植物微生物聯合修復土壤重金屬技術綜述

李崇

摘 要：本文介紹了植物—微生物聯合修復機理和分類，綜述了植物與真菌、專性降解菌聯合修復的研究現狀，總結出植物—微生物聯合修復技術的研究展望。

關鍵詞：重金屬；植物；微生物；聯合修復

中圖分類號：S-3 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160431012

隨著我國城市化進程和產業結構優化調整步伐的加快，大量工業企業搬遷、停產或倒閉。與此同時，工業企業遺留土壤污染問題逐漸顯現，尤以重金屬污染突出。重金屬會使土壤的理化性質及生物特性變異，對生物產生刺激和生理毒性，不僅改變土壤生態系統，還會在土壤中積累，進而通過食物鏈富集對人體健康產生危害[1]。

土壤重金屬的修復方法包括物理修復法、化學修復法和生物修復法。傳統的物理、化學法都存在著工程量大、投資大、能耗高、操作困難、易產生二次污染的局限性[2]，單純生物修復法又受外界環境條件的影響明顯，加之遺留土壤污染復雜，因此，針對土壤條件、污染物性質、污染程度等因素，因地制宜地開展聯合修復技術才更科學有效。植物—微生物修復法屬于友好環保的聯合修復技術，因此本文著重介紹植物—微生物修復技術。

1 修復機理

植物修復法最重要的是尋找合適的超積累植物，該法弊端是局限性較大，例如植物生長慢、生物量低、對金屬有選擇性，不適宜復合污染。而植物—微生物聯合修復是在植物修復的基礎上，與微生物形成互惠互利的聯合體，來提高土壤重金屬污染修復效率。采用聯合修復時，植物根系能夠為微生物提供營養，保證微生物數目和活性；旺盛生長的微生物又能強化降解污染的能力，這種聯合體也能加強植物對重金屬的固定、積累、轉化作用，從而更大程度地削減重金屬污染[3]。

2 修復分類

目前，植物—微生物聯合修復研究較多的是植物—真菌聯合修復和植物—專性降解菌聯合修復。

2.1 植物—真菌聯合修復

菌根是真菌與植物根系構建的聯合體，具有降解污染的能力，包括真菌、放線菌、固氮菌。菌根從根部吸收碳水化合物，同時也為植物根系提供營養和水。在重金屬污染土壤中，菌根可以改善植物生長環境，削減重金屬的毒害作用，促進植物對重金屬的吸收和轉運。

該法最重要的是篩選降解能力強的菌根和適合的共生植物，使兩者能組合成有效菌根。該法優勢是降解能力強、適應性強，缺點是不同環境需選擇不同的植物和菌根，用實驗才可確定最佳降解組合，周期較長。

2.2 植物—專性降解菌聯合修復

在高濃度情況下，重金屬會對植物產生毒害作用，能夠降低植物修復效率，并減少其生物量。而對于土壤微生物來說，長期遭受重金屬污染的土壤卻能篩選出豐富的耐重金屬微生物資源。經研究表明，微生物能夠通過氧化—還原、甲基化、脫烴作用參與重金屬轉化，將重金屬轉化為無毒或低毒的化合物。在利用植物進行修復的同時，對土壤接種具有強降解能力的專性降解菌，可更大程度地降解重金屬污染[4]。

3 展望

在所有聯合修復技術中，植物—微生物聯合修復法是環境友好且較為實用的領域，但構建有效組合是研究的難點，因此實際應用較少。未來植物—微生物聯合修復應主要解決如下問題：

篩選強富集能力的超積累植物。盡管目前已發現400多種重金屬超積累植物，但與我國龐大的生物資源量相比依然很少，因此篩選耐性植物工作非常有潛力。

篩選耐性能力強的微生物。目前土壤微生物的篩選工作主要針對有機污染物降解方面，應進一步加強對重金屬耐性微生物的篩選工作[5]。

運用分子生物學與基因工程技術，尋找出影響耐性的基因，將其復制到植物體內，構建高效降解污染物的基因工程[6]。

增加現場實踐與檢驗。之前的研究主要集中在實驗室條件，而現場的環境條件則復雜得多，因而研究成果還需現場實踐與檢驗，這樣也有利于實現植物—微生物修復技術的工程化[7]。

參考文獻

[1] 張艷，鄧揚悟，羅仙平等. 土壤重金屬污染以及微生物修復技術探討[J].有色金屬科學與工程，2012，3（1）：63.

[2] 陳小攀，馮秀娟. 微生物對重金屬元素作用機理綜述[J]. 有色金屬科學與工程，2012，3（3）：56～57.

[3] 何小燕. 工業區土壤重金屬污染的微生物一植物聯合修復技術初探[J]. 河北法學，2010（28）：60.

[4] 何小燕，周國英. 植物微生物聯合修復重金屬污染土壤研究[J]. 湖泊科學，2010（22）：466.

[5] 牛之欣，孫麗娜，孫鐵珩. 重金屬污染土壤的植物—微生物聯合修復研究進展[J]. 生態學雜志，2009，28（11）：2371.

[6] 樊霆，葉文玲，陳海燕等. 農田土壤重金屬污染狀況及修復技術研究[J]. 生態環境學報，2013，22（10）：1733.

[7] 莊緒亮. 土壤復合污染的聯合修復技術研究進展[J]. 生態學報，2007，27（11），4874.