摘要：重金屬污染修復(fù)是土地保護(hù)的重要組成模塊，其不僅影響了我國(guó)民眾的生存，而且對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的驅(qū)動(dòng)作用。因此，本文概述了重金屬污染土壤修復(fù)機(jī)理，介紹了微生物在重金屬污染土壤修復(fù)中的作用。并從微生物修復(fù)、微生物——植物聯(lián)合修復(fù)等方面，對(duì)微生物在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，以期為重金屬污染土壤修復(fù)效果提升提供良好的理論參考。

關(guān)鍵詞：微生物;重金屬污染土壤;修復(fù)

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）06-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.043

Abstract：Heavy metal pollution remediation is an important component of land protection. It not only affects the survival of Chinese people， but also plays an important role in promoting the sustainable development of Chinas economy. Therefore， this paper outlines the mechanism of heavy metal contaminated soil remediation and describes the role of microorganisms in the remediation of heavy metal contaminated soil. From the aspects of microbial remediation and microbial-plant joint repair， the application of microbes in the remediation of heavy metal contaminated soil was briefly analyzed， in order to provide a good theoretical reference for the improvement of heavy metal contaminated soil remediation effect.

Keywords：Microorganism;Heavy metal contaminated soil;Repair

1 重金屬污染土壤修復(fù)機(jī)理

重金屬微生物修復(fù)機(jī)理除生物吸附及生物富集之外，還包括生物降解、重金屬溶解及沉淀、氧化還原、菌根真菌與土壤重金屬生物有效性聯(lián)系等幾個(gè)方面。其中生物吸附主要是通過微生物表面帶電荷細(xì)胞，或者通過微生物攝取必要營(yíng)養(yǎng)元素，主動(dòng)吸收重金屬離子。生物吸附方式可以將重金屬離子富集在細(xì)胞內(nèi)部或外部;生物降解主要針對(duì)重金屬——有機(jī)絡(luò)合物，利用細(xì)菌或真菌，可對(duì)重金屬與檸檬酸絡(luò)合物進(jìn)行生物降解;重金屬溶解及沉淀主要是通過土壤微生物代謝活動(dòng)產(chǎn)生的甲酸、丁酸等有機(jī)酸，直接或間接進(jìn)行重金屬溶解;氧化還原主要是根據(jù)高價(jià)離子化合物溶解度小、低價(jià)離子形態(tài)易遷移的特點(diǎn)，利用硫——鐵桿菌類、假單胞桿菌，與鐵離子、銅離子、鈷離子發(fā)生氧化反應(yīng)，降低重金屬元素活性;菌根真菌與植物根系共生作用，可促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收[1]。

2 微生物在重金屬污染土壤修復(fù)中的作用

微生物在重金屬污染土壤修復(fù)中具有成本低、能耗低、無二次污染、效率高等特點(diǎn)。同時(shí)部分微生物自身良好適應(yīng)能力、細(xì)胞機(jī)制，也可以吸收多種類型重金屬。在縮短修復(fù)時(shí)間的同時(shí)，也可以達(dá)到良好的重金屬土壤轉(zhuǎn)化效果。同時(shí)微生物可以參與調(diào)控土壤中養(yǎng)分循環(huán)，提高土壤重金屬轉(zhuǎn)化速度。

3 微生物在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用措施

3.1 微生物吸附法（生物吸附及富集）

微生物吸附法主要是利用微生物細(xì)胞壁，或者粘液層，直接進(jìn)行重金屬吸附，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，促使土壤內(nèi)重金屬形態(tài)變化，達(dá)到重金屬土壤處理的效果。由于微生物吸附重金屬機(jī)制復(fù)雜程度較高，微生物對(duì)重金屬離子的作用主要可分為微生物吸著、微生物累積兩個(gè)模塊。一方面，微生物吸著主要是在細(xì)胞表面，通過離子交換、靜電吸附、無機(jī)微沉淀、絡(luò)合等反應(yīng)，促使重金屬離子與生物體細(xì)胞壁表面氫氧根基團(tuán)、醋酸根基團(tuán)結(jié)合。如利用活性污泥可吸附重金屬污染土壤中反射性鉛離子[2]。

另一方面，微生物累積主要是將多種微生物合成，可促使最終形成物質(zhì)同時(shí)具備親水基、疏水基團(tuán)兩種親性物質(zhì)，如Acinetobacter、Bacillus等。從分子結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行分析，微生物表面活性劑具有脂肪酸、磷酸等多種多糖蛋白質(zhì)，具有良好的生物吸附性及環(huán)境兼容性。

3.2 生物通氣法及投菌培養(yǎng)法（生物降解）

生物通氣法主要是通過強(qiáng)迫性氧化的方法，在重金屬污染土壤內(nèi)搭設(shè)兩個(gè)或三個(gè)通道，進(jìn)行抽真空機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)安裝，將空氣中氧氣排入重金屬污染土壤中。隨后將重金屬污染土壤中空氣進(jìn)行抽離。在生物通氣法應(yīng)用過程中，可以在空氣中添加適量的氨氣，從而為土壤中降解菌提供氮素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高重金屬污染土壤中降解菌降解活力。投菌培養(yǎng)法主要是直接向遭受重金屬污染土壤接入外源污染降解菌，為細(xì)菌生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)?，F(xiàn)階段常用的投菌培養(yǎng)法主要是向土壤內(nèi)投加過氧化氫，為生物降解菌提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，隨后促使生物降解菌將污染物徹底礦化為二氧化碳、水。如：向銅離子污染的土壤中連續(xù)注入適當(dāng)?shù)?、磷、過氧化氫、氧氣及氮酸根離子，經(jīng)36h后，可獲得大量的土壤銅離子降解細(xì)菌[3]。

3.3 微生物礦化固結(jié)重金屬（重金屬溶解及沉淀）

微生物礦化固結(jié)重金屬主要是在生物特定位置，利用重金屬溶解或沉淀原理，促使重金屬離子轉(zhuǎn)化為固態(tài)礦鹽。相較于地質(zhì)礦化作用，生物礦化固結(jié)重金屬的方法主要是利用無機(jī)相結(jié)晶作用，利用微生物分泌有機(jī)質(zhì)，引導(dǎo)高分子膜表面有序基團(tuán)定向結(jié)晶，以達(dá)到土壤內(nèi)重金屬離子分布形態(tài)調(diào)控的目的。如利用革蘭氏陰性細(xì)菌Citrobacer，可在磷酸酶催化作用下，獲得大量的磷酸氫根離子。磷酸氫根離子在細(xì)菌表層可與重金屬作用，形成固態(tài)礦物質(zhì);而利用尿素酶，可在氯化鋇溶液中與重金屬離子反應(yīng)，獲得碳酸鋇。由于碳酸鋇納米棒狀聚集作用，可最終形成堿性礦物質(zhì)，降低鋇離子對(duì)土壤的影響;利用土壤菌A，經(jīng)底物誘導(dǎo)，可促使土壤菌A發(fā)生碳酸鹽礦化反應(yīng)，分解碳酸根離子，礦化固結(jié)重金屬污染土壤中有效態(tài)重金屬，如鉻、汞離子、鉛離子等。

3.4 生物轉(zhuǎn)化法（氧化還原）

生物轉(zhuǎn)化主要是利用氧化還原反應(yīng)，促使重金屬物質(zhì)向無毒害形態(tài)或者低毒害形態(tài)轉(zhuǎn)化。如六價(jià)鉻離子是土壤中重金屬污染主要元素，在土壤中遷移能力較強(qiáng)且毒性較大，利用微生物對(duì)鉻離子的固定技術(shù)，將菌株Ochrobactrumanthropi固定在Tris-HCL緩沖液內(nèi)，培養(yǎng)36h后，可將六價(jià)鉻離子轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻離子，在降低鉻離子污染土壤毒性的同時(shí)，可利用三價(jià)鉻離子低遷移性，降低重金屬污染毒性;利用硫酸鹽還原細(xì)菌，可促使硫酸鹽發(fā)生還原反應(yīng)，形成硫化物。而硫化物與土壤中重金屬離子可發(fā)生沉淀反應(yīng)，促使土壤中重金屬離子鈍化。此時(shí)向重金屬污染土壤中加入碳源、沸石，可在48h內(nèi)鈍化可交換態(tài)鋇離子、銅離子。

3.5 微生物——植物修復(fù)法（菌根真菌與植物根系共生）

微生物——植物聯(lián)合修復(fù)法主要是利用土壤——植物——微生物復(fù)合體系，降低重金屬污染土壤毒性。如利用叢枝菌根真菌與宿主植物互惠共生體、小葉女貞與根基真菌聯(lián)合共生體在重金屬污染土壤中修復(fù)作用，可增強(qiáng)植物對(duì)鋅離子、鉻離子、鉛離子、銅離子等復(fù)合重金屬污染土壤修復(fù)作用。

4 總結(jié)

綜上所述，重金屬污染對(duì)土壤環(huán)境及土壤中生物具有較大的危害。因此，針對(duì)現(xiàn)階段重金屬污染問題，相關(guān)人員可根據(jù)區(qū)域重金屬類型，結(jié)合重金屬污染土壤修復(fù)原理，綜合采用生物轉(zhuǎn)化、微生物——植物修復(fù)、生物通氣法及投菌培養(yǎng)法等方法，進(jìn)行土壤中重金屬修復(fù)，降低重金屬毒性，保證土壤環(huán)境可持續(xù)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]陳楠.微生物在重金屬污染土壤修復(fù)中的作用研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2016，41（02）：86-90.

[2]彭昌盛，孟柯，臧小龍，等.微生物淋濾在重金屬污染土壤修復(fù)中的研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染與防治，2016，38（3）：77-81.

[3]李韻詩，馮沖凌，吳曉芙，等.重金屬污染土壤植物修復(fù)中的微生物功能研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，35（20）：6881-6890.

[4]魏超，楊定清，吳健英，代曉航，向冰.重金屬污染土壤微生物的分離與研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（10）：1691-1694.

收稿日期：2019-01-11

作者簡(jiǎn)介：莊旭超（1988-），男，漢族，碩士研究生學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)閼?yīng)用微生物。