重金屬污染土壤的微生物原位修復技術研究進展

熊張東

（安徽省地勘局第一水文工程地質勘查院，安徽 蚌埠 233000）

1 土壤重金屬污染現狀

1.1 土壤重金屬污染的來源

土壤重金屬污染的來源主要分為自然因素和人為因素。其中，自然因素又分為土壤成土母質、巖石的風化作用和火山爆發等原因[1]。

人為因素作為主要因素包括：①工業廢棄物：工業三廢均通過不同方式和程度對土壤造成污染，固廢的處理不當造成重金屬進入土壤，廢水通過地表流動進去土壤，大氣污染物則通過降水在地面富集[2]；②農業生產：為了的追求農業產量，大量使用了農藥化肥等含有重金屬的產品[3]，同時使用污水灌溉以及產生的廢棄物使得農業生產過程產生了嚴重的重金屬污染問題；

1.2 土壤重金屬污染的特點和危害

土壤的重金屬污染其危害大致分為幾個方面：①對動物及人體的危害：低濃度重金屬通過生物鏈富集或者濃度超過安全標準直接對人體和動物造成生理性的損傷；②對植物的損害：通過對植物生理活性酶的影響，間接影響植物生長，降低產量。如土壤重金屬鎘含量過高會破壞植物葉片的葉綠素結構并最終導致植物衰亡，給農業發展帶來嚴重的影響；③對土壤微環境的影響：包括生物群落結構改變、生物量降低、功能下降等。

1.3 重金屬污染土壤的修復技術

近些年借鑒國外技術和通過自身實踐，我國形成常見實用的方法如表1。

2 微生物修復技術

2.1 基本微生物修復技術及其機理

2.1.1 吸附

微生物對重金屬的吸附從吸附位置劃分，主要分為胞外的絡合和沉淀作用、表面吸附以及胞內的積累作用。微生物細胞壁表面存在豐富基團如羥基（-OH）、羧基（-COOH）和羰基（-C=O-）等，這些電負性的官能團可以與重金屬離子結合生成沉淀也可以通過配位發生絡合反應，生成絡合物；有研究表明，微生物細胞壁在滅活狀態同樣具有吸附能力。

2.1.2 溶解

溶解過程重要物質是低分子有機酸，這是一類由微生物代謝生成在土壤系統中大量存在的物質，如檸檬酸、乙二酸、草酸等，一方面可以通過改變土壤環境酸堿度，釋放出可絡合溶解的重金屬離子，促進重金屬進入土壤液相中，利于遷移降低吸收；另一方面可以采用微生物修復與植物修復聯合使用，及時吸收溶出金屬離子，富集到植株體內，能夠有效從土壤中去除重金屬。

2.1.3 轉化

生物轉化機理在于微生物自身的新陳代謝過程和產物改變重金屬的遷移性或離子價態來降低毒性作用，生物轉化是改變化學物質毒性和生物敏感性的關鍵毒代動力學過程，主要方式有氧化還原、甲基反應（甲基化和去甲基）以及配位絡合等。

2.1.4 菌根修復

天然菌根是在土壤環境中，真菌和植物根系以互利為前提建立的共生生長關系，這種合作使真菌有生長場所，同時擴大了根系的面積，能分泌有機酸物質溶解重金屬，同時能通過離子交換、分泌配位體等方式固定重金屬，減少重金屬進入植株，降低脅迫性。

表1 常見實用重金屬污染土壤修復技術

2.2 微生物聯合修復技術

微生物-植物聯合修復是在傳統單一修復技術基礎上開發的新技術，既能保留微生物和植物的修復能力，也科學的融合了植物和微生物的特點，以太陽能作為動力源，整體處理效果環境友好，可大面積使用，處理效果得到加成。

3 討論

土壤重金屬污染問題是人類必須正視的矛盾問題，如何保證經濟穩步增長而又讓環境可持續發展需要政策的把控，也需要科研力量的投入，需要進行大量詳細的試驗，修復不同地區不同重金屬污染的土壤，取得良好效果。