白腐真菌對土壤中重金屬的有效分解研究

徐青松　王華　肖晉川　駢躍斌　劉紅

摘要 在土壤日益受到污染的今天，人們通過白腐真菌降解土壤中的重金屬，通過白腐真菌中釋放各種有效酶以及微量物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，逐步使土壤中的重金屬物質(zhì)達到一定的中和水平，以尋找更為合理的生物處理方法來治理土壤污染，值得借鑒。

關(guān)鍵詞 白腐真菌；土壤；重金屬；土壤污染；生物方法

中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）21-0169-01

隨著人類生活水平的提高，作為農(nóng)業(yè)生存之本也得到了空前的發(fā)展，而我國無公害食品、綠色食品、有機食品的品牌意識也逐步走進平常百姓的生活中，而且也帶動了農(nóng)民種植戶的環(huán)保意識和生態(tài)意識。針對蔬菜或食品的污染來源進行分析，其最直接也是最重要的污染源是土壤污染，亟需重點防治。

一般的農(nóng)作物食品主要是通過種植得來，而種植生長都離不開土壤，而且土壤也是各種重金屬污染的“重災(zāi)區(qū)”?？萍嫉陌l(fā)展帶動了各行各業(yè)的發(fā)展，各種工農(nóng)業(yè)污染物及各種人類的生活污水都直接導(dǎo)致土壤受到污染，其中土壤中的重金屬含量超標直接影響人類的健康生活，作為作物直接抑制生長素的農(nóng)藥、化肥也是最大的、最直接的影響因素。

1 農(nóng)藥對土壤污染分折

1.1 農(nóng)藥化肥對作物的影響

農(nóng)藥和化肥是一把“雙刃劍”，有利于作物的生長發(fā)育，同時也傷害其他生物群體，例如樂果、敵百蟲、降蟲菊酯等對土壤中的無脊椎動物有強的殺傷效果，例如蚯蚓；更嚴重的是很大一部分被作物直接吸收。土壤中砂土或黏土吸附了重金屬污染源后直接導(dǎo)致作物被污染，雖然土壤中的有機物能有效降解某些重金屬污染，但由于日積月累，負荷的加大大于土壤降解能力，導(dǎo)致土壤變質(zhì)，變得貧瘠，有效影響作物生長。此外，人們攝入了作物中重金屬，產(chǎn)生負面效應(yīng)。

1.2 農(nóng)藥歷史現(xiàn)狀

自19世紀下半葉德國人發(fā)明了滴滴涕類農(nóng)藥，其因藥效好且價格低廉迅速風(fēng)靡全球，我國在禁用前的30年里共計施用滴滴涕約40萬t、六六六粉約490萬t。農(nóng)藥在帶來方便的同時，給環(huán)境也造成了一定的污染和傷害。無機農(nóng)藥與有機氯農(nóng)藥性質(zhì)穩(wěn)定，在環(huán)境中很難分解，具有低水溶解的特點，人們直接通過食物吃到鉛、汞等重金屬從而對人類生存產(chǎn)生負面影響。

我國耕地土壤的農(nóng)藥污染問題由來已久，處于有機氯農(nóng)藥和各類新型農(nóng)藥共存的狀態(tài)。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，我國目前有86.67萬～106.67萬hm2農(nóng)田受到不同程度的污染，重金屬嚴重超標，尤其是璜酰脲類除草劑還會導(dǎo)致使用農(nóng)藥作物的再生長，由于過度使用農(nóng)藥，藥害的經(jīng)濟損失也是驚人的。

1.3 農(nóng)藥在土壤中的存在狀況

農(nóng)藥在土壤中存在的幾種狀況：一是揮發(fā)型，揮發(fā)性強的農(nóng)藥，如甲溴化物、氯丹和七氯；二是水溶性農(nóng)藥，施用此類農(nóng)藥可以造成地下水等嚴重污染；三是被土壤吸附型。此類農(nóng)藥可被土壤吸附，并且土壤的成分對農(nóng)藥有較大的影響，如土壤中的有機質(zhì)對農(nóng)藥作用很大，纖維素對除草劑吸附量為30 pg/g，而土壤腐殖酸可吸附478 pg/g，這也說明土壤在一定程度上具有降解農(nóng)藥或土壤中重金屬含量的作用；四是土壤的部分組成成分可能與農(nóng)藥起化學(xué)反應(yīng)，如某些殺蟲劑可以光分解，但由于土壤表層與深度結(jié)構(gòu)，光照強度不會深入土壤內(nèi)部，只是一小部分而已；五是土壤中的生物降解，由于植物的落葉根莖殘留物導(dǎo)致土壤中含有較多的微生物，農(nóng)藥殘留遇到微生物直接代謝分解，不乏一些較為穩(wěn)定的農(nóng)藥，也會分解成為有效的簡單化合物，像羥基、羚基、氨基等農(nóng)藥。

2 白腐真菌作用研究進展

2.1 白腐真菌的簡介

白腐真菌可使木材呈白色腐朽，能夠分泌胞外氧化酶降解木質(zhì)素，這些酶可以促使木質(zhì)腐爛成為淡色海綿狀團塊。在土壤中，由于大量植物根莖落葉以及其腐朽物混雜于土壤中，使土壤中含有大量微生物群體，其中的白腐真菌也是其中有效成分之一?；诂F(xiàn)代改良土壤中生物處理方法研究人員做過簡單的研究，白腐真菌不僅有效降解木質(zhì)纖維素（像農(nóng)田里的作物秸稈），還有效降解土壤中重金屬。白腐真菌是一類絲狀真菌，因附生在樹木或木材上，引起白色腐爛而得名，樹木腐朽物落于土壤中，被土壤中的有機物質(zhì)通過氧化、還原、水解、鏈裂等多種作用被土壤吸收。分類學(xué)上，白腐真菌屬于真菌門，絕大多數(shù)為擔(dān)子真菌，少數(shù)為手囊菌綱。像食田菌中的平菇、鳳尾菇、香菇等屬于擔(dān)子菌中的白腐菌類。

2.2 白腐真菌對土壤中重金屬的作用機理

白腐真菌降解木質(zhì)纖維素或土壤中的有效重金屬只發(fā)生在次生代謝階段，與降解過程有關(guān)酶只有當一些主要營養(yǎng)物質(zhì)，如氮、碳、硫限制形成，通過酶活性的化學(xué)反應(yīng)，形成具有簡單化合物的碳水化合物和水。白腐真菌在對營養(yǎng)限制的應(yīng)答反應(yīng)時形成一套酶系統(tǒng)，細胞內(nèi)的葡萄糖氧化酶，以及細胞外的乙二醛氧化酶，它們在分子氧的參與下各自氧化相應(yīng)底物——葡萄糖或乙二醛，形成H2O2，從而激活過氧化物酶，啟動酶的催化循環(huán)，土壤中某些重金屬通過酶活性，也就是邁過釋放H2O2的氧化酶的催化過程最終形成一些簡單過氧化酶（Lip）和錳過氧化酶（Mnp）來實現(xiàn)的，所以在處理土壤中重金屬的降解作用時，不能單一采取措施，必須在田地里使其產(chǎn)生大量的白腐真菌，像粉碎秸稈或木屑，以一定的媒介傳導(dǎo)產(chǎn)生大量自由分子來達到其降解的過程，在此當中白腐真菌作用下，既把秸稈還田又能把上面提到的Lip（是一系列含有Fe（Ⅱ）-卟琳環(huán)（Ⅸ）血紅素輔基的同工酶）通過單電子氧化并引起一系列自由基反應(yīng)。氧化富含電子的非酚類芳香化合物，能使土壤中大量重金屬大分子降解，進一步形成有機腐殖質(zhì)，從而加大了土壤的肥力，還原土壤原有的生活力。錳過氧化物酶也是含有一系列含有血紅素的同工酶，在Mn（Ⅱ）和H2O2存在時，氧化大量土壤中的很多重金屬離子形成新的土壤中必需的新生生物，重新改善土壤活力[1-3]。木質(zhì)素、錳過氧化酶均在細胞內(nèi)合成，分泌細胞外，H2O2為最初的氧化基礎(chǔ)，漆酶、還原酶、甲基化酶、蛋白酶以及好多酶都是組成白腐真菌降解循環(huán)的主力。

土壤中含有大量的羥基、羧基氨基和硫化物，這些物質(zhì)經(jīng)過長年累月的積蓄形成一定的固定的、穩(wěn)定的涂層，作用于土壤而且被土壤吸收，而白腐真菌的木質(zhì)素可以利用代謝酶為反應(yīng)催化劑，將這些化合物降解為簡單的有機小分子。并且白腐真菌是少數(shù)可以同時分解土壤中所有的重金屬有毒物質(zhì)，形成各種簡單的化合物、水和二氧化碳。

目前，國際上研究最多的是白腐真菌中的黃孢原毛平革菌。黃孢原毛平革菌加工木質(zhì)素后，大部分的低質(zhì)非蛋白氮轉(zhuǎn)化為較高質(zhì)量的菌體蛋白，而白腐真菌反應(yīng)過的土壤微生物含量以及pH值也達到一定標準值（圖1）。

試驗結(jié)果表明，白腐真菌對土壤的降解率平均可以達到40%，其中14 d時間有效降解重金屬含量高達25%，在土壤中接種白腐真菌，結(jié)果表明，反應(yīng)過程中物質(zhì)的損失量與白腐真菌接種量成正比，與所形成的新微生物轉(zhuǎn)化率成正相關(guān)，接種10 d后，土壤的改善率從0.5%提高到0.8%。另外，白腐真菌處理土壤不僅使土質(zhì)微生物活動大大提高，而且土壤綜合性能得到改善，pH值也得到極大的改善，還原平衡[4-7]。

3 參考文獻

[1] 李慧蓉.白腐真菌的研究進展[J].環(huán)境科學(xué)發(fā)展，1996，4（6）：60-70.

[2] 陳靜，胡俊棟，王學(xué)軍，等.白腐真菌對土壤中多環(huán)芳徑（PAHS）降解的研究[J].環(huán)境化學(xué)，2005，24（3）：270-274.

[3] 黃丹蓮，曾光明，黃國和，等.種白腐真菌堆肥處理含Pb垃圾[J].環(huán)境科學(xué)，2006，27（1）：175-180.

[4] 金科，李小明，楊麒，等.白腐真菌吸附廢水中重金屬離子的研究進展[J].工業(yè)用水與廢水，2005，36（2）：15-18.

[5] 張奇春，王光火.施用化肥對土壤腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的影響[J].土壤學(xué)報，2006，43（4）：617-623.

[6] 吳涓，李清彪，鄧旭，等.白腐真菌吸附鉛的研究[J].微生物學(xué)報，1999，39（1）：87-100.

[7] 鄭喜坤.土壤中重金屬污染現(xiàn)狀及防治方法[J].土壤與環(huán)境，2002（1）：79-84.