùn)用到生產(chǎn)所排放出的金屬生物治理中，他們也都越來越關(guān)注重金屬快速檢測(cè)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。另外，重金屬細(xì)菌對(duì)重金屬污染下的空氣檢測(cè)目前還沒有具體的方法，但是，通過植物的吸附或微生物的投放，可相應(yīng)的降低重金屬顆粒在大氣中的存在，由于成本太高，還沒有具體的細(xì)菌修復(fù)應(yīng)用于環(huán)境空氣。相信在不遠(yuǎn)的將來細(xì)菌的修復(fù)與檢測(cè)會(huì)給空氣中的金屬污染帶來有效的治理方法。[2]

【參考文獻(xiàn)】

[1]林杰.重金屬檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境水質(zhì)分析中的應(yīng)用研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，（22）：30-31.

[2]陳麗，杜詩劼，李玫等.重金屬檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2010，（3）：181.