浅谈土壤铅污染的生物修复技术

李小宇张婷

（1泸州市环境监测中心站 四川泸州 646000 2泸州市环境监测中心站 四川泸州 646000）

浅谈土壤铅污染的生物修复技术

李小宇1张婷2

（1泸州市环境监测中心站 四川泸州 646000 2泸州市环境监测中心站 四川泸州 646000）

土壤铅污染的生物修复技术已成为近年来研究的热点方向。本文对生物修复技术概念、铅污染现状、国内铅超富集植物的有关报道进行了简要回顾,重点综述了土壤铅污染的微生物修复方法和植物修复方法,在此基础上简要探讨了该研究今后努力的方向。

铅；土壤污染；生物修复

土壤的生物修复技术是利用土壤中生物的生命代谢活动降低土壤环境中有毒有害物质的含量或使污染物固定以减轻其危害性，从而达到使受污染的土壤能够部分或完全恢复到原始状态的目的。生物修复是一种现场治理技术[1]，具有操作简单、处理费用低、效果好，且不会造成二次污染、对环境影响小的优势[2]。含Pb的污染物通过污水灌溉、农药和化肥的施用、大气沉降以及工业“三废”等各种途径进入土壤环境，造成严重的土壤铅污染。因此，土壤铅污染的生物修复技术已引起了广泛关注。

1 铅污染现状

铅元素在自然界中分布很广，用途较多，我国的铅消费领域集中在蓄电池、电缆护套、铅材等行业，然而被回收再利用的铅仅占约25%[3]，剩余大部分铅通过三废等各种形式排放至环境中，导致大面积的环境铅污染[4-6]。近年来，我国铅污染现象时有发生，例如在陕西凤翔、江苏大丰、湖南武冈、甘肃陇南等地发生的“血铅事件”，一次次警示在我国很多地区都存在铅污染问题，人类生命健康安全遭受危害。其中，土壤铅污染最为普遍。

2 生物修复技术

2.1 微生物修复

利用细菌、藻类、酵母等微生物的作用对进入土壤中的难降解物质如重金属进行吸收、沉淀、氧化、还原，而降低重金属的毒性[7]。由于微生物对铅有一定的亲和吸附能力，利用微生物的作用修复土壤铅污染，在国内外有相关报道。有研究表明，细菌能产生一种特殊酶，从含铅、锌和六价铬的土壤中分离的菌种能够将Pb2+还原成胶态Pb，胶态Pb结构稳定，不具毒性。也有研究发现Mycobacteriumphlei菌对重金属铅具有较强吸附能力，这种能力源于菌体表面大量的负电荷[8]。目前利用的微生物修复方法包括投菌法、生物培养法、堆肥法等等。

2.2 植物修复

植物修复技术主要是利用超积累植物，将土壤中重金属转移到植物体内，特别是地上部分，从而修复受污染的土壤[9]。

2.2.1 铅超富集植物

目前，国内外已有400多种植物被发现具有重金属超富集能力，然而铅超富集植物仅有几种，且已发现的铅超富集植物基本都具有生物量小和生长缓慢的缺点，这极大地限制了土壤铅污染生物修复技术的发展。近年来，国内也有一些关于Pb超富集植物的研究报道，吴双桃[10]等人的研究发现，土荆芥具有吸收累积Pb的能力，实验条件下，其地上部分Pb含量可达3888mg·kg-1。罗于洋[11]等的研究表明，在室内对密毛白莲蒿的铅超富集特性进行控制性盆栽试验时，其地上部和根系的最大铅积累量可达2857.86mg·kg-1和294.17mg·kg-1。

2.2.2 铅超富集植物对铅的吸收及体内分布

铅的负电性使其易与铁和铝等氧化物、有机质及碳酸盐发生反应形成共价键，导致土壤中的Pb很难被植物吸收，即使Pb进入植物根系也仅有少部分能转移至地上部[12]。铅的有效性与土壤的理化性质密切相关，土壤的颗粒组成、阳离子交换量以及植物本身的因素等都会直接或间接影响植物对铅的吸收。且有研究发现，铅在土壤中一般与某些有机酸和胶体物质紧密结合，或者以沉淀形式存在，这些存在形态均显著影响植物根系对铅的吸收累积[13]。

虽然铅不易被植物吸收，一旦被吸收，Pb可贮存于植物中的根部或被运输至地上部分，由根表面吸收的Pb能横穿根的中柱，通过导管随蒸腾流被运输至地上部。在大多数植物中，根部的铅含量最高，其次是叶、茎等。

2.3 微生物-植物联合修复

微生物修复和植物修复技术具有广阔的应用前景，但各自均存在一定的局限性。微生物只能影响重金属在土壤环境中的迁移和转化，不能降解和破坏重金属铅[14]，在土壤污染修复方面作用有限，将其与植物修复技术联合使用，能够发挥二者最大的污染修复能力。微生物与植物共生，发达的菌丝大大提高植物根系对重金属的吸收能力，促进植物对土壤中铅的吸收累积，同时，由于真菌对重金属铅的较高耐性，可有效降低重金属铅的毒害作用，促进植物的生长发育，提高植物铅修复能力。另外，高等植物一方面可以提供微生物生长所需的碳源和能源，一方面又可以提供良好的微环境，刺激微生物对重金属的转化。

3 结语

生物修复作为一种新兴的土壤污染修复技术，与传统的物理化学方法比较，具有易操作、费用低、二次风险低等优点，应用前景十分广泛，虽然该技术已取得很大成功，也有一些成功案例，但仍存在很多问题有待研究。（1）根际微生物群落的生理特征，根系分泌物对其的影响机理，以及重金属铅对微生物抑制效应等有待进一步研究。（2）重金属铅超常环境中，微生物-植物-土壤-重金属铅四者之间的相互关系有待进一步研究。（3）目前发现的Pb超富集植物种类少，大多生长缓慢，且生物量少，因此亟需开发和培育生物量大的Pb超富集植物。（4）目前已经发现的Pb超富集植物生态适应性较窄，需要进一步研究如何提高其生态适应能力。（5）研究如何利用现代分子生物学技术将现已发现的铅超富集植物特种基因置入生物量大的植物中。（6）土壤污染往往表现为复合污染，如铅污染土壤伴随有镉、锌等多种重金属同时存在，研究多种超富集植物的组合修复技术是今后的方向之一。

[1]周国华.被污染土壤的植物修复研究[J].物探与化探，2003，27 (6)：473-476．

[2]唐世荣.污染环境植物修复的原理与方法 [M].科学出版社，2006，40-50,174.[3]蔡佑振.环境铅污染影响人体健康[J].安全与健康，2004，15： 50-51.

[4]蔡苇，何正浩，刘红瑛.黄石市郊主要蔬菜地土壤重金属污染状况分析[J].黄石理工学院学报，2006（3）：69-76.

[5]李淑，顾泳洁，朱育.上海境内苏州河铅污染研究[J].科技资讯，2006（9）：192-193.

[6]阴雷鹏，赵景波.西安市主要功能区表层土壤重金属污染现状评价[J].陕西师范大学学报：自然科学版，2006（3）：109-112.

[7]王丽英，张国印，王志军.土壤污染的生物修复技术研究进展及展望[J].河北农业科学，2003，（7）：75-76.

[8]朱一民，魏德洲.Mycobacterium phlei菌对重金属Pb2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+的吸附规律[J].东北大学学报（自然科学版），2003,24（1）：91-93.

[9]蒋先军，骆永明，赵其国.土壤重金属污染的植物提取修复技术及其应用前景[J].农业环境保护，2000,19（3）：179-183.

[10]吴双桃，吴晓芙，胡曰利等.铅锌冶炼厂土壤污染及重金属富集植物的研究[J].生态环境2004，13（2）：156-157，160.

[11]罗于洋，赵磊，王树森.铅超富集植物密毛白莲蒿对铅的富集特性研究[J].西北林学院学报，2010，25（5）：37-40.

[12]杜连彩.铅污染土壤植物修复中螯合诱导技术的应用现状与前景[J].潍坊学院，2006，6(4)：88-89.

[13]伍钧，孟晓霞，2005.铅污染土壤的植物修复研究进展[J].土壤，2005，37(3):258-264.

[14]罗义，毛大庆.生物修复概述及国内外研究进展[J].辽宁大学学报自然科学学报，2003,30（4）：300.