環境重金屬污染的細菌修復與檢測探討

【摘 要】社會經濟的發展帶來了日益嚴重的環境重金屬污染，重金屬對環境的污染已引起國家各部門和科研工作者的廣泛關注。以細菌修復來治理重金屬污染的方法已成為環境科學領域里一大研究重點。本文通過細菌對重金屬物的吸附富集、氧化還原、成礦沉淀、淋濾、等作用進行分析，探討細菌修復與檢測發展中存在的問題，以期找到解決方法。

【關鍵詞】重金屬污染；細菌修復；檢測

環境是人類賴以生存的家園，消除重金屬污染是當下環境治理的當務之急，通過物理化手段治理重金屬污染，成本較高、工藝復雜、人力物力消耗大；通過化學手段即采用細菌修復與檢測，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、成本低的優點。現將細菌修復在重金屬污染環境中可發揮的作用進行詳盡闡釋，分析細菌在重金屬生物有效性檢測中的應用。

1.我國重金屬環境污染概況

經濟全球化的發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，重金屬帶來農業、水質等的污染面積逐年曾家。2012年底有數據統計，在我國耕地受金屬污染的面積達2667萬公頃， 其中， 來自工業三廢的污染面積達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個省25個地區；受到汞污染的耕地312萬公頃，覆蓋15個省21個地區。

2010年1月，江蘇盛祥電源有限公司因生產排放大量的鉛元素，使當地附近十多名小孩患上壞血病，最后政府進行干預責令其搬遷。2011年，四川隆昌縣渝箭鎮大量村民進行學前檢測時發現血管鉛超標嚴重，某合金冶煉公司公司被取締。2012年，安徽合肥市一小區有近200人血鉛中毒，涉事企業被關閉，多名政府官員被罷免。據環境保護部統計，2009年環保部接報的12起重金屬、類金屬污染事件，致使4035人血鉛超標，182人鎘超標，引發32起群體事件。

2.細菌修復在重金屬污染環境下發揮的作用

基于我國重金屬環境污染嚴重，細菌修復技術能在重金屬環境，發揮修復污染的有效作用。

2.1吸附富集作用

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

2.2氧化還原作用

變價金屬砷、鉻、鈷和金等在任何環境中存在著不同形式的價態，而細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菌微生物、植物根系分泌物等參與下完成。

在細菌微生物與金屬物反應中，還原產物的還原性比還原劑弱，氧化產物的氧化性比氧化劑弱，這就可以使強還原性制弱還原劑，強氧化性制弱氧化劑，在氧化還原反應之中，細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

某些細菌在細胞外會進行分泌，其分泌物如硫化物、磷酸等物質，會沉淀環境中的重金屬離子，在接下來的成礦過程中伴隨著重金屬的共同沉淀，此時硫代亞磺酸酯與克氏桿菌可以轉化為沉淀，再將沙門氏菌中的硫與酶基因組合，產生較強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。不同種類的細菌對重金屬的淋濾、溶化效果也不同，環境的改變會促使細菌在死亡分解時，加強微生物細菌的聯合修復作用。例如，大豆、玉米和小麥等植物的的根部土壤周圍所蘊藏的銅、鎘、鉛等重金屬元素可以將其與細菌有效結合，產生化學反應來翻動土壤中小分子有機酸來過濾掉重金屬離子。

3.細菌在重金屬生物有效性檢測中的應用

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，而細菌在重金屬存在的環境下，可對其進行有效檢測。細菌的存在，是對重金屬生物的嚴重制約，從而檢測出細菌修復對重金屬污染下的水源、土壤的作用。

3.1細菌在重金屬生物污染下水源中的檢測

工業廢水和固體傾瀉物向水中的排放，導致水源中重金屬生物嚴重超標。細菌在重金屬生物的環境下具有發光的特性，當細菌與水中銅、鋅、鎘、苯、汞等污染微量元素接觸后會產生一定的發光度，重金屬污染環境下的水質分析，即可采用細菌的修復對水污染進行檢測。例如，淡水養殖池塘中的金屬污染物一般有：鉛、鎘、錳、鎳、鐵等元素，對于這些元素，即是通過細菌原子吸收光譜法對水質進行檢測，DPCI分光度的發光程度直接反應細菌修復程度。[1-2]

3.2細菌在重金屬生物污染下土壤中的檢測

土壤中的重金屬污染物主要是以化學的形態存在土壤中，重金屬污染物在進入土層后，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形態。這種形態是氧化結合態、酸化形態、殘渣有機結合態的綜合。細菌的主要形態是以化學的狀態存在于土壤中。目前，防治土地重金屬污染的方法有調節土地氧化還原態，促進重金屬沉淀。而細菌在含金屬物的土壤中，通過高低溫的強烈轉化，進行循環往復的氧化還原反應，從而促進硫化物的沉淀，在下雨過后排出土壤表層。

4.結束語

綜上所述，重金屬環境下細菌修復與檢測對治理污染具有重要意義，特別是很多單位和企業將其運用到生產所排放出的金屬生物治理中，他們也都越來越關注重金屬快速檢測技術的開發與應用。另外，重金屬細菌對重金屬污染下的空氣檢測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，還沒有具體的細菌修復應用于環境空氣。相信在不遠的將來細菌的修復與檢測會給空氣中的金屬污染帶來有效的治理方法。[2]

【參考文獻】

[1]林杰.重金屬檢測技術在環境水質分析中的應用研究[J].中國新技術新產品，2012，（22）：30-31.

[2]陳麗，杜詩劼，李玫等.重金屬檢測技術的應用及發展[J].現代經濟信息，2010，（3）：181.