微生物土壤重金屬污染修復的展望微生物土壤重金屬污染修復的展望微生物土壤重金屬污染修復的展望V:1.0精細整理，僅供參考微生物土壤重金屬污染修復的展望日期：20xx年X月微生物土壤重金屬污染修復的展望摘要：生物修復技術是土壤重金屬修復中最具生命力的方法，而微生物在生物修復技術中有著舉足輕重的地位。本文總結了近年來微生物修復技術中出現的方法，并對微生物應用于土壤重金屬污染修復的新趨勢進行了展望。關鍵詞：土壤污染重金屬微生物0.引言土壤是農業(yè)最基本的生產資料，是陸地生產系統(tǒng)的重要組成部分，是最珍貴的自然資源。土壤有兩個重要功能：一是對植物生長提供機械支撐能力，并同時能不斷的供應和協(xié)調植物生長發(fā)育所需要的水、肥、氣、熱等肥力要素和土壤環(huán)境條件的能力。因此人類的衣、食、住、行都離不開土壤。二是從環(huán)境科學的角度看，土壤具有同化和代謝外界環(huán)境進入到土體物質的能力，即土壤能使輸入的物質經過在土壤內的遷移轉化，最后變?yōu)橥馏w的組成部分或再向外界環(huán)境輸出，所以土壤是保護環(huán)境的重要凈化場所。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，以及化肥農藥的大量施用，土壤污染問題日益嚴重，其中，由于工礦企業(yè)的大量排放和化肥中大量存在的重金屬，使得重金屬污染成為土壤污染的最重要的組成部分之一。重金屬在土壤中的一般遷移轉化的形式是復雜多樣的，并且往往是以多種形式錯綜復雜地結合在一起他們在土壤中的遷移轉化，有以下三種形式：機械遷移和轉化，化學、物理化學遷移和轉化，生物遷移和轉化。重金屬污染土壤不同于其他的污染物，它通常具有隱蔽性、不可逆性、滯留時間長、易積累、毒性大等特點，正是由于這些特有性質，對其的修復治理問題一直是研究的一個難點[1]。面對嚴峻的現實，許多有識之士在重金屬土壤的修復方面做了許多卓有成效的工作，取得了顯著的成果。土壤修復方法主要包括理化修復和生物修復，其中研究最多的就是污染土壤的生物修復技術，包括植物修復、微生物修復和動物修復。重金屬的生物修復有兩種途徑：一是通過在污染土壤上種植木本植物、經濟作物以及生長的野生植物，利用其對重金屬的吸收、積累和耐性除去重金屬。二是利用生物化學、生物有效性和生物活性原則，把重金屬轉化為較低毒性產物(絡合態(tài)、脫烷基、改變價態(tài))；或利用重金屬與微生物的親合性進行吸附及生物學活性最佳的機會，降低重金屬的毒性和遷移能力。微生物對土壤中重金屬主要有三個作用：一是對重金屬離子的溶解與沉淀；二是對重金屬離子的生物吸附和富集；三是對重金屬的氧化還原[2]。生物修復技術是土壤污染修復的主要處理技術，而微生物修復是土壤生物修復技術的重要組成部分，是最具發(fā)展和應用前景的生物學環(huán)保新技術[3]。本文著重對微生物治理土壤重金屬污染的趨勢和新的研究熱點進行總結和展望。微生物與植物利用富集植物隨土壤中重金屬進行修復是生物修復技術的熱點。根據美國國家環(huán)保局的定義，廣義上的植物修復技術是指利用植物吸收、降解、揮發(fā)、根濾等作用固定土壤、沉積物、污泥及地表、地下水中有害有毒污染物的技術。根據其作用過程和機理，植物修復可分為植物穩(wěn)定、植物提取和植物會發(fā)三種形式。在植物修復過程中，利用微生物對重金屬的溶解作用，使土壤中溶解態(tài)的重金屬離子大量增加，從而增加植物對重金屬離子的富集作用。菌根菌根是指土壤中某些真菌與植物根的共生體。菌根真菌與植物之間建立相互有利、互為條件的生理整體，并各有形態(tài)特征，這是真核生物之間實現共生關系的典型代表。菌根的作用主要是擴大根系吸收面，增加對原根毛吸收范圍外的元素的吸收能力。菌根真菌不僅能借助有機酸的分泌對土壤中某些重金屬離子進行活化，而且能以其他形式如離子交換、分泌有機配體、激素等間接作用影響植物對重金扁的吸收[2]。1.11菌根菌對重金屬的轉化作用研究發(fā)現，菌根真菌能極大地提高Cu在玉米根系中的濃度和吸收量，而玉米地上部分的Cu濃度和吸收量變化不顯著，這表明叢枝菌根有助于消減Cu由玉米根系向地上部分的運輸[2]。陳家武等也通過比較銅、鎘、鉛、鋅的形態(tài)變化、作物的生物量和金屬在玉米中的蓄積量等參數在接種和不接種菌根菌玉米根際土壤中的情況，得出菌絲向根外土壤中分枝擴散，可以形成龐大的根外菌絲體，它們可以通過吸收土壤中的游離態(tài)金屬和分泌菌絲粘液影響根際土壤微量金屬的形態(tài)，菌絲分泌物能螯合大量的微量金屬，使金屬從游離態(tài)轉化為結合態(tài)，從而減少重金屬對玉米生長的脅迫。1.12菌根菌對微生物的積累吸收作用大量研究表明，在土壤中，菌根菌利用各種方式積累吸收重金屬，增強植物對重金屬脅迫的抗性。陳保東等研究發(fā)現，菌根對錳、鋅、鎘都有一定的吸附作用，均比非菌根根系高，且叢枝菌根植物對重金屬的吸附作用較其他生物吸附量要大，效果更佳[4]。1.13菌根菌對重金屬的轉運作用在Cu、Zn、Pb、Cd4種重金屬復合污染土壤上三葉草生長的影響研究中顯示¨引，重金屬Pb和Cd向地上部運輸受到根系限制，表明三葉草根系對重金屬的固持作用在接種叢枝菌根菌后得到強化。利用菌根在土壤中的重金屬的吸附及阻斷重金屬繼續(xù)向上運輸的作用，可以在某些地區(qū)接種合適真菌，或培養(yǎng)出均有超強吸附能力的真菌，利用菌根吸附土壤中重金屬并減少重金屬對植物的脅迫。微生物活化重金屬存在于植物根際的微生物在代謝過程中通過產生有機酸和極性離子而改變重金屬的存在狀態(tài)，有利于植物對其的吸收富集而降低土壤中重金屬的含量。研究發(fā)現，抗重金屬細菌在植物根際活動，可以促進重金屬在植物體內的積累，從而可以加強植物修復過程[1]。將微生物的活化作用與超富集植物的富集作用結合起來，可以將富集效果達到最高水平，極大地提高植物的富集效率。微生物與動物土壤動物對重金屬的作用正越來越引起重視。蚯蚓的活動可以明顯增加紅壤中DTPA提取態(tài)Cu的含量；同時，蚯蚓可能通過提高重金屬的生物有效性，間接地影響植物對重金屬的吸收。蚯蚓處理可以降低污泥中Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、Mn、As的交換態(tài)含量．增加污泥中以上金屬元素不可利用態(tài)的含量。蚯蚓會分泌大量膠粘物質，很多成分含有-NH2、-COOH、-C=0等活性基團，能夠絡合或螫合重金屬，提高土壤中重金屬的活性。膠粘物質處于不斷分泌——不斷絡合／螯合重金屬——不斷遭到分解的動態(tài)過程中。這將比靜態(tài)過程更為有力地推動土壤重金屬的活化。蚯蚓活動還可以刺激土壤微生物的活動，而微生物活動本身可以直接或間接地活化重金屬及其他植物養(yǎng)分。近年的研究表明，蚯蚓活動可使稀釋鉛鋅礦砂中DTPA提取態(tài)Pb、Zn含量分別提高了48.2％、24.8％[5]。將微生物、土壤動物、富集植物作為一個共同體來進行生物修復，將能極大地促進重金屬的活化與植物吸收，從根本上斷絕土壤中的重金屬污染。這要求尋找出這三者在重金屬修復中的耦合關系，并尋找或馴化出提高重金屬生物有效性性的微生物。微生物與理化方法目前國內外采用的治理土壤重金屬污染的物理化學方法主要有以下幾類：一是采用工程措施，包括客土法、清洗法、隔離法、熱解法、電化法等。二是采用化學方法，加入改良劑，或者淋溶主要作用是降低土壤污染物的水溶性、擴散性和有效性。微生物亦可與物理化學方法結合使用，加強治理的效果。工程方法3.11異位修復把要處理的土壤挖出、搬運或輸送到其他地方集中起來進行微生物降解。主要方法有土耕法、堆肥法、厭氧處理法、生物反應器法等。異位修復主要用于重金屬污染嚴重超標，面積較小的土地，處理速度快但處理成本較高。3.12電化法先在待修復的土壤中投放氮、磷等營養(yǎng)元素或調節(jié)土壤中氧氣、氮氣等的含量，從而促使微生物的生長繁殖，將重金屬元素通過溶解或氧化還原作用解離出，然后應用電動力學的方法將土壤中重金屬大量萃取以達到去除目的。適用于透水性差的黏質土壤。淋溶法土壤淋溶法是利用淋洗液(水或含有能提高重金屬可溶性試劑的溶液)把土壤固相中的重金屬轉移到土壤液相中去，再把富含重金屬的廢水進一步回收處理的土壤修復方法[6]。該方法的技術關鍵是尋找一種既能提取各種形態(tài)的重金屬，又不破壞土壤結構的淋洗液。由于此法對地下水的污染較大，及易造成土壤養(yǎng)分流失，土壤變性，使用過程中受到了極大限制。而微生物對淋溶方法的后期處理有極好的固定作用?？衫梦⑸锘蚋患参飳χ亟饘俚奈阶饔?，控制淋洗液的用量，實現淋洗-吸附的有效平衡。小結本文論述了微生物在治理土壤重金屬污染的方法，重點說明了微生物與其他方法相結合在土壤重金屬污染修復中的廣闊前景和重要作用，微生物在土壤修復中的作用應當引起高度重視。參考文獻：彭強，宗浩.微生物治理土壤重金屬污染的研究進展[J].工業(yè)技術:15.王敏，徐甜甜，李強等.重金屬污染土壤的微生物修復機理與技術[J].唐山學院學報,2011,24(3):43~45.焦淵.土壤中重金屬污染的生物修復技術[J].環(huán)境科學,2010,