土壤重金屬污染微生物修復(fù)技術(shù)簡述

摘 要：文章從土壤重金屬污染的現(xiàn)狀入手，簡要介紹了目前主要的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，并對微生物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)、特征、機(jī)理、研究方法及如何提高微生物修復(fù)技術(shù)的效率等方面進(jìn)行了綜述，為今后的土壤重金屬污染微生物修復(fù)提供了參考。

關(guān)鍵詞：土壤；重金屬污染；微生物修復(fù)技術(shù)

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，重金屬產(chǎn)品在社會中得到了廣泛的應(yīng)用，但由于重金屬產(chǎn)品使用后的不當(dāng)處理，導(dǎo)致重金屬污染物不斷進(jìn)入環(huán)境中，污染物的數(shù)量不斷累積，對人們賴以生存的環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。我們常見的重金屬污染物主要有鎘、鉛、汞、鎘、鋇、銀、銅、鋅、鎳等，這些重金屬污染物不僅能在環(huán)境中能長時間滯留，而且難于降解、且毒性較大，能不斷地通過水、土壤、大氣等介質(zhì)進(jìn)入動植物體內(nèi)，再由食物鏈進(jìn)入人體，對人體健康造成極大地危害。

1 土壤重金屬污染修復(fù)的方法

目前，主要的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)。其中物理修復(fù)的方法有客土工程、電修復(fù)法、電熱修復(fù)、熱處理法和土壤淋洗法；化學(xué)修復(fù)的方法有土壤穩(wěn)定化法、光催化降解法和改良法；生物修復(fù)的方法有植物修復(fù)、動物修復(fù)和微生物修復(fù)。

2 微生物修復(fù)技術(shù)的原理

土壤重金屬污染微生物修復(fù)技術(shù)是利用土壤環(huán)境中的微生物（如藻類、細(xì)菌、真菌等）對重金屬污染物進(jìn)行吸收、沉淀、氧化和還原等作用，來降低重金屬在土壤中的毒性。

3 微生物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 微生物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

對比傳統(tǒng)的物理、化學(xué)修復(fù)技術(shù)，運(yùn)用生物修復(fù)技術(shù)對重金屬污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，生成的產(chǎn)物不會破壞植物的生長環(huán)境，同時生物修復(fù)技術(shù)還具有成本低、效率高、不會產(chǎn)生二次污染、操作簡單和適用范圍廣等特點(diǎn)。

對比微生物修復(fù)技術(shù)和動植物修復(fù)技術(shù)，微生物具有個體微小、比表面積大、繁殖快、代謝能力強(qiáng)、種類多、分布廣、適應(yīng)性強(qiáng)、容易培養(yǎng)等特點(diǎn)。

3.2 微生物修復(fù)技術(shù)的局限性

微生物修復(fù)技術(shù)的局限性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）微生物在遺傳的過程中容易發(fā)生變異，穩(wěn)定性較差，需要多次重復(fù)操作才能將土壤中重金屬污染物去除干凈。（2）微生物對重金屬污染物的吸附等作用具有一定的容量限制，也會和土壤中的土著菌株為生存展開激烈競爭。（3）微生物對不同的環(huán)境其適應(yīng)性有很大的差異。

4 微生物修復(fù)技術(shù)的方法

微生物對土壤重金屬污染物活性的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）溶解作用；（2）生物吸附作用；（3）氧化還原作用；（4）菌根真菌與土壤重金屬的生物有效性影響。

4.1 微生物對重金屬離子的溶解

該方法是指土壤中的微生物能夠有效的利用營養(yǎng)和能源，在土壤濾瀝過程中通過其自身的各種代謝活動不斷產(chǎn)生多種低分子量的有機(jī)酸來絡(luò)合并溶解重金屬離子。

4.2 微生物對重金屬離子的生物吸附

該方法是指微生物可通過其細(xì)胞表面所帶的電荷吸附重金屬離子，也可以通過微生物來主動吸收重金屬離子來獲取其生長所需的營養(yǎng)元素，從而不斷地將土壤中的重金屬離子富集在細(xì)胞表面或內(nèi)部。

4.3 微生物對重金屬離子的氧化還原

該方法是指微生物通過氧化還原作用在土壤中能使某些重金屬元素的價態(tài)發(fā)生改變，而呈現(xiàn)出低價離子化合物，從而使土壤中重金屬離子的溶解度加大，活性和毒性減低。

4.4 菌根真菌與土壤重金屬的生物有效性影響

菌根真菌與植物根系共生作用能促進(jìn)植物對營養(yǎng)養(yǎng)分的吸收和植物生長。菌根真菌能借助代謝活動產(chǎn)生的有機(jī)酸來活化土壤中的重金屬離子，并通過離子交換、分泌有機(jī)配體、激素等形式來間接作用，促進(jìn)植物對重金屬的吸收。

5 提高微生物修復(fù)技術(shù)效率的方法

5.1 生物刺激和生物強(qiáng)化

生物刺激法主體是土著菌，通過調(diào)節(jié)菌的生長環(huán)境促進(jìn)菌在污染土壤中降解能力；生物強(qiáng)化法主體是人為投入有高效降解能力的菌或菌群，菌濃度可認(rèn)為控制，降解能力強(qiáng)。

5.2 固定化微生物技術(shù)

該方法是通過某種載體將微生物固定，從而屏蔽外界不利因素和抑制土著菌與微生物惡性競爭的侵害，為土壤環(huán)境中微生物的生長提供了適宜的環(huán)境，提高對重金屬污染物的降解率。

5.3 微生物-植物聯(lián)用

該方法是利用微生物和植物的互利作用。植物為微生物提供生存所需要的場所，通過轉(zhuǎn)移氧氣使根區(qū)的好氧作用能正常進(jìn)行，而且根部區(qū)域產(chǎn)生的分泌物質(zhì)能不斷地刺激微生物的降解作用；同時微生物可將重金屬污染物轉(zhuǎn)換成植物可吸收利用的狀態(tài)，從而不斷減低了污染物的毒性。

5.4 電動-微生物聯(lián)用

該方法是通過將電動修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)結(jié)合起來，利用電動效應(yīng)來加速土壤污染環(huán)境中重金屬污染物和微生物運(yùn)動，不斷地向土壤注入營養(yǎng)物質(zhì)、活性微生物或利用電極反應(yīng)、電流熱效應(yīng)為重金屬污染物的降解創(chuàng)造條件。

6 結(jié)束語

隨著土壤重金屬污染問題的日益加重，我國今后必將在土壤重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域加大投入，而相比傳統(tǒng)的物理、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和動植物修復(fù)技術(shù)，微生物修復(fù)技術(shù)以其自身的優(yōu)越性，也必將引起人們的高度重視，而目前仍然有許多問題有待解決。例如微生物修復(fù)中菌株的篩選、土壤環(huán)境引起微生物的變異作用、微生物對土壤修復(fù)機(jī)理的研究、促進(jìn)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的效率、建立完善的重金屬污染土壤修復(fù)指標(biāo)體系等。因此，我們只有在修復(fù)技術(shù)上不斷地突破和創(chuàng)新，才能使土壤的重金屬污染問題得到有效解決。

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作者簡介：張博（1991，10-），男，碩士研究生，地質(zhì)工程專業(yè)，主要研究方向為環(huán)境修復(fù)工程。