植物微生物聯(lián)合修復(fù)土壤重金屬技術(shù)綜述

李崇

摘 要：本文介紹了植物—微生物聯(lián)合修復(fù)機(jī)理和分類，綜述了植物與真菌、專性降解菌聯(lián)合修復(fù)的研究現(xiàn)狀，總結(jié)出植物—微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究展望。

關(guān)鍵詞：重金屬；植物；微生物；聯(lián)合修復(fù)

中圖分類號：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160431012

隨著我國城市化進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整步伐的加快，大量工業(yè)企業(yè)搬遷、停產(chǎn)或倒閉。與此同時，工業(yè)企業(yè)遺留土壤污染問題逐漸顯現(xiàn)，尤以重金屬污染突出。重金屬會使土壤的理化性質(zhì)及生物特性變異，對生物產(chǎn)生刺激和生理毒性，不僅改變土壤生態(tài)系統(tǒng)，還會在土壤中積累，進(jìn)而通過食物鏈富集對人體健康產(chǎn)生危害[1]。

土壤重金屬的修復(fù)方法包括物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法和生物修復(fù)法。傳統(tǒng)的物理、化學(xué)法都存在著工程量大、投資大、能耗高、操作困難、易產(chǎn)生二次污染的局限性[2]，單純生物修復(fù)法又受外界環(huán)境條件的影響明顯，加之遺留土壤污染復(fù)雜，因此，針對土壤條件、污染物性質(zhì)、污染程度等因素，因地制宜地開展聯(lián)合修復(fù)技術(shù)才更科學(xué)有效。植物—微生物修復(fù)法屬于友好環(huán)保的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，因此本文著重介紹植物—微生物修復(fù)技術(shù)。

1 修復(fù)機(jī)理

植物修復(fù)法最重要的是尋找合適的超積累植物，該法弊端是局限性較大，例如植物生長慢、生物量低、對金屬有選擇性，不適宜復(fù)合污染。而植物—微生物聯(lián)合修復(fù)是在植物修復(fù)的基礎(chǔ)上，與微生物形成互惠互利的聯(lián)合體，來提高土壤重金屬污染修復(fù)效率。采用聯(lián)合修復(fù)時，植物根系能夠?yàn)槲⑸锾峁I養(yǎng)，保證微生物數(shù)目和活性；旺盛生長的微生物又能強(qiáng)化降解污染的能力，這種聯(lián)合體也能加強(qiáng)植物對重金屬的固定、積累、轉(zhuǎn)化作用，從而更大程度地削減重金屬污染[3]。

2 修復(fù)分類

目前，植物—微生物聯(lián)合修復(fù)研究較多的是植物—真菌聯(lián)合修復(fù)和植物—專性降解菌聯(lián)合修復(fù)。

2.1 植物—真菌聯(lián)合修復(fù)

菌根是真菌與植物根系構(gòu)建的聯(lián)合體，具有降解污染的能力，包括真菌、放線菌、固氮菌。菌根從根部吸收碳水化合物，同時也為植物根系提供營養(yǎng)和水。在重金屬污染土壤中，菌根可以改善植物生長環(huán)境，削減重金屬的毒害作用，促進(jìn)植物對重金屬的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。

該法最重要的是篩選降解能力強(qiáng)的菌根和適合的共生植物，使兩者能組合成有效菌根。該法優(yōu)勢是降解能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)，缺點(diǎn)是不同環(huán)境需選擇不同的植物和菌根，用實(shí)驗(yàn)才可確定最佳降解組合，周期較長。

2.2 植物—專性降解菌聯(lián)合修復(fù)

在高濃度情況下，重金屬會對植物產(chǎn)生毒害作用，能夠降低植物修復(fù)效率，并減少其生物量。而對于土壤微生物來說，長期遭受重金屬污染的土壤卻能篩選出豐富的耐重金屬微生物資源。經(jīng)研究表明，微生物能夠通過氧化—還原、甲基化、脫烴作用參與重金屬轉(zhuǎn)化，將重金屬轉(zhuǎn)化為無毒或低毒的化合物。在利用植物進(jìn)行修復(fù)的同時，對土壤接種具有強(qiáng)降解能力的專性降解菌，可更大程度地降解重金屬污染[4]。

3 展望

在所有聯(lián)合修復(fù)技術(shù)中，植物—微生物聯(lián)合修復(fù)法是環(huán)境友好且較為實(shí)用的領(lǐng)域，但構(gòu)建有效組合是研究的難點(diǎn)，因此實(shí)際應(yīng)用較少。未來植物—微生物聯(lián)合修復(fù)應(yīng)主要解決如下問題：

篩選強(qiáng)富集能力的超積累植物。盡管目前已發(fā)現(xiàn)400多種重金屬超積累植物，但與我國龐大的生物資源量相比依然很少，因此篩選耐性植物工作非常有潛力。

篩選耐性能力強(qiáng)的微生物。目前土壤微生物的篩選工作主要針對有機(jī)污染物降解方面，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對重金屬耐性微生物的篩選工作[5]。

運(yùn)用分子生物學(xué)與基因工程技術(shù)，尋找出影響耐性的基因，將其復(fù)制到植物體內(nèi)，構(gòu)建高效降解污染物的基因工程[6]。

增加現(xiàn)場實(shí)踐與檢驗(yàn)。之前的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室條件，而現(xiàn)場的環(huán)境條件則復(fù)雜得多，因而研究成果還需現(xiàn)場實(shí)踐與檢驗(yàn)，這樣也有利于實(shí)現(xiàn)植物—微生物修復(fù)技術(shù)的工程化[7]。

參考文獻(xiàn)

[1] 張艷，鄧揚(yáng)悟，羅仙平等. 土壤重金屬污染以及微生物修復(fù)技術(shù)探討[J].有色金屬科學(xué)與工程，2012，3（1）：63.

[2] 陳小攀，馮秀娟. 微生物對重金屬元素作用機(jī)理綜述[J]. 有色金屬科學(xué)與工程，2012，3（3）：56～57.

[3] 何小燕. 工業(yè)區(qū)土壤重金屬污染的微生物一植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)初探[J]. 河北法學(xué)，2010（28）：60.

[4] 何小燕，周國英. 植物微生物聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤研究[J]. 湖泊科學(xué)，2010（22）：466.

[5] 牛之欣，孫麗娜，孫鐵珩. 重金屬污染土壤的植物—微生物聯(lián)合修復(fù)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2009，28（11）：2371.

[6] 樊霆，葉文玲，陳海燕等. 農(nóng)田土壤重金屬污染狀況及修復(fù)技術(shù)研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2013，22（10）：1733.

[7] 莊緒亮. 土壤復(fù)合污染的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報，2007，27（11），4874.