白腐真菌对土壤中重金属的有效分解研究

徐青松　王华　肖晋川　骈跃斌　刘红

摘要 在土壤日益受到污染的今天，人们通过白腐真菌降解土壤中的重金属，通过白腐真菌中释放各种有效酶以及微量物质产生化学反应，逐步使土壤中的重金属物质达到一定的中和水平，以寻找更为合理的生物处理方法来治理土壤污染，值得借鉴。

关键词 白腐真菌；土壤；重金属；土壤污染；生物方法

中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）21-0169-01

随着人类生活水平的提高，作为农业生存之本也得到了空前的发展，而我国无公害食品、绿色食品、有机食品的品牌意识也逐步走进平常百姓的生活中，而且也带动了农民种植户的环保意识和生态意识。针对蔬菜或食品的污染来源进行分析，其最直接也是最重要的污染源是土壤污染，亟需重点防治。

一般的农作物食品主要是通过种植得来，而种植生长都离不开土壤，而且土壤也是各种重金属污染的“重灾区”。科技的发展带动了各行各业的发展，各种工农业污染物及各种人类的生活污水都直接导致土壤受到污染，其中土壤中的重金属含量超标直接影响人类的健康生活，作为作物直接抑制生长素的农药、化肥也是最大的、最直接的影响因素。

1 农药对土壤污染分折

1.1 农药化肥对作物的影响

农药和化肥是一把“双刃剑”，有利于作物的生长发育，同时也伤害其他生物群体，例如乐果、敌百虫、降虫菊酯等对土壤中的无脊椎动物有强的杀伤效果，例如蚯蚓；更严重的是很大一部分被作物直接吸收。土壤中砂土或黏土吸附了重金属污染源后直接导致作物被污染，虽然土壤中的有机物能有效降解某些重金属污染，但由于日积月累，负荷的加大大于土壤降解能力，导致土壤变质，变得贫瘠，有效影响作物生长。此外，人们摄入了作物中重金属，产生负面效应。

1.2 农药历史现状

自19世纪下半叶德国人发明了滴滴涕类农药，其因药效好且价格低廉迅速风靡全球，我国在禁用前的30年里共计施用滴滴涕约40万t、六六六粉约490万t。农药在带来方便的同时，给环境也造成了一定的污染和伤害。无機农药与有机氯农药性质稳定，在环境中很难分解，具有低水溶解的特点，人们直接通过食物吃到铅、汞等重金属从而对人类生存产生负面影响。

我国耕地土壤的农药污染问题由来已久，处于有机氯农药和各类新型农药共存的状态。据有关部门统计，我国目前有86.67万～106.67万hm2农田受到不同程度的污染，重金属严重超标，尤其是璜酰脲类除草剂还会导致使用农药作物的再生长，由于过度使用农药，药害的经济损失也是惊人的。

1.3 农药在土壤中的存在状况

农药在土壤中存在的几种状况：一是挥发型，挥发性强的农药，如甲溴化物、氯丹和七氯；二是水溶性农药，施用此类农药可以造成地下水等严重污染；三是被土壤吸附型。此类农药可被土壤吸附，并且土壤的成分对农药有较大的影响，如土壤中的有机质对农药作用很大，纤维素对除草剂吸附量为30 pg/g，而土壤腐殖酸可吸附478 pg/g，这也说明土壤在一定程度上具有降解农药或土壤中重金属含量的作用；四是土壤的部分组成成分可能与农药起化学反应，如某些杀虫剂可以光分解，但由于土壤表层与深度结构，光照强度不会深入土壤内部，只是一小部分而已；五是土壤中的生物降解，由于植物的落叶根茎残留物导致土壤中含有较多的微生物，农药残留遇到微生物直接代谢分解，不乏一些较为稳定的农药，也会分解成为有效的简单化合物，像羟基、羚基、氨基等农药。

2 白腐真菌作用研究进展

2.1 白腐真菌的简介

白腐真菌可使木材呈白色腐朽，能够分泌胞外氧化酶降解木质素，这些酶可以促使木质腐烂成为淡色海绵状团块。在土壤中，由于大量植物根茎落叶以及其腐朽物混杂于土壤中，使土壤中含有大量微生物群体，其中的白腐真菌也是其中有效成分之一。基于现代改良土壤中生物处理方法研究人员做过简单的研究，白腐真菌不仅有效降解木质纤维素（像农田里的作物秸秆），还有效降解土壤中重金属。白腐真菌是一类丝状真菌，因附生在树木或木材上，引起白色腐烂而得名，树木腐朽物落于土壤中，被土壤中的有机物质通过氧化、还原、水解、链裂等多种作用被土壤吸收。分类学上，白腐真菌属于真菌门，绝大多数为担子真菌，少数为手囊菌纲。像食田菌中的平菇、凤尾菇、香菇等属于担子菌中的白腐菌类。

2.2 白腐真菌对土壤中重金属的作用机理

白腐真菌降解木质纤维素或土壤中的有效重金属只发生在次生代谢阶段，与降解过程有关酶只有当一些主要营养物质，如氮、碳、硫限制形成，通过酶活性的化学反应，形成具有简单化合物的碳水化合物和水。白腐真菌在对营养限制的应答反应时形成一套酶系统，细胞内的葡萄糖氧化酶，以及细胞外的乙二醛氧化酶，它们在分子氧的参与下各自氧化相应底物——葡萄糖或乙二醛，形成H2O2，从而激活过氧化物酶，启动酶的催化循环，土壤中某些重金属通过酶活性，也就是迈过释放H2O2的氧化酶的催化过程最终形成一些简单过氧化酶（Lip）和锰过氧化酶（Mnp）来实现的，所以在处理土壤中重金属的降解作用时，不能单一采取措施，必须在田地里使其产生大量的白腐真菌，像粉碎秸秆或木屑，以一定的媒介传导产生大量自由分子来达到其降解的过程，在此当中白腐真菌作用下，既把秸秆还田又能把上面提到的Lip（是一系列含有Fe（Ⅱ）-卟琳环（Ⅸ）血红素辅基的同工酶）通过单电子氧化并引起一系列自由基反应。氧化富含电子的非酚类芳香化合物，能使土壤中大量重金属大分子降解，进一步形成有机腐殖质，从而加大了土壤的肥力，还原土壤原有的生活力。锰过氧化物酶也是含有一系列含有血红素的同工酶，在Mn（Ⅱ）和H2O2存在时，氧化大量土壤中的很多重金属离子形成新的土壤中必需的新生生物，重新改善土壤活力[1-3]。木质素、锰过氧化酶均在细胞内合成，分泌细胞外，H2O2为最初的氧化基础，漆酶、还原酶、甲基化酶、蛋白酶以及好多酶都是组成白腐真菌降解循环的主力。

土壤中含有大量的羟基、羧基氨基和硫化物，这些物质经过长年累月的积蓄形成一定的固定的、稳定的涂层，作用于土壤而且被土壤吸收，而白腐真菌的木质素可以利用代谢酶为反应催化剂，将这些化合物降解为简单的有机小分子。并且白腐真菌是少数可以同时分解土壤中所有的重金属有毒物质，形成各种简单的化合物、水和二氧化碳。

目前，国际上研究最多的是白腐真菌中的黄孢原毛平革菌。黄孢原毛平革菌加工木质素后，大部分的低质非蛋白氮转化为较高质量的菌体蛋白，而白腐真菌反应过的土壤微生物含量以及pH值也达到一定标准值（图1）。

试验结果表明，白腐真菌对土壤的降解率平均可以达到40%，其中14 d时间有效降解重金属含量高达25%，在土壤中接种白腐真菌，结果表明，反应过程中物质的损失量与白腐真菌接种量成正比，与所形成的新微生物转化率成正相关，接种10 d后，土壤的改善率从0.5%提高到0.8%。另外，白腐真菌处理土壤不仅使土质微生物活动大大提高，而且土壤综合性能得到改善，pH值也得到极大的改善，还原平衡[4-7]。

3 参考文献

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