李小宇張婷

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淺談土壤鉛污染的生物修復(fù)技術(shù)

李小宇1張婷2

（1瀘州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 四川瀘州 646000 2瀘州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 四川瀘州 646000）

土壤鉛污染的生物修復(fù)技術(shù)已成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)方向。本文對(duì)生物修復(fù)技術(shù)概念、鉛污染現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)鉛超富集植物的有關(guān)報(bào)道進(jìn)行了簡(jiǎn)要回顧,重點(diǎn)綜述了土壤鉛污染的微生物修復(fù)方法和植物修復(fù)方法,在此基礎(chǔ)上簡(jiǎn)要探討了該研究今后努力的方向。

鉛；土壤污染；生物修復(fù)

土壤的生物修復(fù)技術(shù)是利用土壤中生物的生命代謝活動(dòng)降低土壤環(huán)境中有毒有害物質(zhì)的含量或使污染物固定以減輕其危害性，從而達(dá)到使受污染的土壤能夠部分或完全恢復(fù)到原始狀態(tài)的目的。生物修復(fù)是一種現(xiàn)場(chǎng)治理技術(shù)[1]，具有操作簡(jiǎn)單、處理費(fèi)用低、效果好，且不會(huì)造成二次污染、對(duì)環(huán)境影響小的優(yōu)勢(shì)[2]。含Pb的污染物通過(guò)污水灌溉、農(nóng)藥和化肥的施用、大氣沉降以及工業(yè)“三廢”等各種途徑進(jìn)入土壤環(huán)境，造成嚴(yán)重的土壤鉛污染。因此，土壤鉛污染的生物修復(fù)技術(shù)已引起了廣泛關(guān)注。

1 鉛污染現(xiàn)狀

鉛元素在自然界中分布很廣，用途較多，我國(guó)的鉛消費(fèi)領(lǐng)域集中在蓄電池、電纜護(hù)套、鉛材等行業(yè)，然而被回收再利用的鉛僅占約25%[3]，剩余大部分鉛通過(guò)三廢等各種形式排放至環(huán)境中，導(dǎo)致大面積的環(huán)境鉛污染[4-6]。近年來(lái)，我國(guó)鉛污染現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，例如在陜西鳳翔、江蘇大豐、湖南武岡、甘肅隴南等地發(fā)生的“血鉛事件”，一次次警示在我國(guó)很多地區(qū)都存在鉛污染問(wèn)題，人類(lèi)生命健康安全遭受危害。其中，土壤鉛污染最為普遍。

2 生物修復(fù)技術(shù)

2.1 微生物修復(fù)

利用細(xì)菌、藻類(lèi)、酵母等微生物的作用對(duì)進(jìn)入土壤中的難降解物質(zhì)如重金屬進(jìn)行吸收、沉淀、氧化、還原，而降低重金屬的毒性[7]。由于微生物對(duì)鉛有一定的親和吸附能力，利用微生物的作用修復(fù)土壤鉛污染，在國(guó)內(nèi)外有相關(guān)報(bào)道。有研究表明，細(xì)菌能產(chǎn)生一種特殊酶，從含鉛、鋅和六價(jià)鉻的土壤中分離的菌種能夠?qū)b2+還原成膠態(tài)Pb，膠態(tài)Pb結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不具毒性。也有研究發(fā)現(xiàn)Mycobacteriumphlei菌對(duì)重金屬鉛具有較強(qiáng)吸附能力，這種能力源于菌體表面大量的負(fù)電荷[8]。目前利用的微生物修復(fù)方法包括投菌法、生物培養(yǎng)法、堆肥法等等。

2.2 植物修復(fù)

植物修復(fù)技術(shù)主要是利用超積累植物，將土壤中重金屬轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，特別是地上部分，從而修復(fù)受污染的土壤[9]。

2.2.1 鉛超富集植物

目前，國(guó)內(nèi)外已有400多種植物被發(fā)現(xiàn)具有重金屬超富集能力，然而鉛超富集植物僅有幾種，且已發(fā)現(xiàn)的鉛超富集植物基本都具有生物量小和生長(zhǎng)緩慢的缺點(diǎn)，這極大地限制了土壤鉛污染生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也有一些關(guān)于Pb超富集植物的研究報(bào)道，吳雙桃[10]等人的研究發(fā)現(xiàn)，土荊芥具有吸收累積Pb的能力，實(shí)驗(yàn)條件下，其地上部分Pb含量可達(dá)3888mg·kg-1。羅于洋[11]等的研究表明，在室內(nèi)對(duì)密毛白蓮蒿的鉛超富集特性進(jìn)行控制性盆栽試驗(yàn)時(shí)，其地上部和根系的最大鉛積累量可達(dá)2857.86mg·kg-1和294.17mg·kg-1。

2.2.2 鉛超富集植物對(duì)鉛的吸收及體內(nèi)分布

鉛的負(fù)電性使其易與鐵和鋁等氧化物、有機(jī)質(zhì)及碳酸鹽發(fā)生反應(yīng)形成共價(jià)鍵，導(dǎo)致土壤中的Pb很難被植物吸收，即使Pb進(jìn)入植物根系也僅有少部分能轉(zhuǎn)移至地上部[12]。鉛的有效性與土壤的理化性質(zhì)密切相關(guān)，土壤的顆粒組成、陽(yáng)離子交換量以及植物本身的因素等都會(huì)直接或間接影響植物對(duì)鉛的吸收。且有研究發(fā)現(xiàn)，鉛在土壤中一般與某些有機(jī)酸和膠體物質(zhì)緊密結(jié)合，或者以沉淀形式存在，這些存在形態(tài)均顯著影響植物根系對(duì)鉛的吸收累積[13]。

雖然鉛不易被植物吸收，一旦被吸收，Pb可貯存于植物中的根部或被運(yùn)輸至地上部分，由根表面吸收的Pb能橫穿根的中柱，通過(guò)導(dǎo)管隨蒸騰流被運(yùn)輸至地上部。在大多數(shù)植物中，根部的鉛含量最高，其次是葉、莖等。

2.3 微生物-植物聯(lián)合修復(fù)

微生物修復(fù)和植物修復(fù)技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，但各自均存在一定的局限性。微生物只能影響重金屬在土壤環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化，不能降解和破壞重金屬鉛[14]，在土壤污染修復(fù)方面作用有限，將其與植物修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用，能夠發(fā)揮二者最大的污染修復(fù)能力。微生物與植物共生，發(fā)達(dá)的菌絲大大提高植物根系對(duì)重金屬的吸收能力，促進(jìn)植物對(duì)土壤中鉛的吸收累積，同時(shí)，由于真菌對(duì)重金屬鉛的較高耐性，可有效降低重金屬鉛的毒害作用，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高植物鉛修復(fù)能力。另外，高等植物一方面可以提供微生物生長(zhǎng)所需的碳源和能源，一方面又可以提供良好的微環(huán)境，刺激微生物對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)化。

3 結(jié)語(yǔ)

生物修復(fù)作為一種新興的土壤污染修復(fù)技術(shù)，與傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法比較，具有易操作、費(fèi)用低、二次風(fēng)險(xiǎn)低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣泛，雖然該技術(shù)已取得很大成功，也有一些成功案例，但仍存在很多問(wèn)題有待研究。（1）根際微生物群落的生理特征，根系分泌物對(duì)其的影響機(jī)理，以及重金屬鉛對(duì)微生物抑制效應(yīng)等有待進(jìn)一步研究。（2）重金屬鉛超常環(huán)境中，微生物-植物-土壤-重金屬鉛四者之間的相互關(guān)系有待進(jìn)一步研究。（3）目前發(fā)現(xiàn)的Pb超富集植物種類(lèi)少，大多生長(zhǎng)緩慢，且生物量少，因此亟需開(kāi)發(fā)和培育生物量大的Pb超富集植物。（4）目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的Pb超富集植物生態(tài)適應(yīng)性較窄，需要進(jìn)一步研究如何提高其生態(tài)適應(yīng)能力。（5）研究如何利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)將現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的鉛超富集植物特種基因置入生物量大的植物中。（6）土壤污染往往表現(xiàn)為復(fù)合污染，如鉛污染土壤伴隨有鎘、鋅等多種重金屬同時(shí)存在，研究多種超富集植物的組合修復(fù)技術(shù)是今后的方向之一。

[1]周?chē)?guó)華.被污染土壤的植物修復(fù)研究[J].物探與化探，2003，27 (6)：473-476．

[2]唐世榮.污染環(huán)境植物修復(fù)的原理與方法 [M].科學(xué)出版社，2006，40-50,174.[3]蔡佑振.環(huán)境鉛污染影響人體健康[J].安全與健康，2004，15： 50-51.

[4]蔡葦，何正浩，劉紅瑛.黃石市郊主要蔬菜地土壤重金屬污染狀況分析[J].黃石理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（3）：69-76.

[5]李淑，顧泳潔，朱育.上海境內(nèi)蘇州河鉛污染研究[J].科技資訊，2006（9）：192-193.

[6]陰雷鵬，趙景波.西安市主要功能區(qū)表層土壤重金屬污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006（3）：109-112.

[7]王麗英，張國(guó)印，王志軍.土壤污染的生物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展及展望[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003，（7）：75-76.

[8]朱一民，魏德洲.Mycobacterium phlei菌對(duì)重金屬Pb2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+的吸附規(guī)律[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003,24（1）：91-93.

[9]蔣先軍，駱永明，趙其國(guó).土壤重金屬污染的植物提取修復(fù)技術(shù)及其應(yīng)用前景[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，2000,19（3）：179-183.

[10]吳雙桃，吳曉芙，胡曰利等.鉛鋅冶煉廠(chǎng)土壤污染及重金屬富集植物的研究[J].生態(tài)環(huán)境2004，13（2）：156-157，160.

[11]羅于洋，趙磊，王樹(shù)森.鉛超富集植物密毛白蓮蒿對(duì)鉛的富集特性研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，25（5）：37-40.

[12]杜連彩.鉛污染土壤植物修復(fù)中螯合誘導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景[J].濰坊學(xué)院，2006，6(4)：88-89.

[13]伍鈞，孟曉霞，2005.鉛污染土壤的植物修復(fù)研究進(jìn)展[J].土壤，2005，37(3):258-264.

[14]羅義，毛大慶.生物修復(fù)概述及國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展[J].遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2003,30（4）：300.