微生物菌劑在土壤修復中的應用

季 彬，杜軍國，祁宏山，曾楊，陳娟（甘肅省科學院生物研究所，甘肅蘭州730000）

微生物菌劑在土壤修復中的應用

季 彬，杜軍國，祁宏山，曾楊，陳娟
（甘肅省科學院生物研究所，甘肅蘭州730000）

隨著社會的不斷進步，科學技術也在快速的發展，尤其體現在農業方面。目前我國大部分地區仍然依靠大劑量的使用化學農藥、化肥來抑制農作物病蟲害來保證莊稼增產增收，這使得農作物和土壤中殘留大量的化學物質，對人類的生存環境產生一定的不利影響。使用微生物殺蟲劑、微生物菌肥等相關農用微生物益生菌制劑可以大大改善化學藥物、化肥以及化學制劑中重金屬、土壤中本身所殘留的各種污染物所帶來的各種為害，并且還可以在一定范圍內修復受損的土壤環境。

微生物菌；土壤污染；土壤修復；生物修復技術；應用

社會的快速發展，人們對食物的需求量大大增加，然而，在農業生產中大范圍的使用化學藥劑，使得原本富饒的土壤環境變得十分的貧瘠，并且使土壤中含有大量的化學藥物，對人類的生存和健康產生一定的危害。目前，借助微生物對農作物進行病蟲害防治和土壤修復研究，在小范圍的實驗中已經有了效果。如果使用微生物菌劑可以取代化學藥劑作為農作物的殺蟲并達到改善土壤環境的作用，那么，對農業的發展有一定的現實意義。

1 借助微生物菌劑的吸附作用對化學物質殘留的土壤進行修復

微生物進行吸附主要有三種形式，細胞內吸附和細胞表面吸附以及細胞內積累。對土壤中化學成分的吸附主要是細胞內積累的方式，借助細胞內的物質將土壤中的化學物質進行有機的結合，然后在細胞內形成沉淀物質，從而達到吸附的作用。從受損的土壤中進行取樣，對土壤中微生物含量、重金屬含量進行測定，發現細胞內Pb，Cd和Ni這三種物質可以抑制微生物的生長。在濃度較高的培養液中培養3天之后，分別對細胞內的Pb，Cd和Ni三種物質的含量進行測定，發現其含量有明顯的增長趨勢。細胞內的鈣離子與金屬硫蛋白發生反應生成沉淀物質，從而使得土壤中的有毒物質含量降低。

2 借助微生物轉化對污染的土壤進行修復

微生物轉化的主要原理是通過微生物生命活動所產生的一系列胞外酶的化學反應來對土壤中的重金屬離子進行氧化或者其他的變化，使其從有毒狀態向無毒狀態進行轉變，從而完成土壤的修復過程。和傳統的土壤修復方法進行比較，利用微生物將土壤中具有強毒性的轉化為毒性較低的，是目前效果最好、使用最為方便的一種方式。

3 借助微生物表面活性劑對重金屬污染的土壤進行修復

生物表面活性劑對重金屬污染的土壤進行修復，主要是依靠微生物和重金屬發生反應后，形成具有親水基和疏水基這兩種物質。從分子的結構來看，生物表面活性劑可以分為糖脂、磷脂、多糖類物質等。生物表面活性劑和化學合成的表面活性劑進行比較，生物表面活性劑具有明顯的優勢，如毒性低、容易適應環境、可降解等。土壤中重金屬物質的濃度過高，會殺死細菌，所以需要借助生物表面活性劑和重金屬進行化學反應，生成沉淀物質，并且借助淋洗、沖洗等方式將沉淀物質從土壤中分離開。根據實驗數據可以看出，經過發泡處理后的生物表面活性劑鼠李糖脂對金屬鈣和鉛的去除率明顯增高。

對生物表面活性劑中的生產菌株進行分析和研究，得出結論，生產菌株將強毒性的cr6+轉化為低毒性的cr3+主要分為兩大方面：借助細胞外的鉻還原酶將毒性強的cr6+轉化為低毒性的cr3+，大大降低了土壤的毒性；低毒性的cr3+被生產菌株自身所產生的cr3+進行絡合，使得細菌不會受到重金屬物質的侵害。mg2+、ca2+等無毒性的重金屬離子與生物表面活性劑進行反應時，首先，生物表面活性劑會優先選擇具有毒性的金屬離子進行反應，這樣可以確保細菌不受到重金屬的毒害，并且不會對土壤中其他的金屬離子的含量產生影響。

對產生物生物表面活性劑的研究實驗中發現，當處于5倍臨界濃度時，培養液中的重金屬鉛與鎘含量幾乎為零。借助原子吸收光譜儀進行測定，可以發現，溶液中的重金屬離子與生物表面活性劑發生化學反應，形成難溶質，從而使得溶液中重金屬離子的含量大大降低。然后借助2倍濃度的CMC對重金屬沉淀物質進行電鏡分析，發現重金屬離子吸附在膠束的表面上，也正是說明重金屬離子和膠束的親水基進行結合，從而產生沉淀物質。與此同時，對陰離子型的生物表面活性劑與重金屬離子化學反應進行分析，發現陰離子物質主要借助離子鍵與重金屬物質形成絡合物，從而使其與土壤分離開。然而，陽離子生物表面活性劑主要是借助重金屬離子表面位置的變化，進行離子的交換，從而使其與土壤分離開。由此可見，生物表面活性劑可以完全取代化學合成的吸附劑，并且有效的改善土壤的環境。

4 結語

社會的進步，促進了農業的發展，隨著大范圍使用化學藥劑，使得土壤受到了嚴重的污染。化學合成藥物雖然可以短期改善土壤的環境，但是其綜合負面影響遠大于正面作用。將微生物使用在土壤的修復工作中是一種新型的技術，并且具有較多的優點，深受社會的廣泛關注。如何合理的將微生物應用到土壤修復工作中，是目前環境部門應該深思熟慮的問題。隨著分子技術和生物技術的快速發展，給微生物修復技術奠定了良好的基礎，促進其使用和推廣。

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甘肅省科學院青年基金（2013QN-07）；甘肅省科學院產業化項目（2015）

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ADOI編號：10.14025/j.cnki.jlny.2016.16.042

季彬，本科學歷，甘肅省科學院生物研究所，助理研究員，研究方向：農業廢棄物高值化循環利用。