重金属污染土壤的微生物原位修复技术研究进展

熊张东

（安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，安徽 蚌埠 233000）

1 土壤重金属污染现状

1.1 土壤重金属污染的来源

土壤重金属污染的来源主要分为自然因素和人为因素。其中，自然因素又分为土壤成土母质、岩石的风化作用和火山爆发等原因[1]。

人为因素作为主要因素包括：①工业废弃物：工业三废均通过不同方式和程度对土壤造成污染，固废的处理不当造成重金属进入土壤，废水通过地表流动进去土壤，大气污染物则通过降水在地面富集[2]；②农业生产：为了的追求农业产量，大量使用了农药化肥等含有重金属的产品[3]，同时使用污水灌溉以及产生的废弃物使得农业生产过程产生了严重的重金属污染问题；

1.2 土壤重金属污染的特点和危害

土壤的重金属污染其危害大致分为几个方面：①对动物及人体的危害：低浓度重金属通过生物链富集或者浓度超过安全标准直接对人体和动物造成生理性的损伤；②对植物的损害：通过对植物生理活性酶的影响，间接影响植物生长，降低产量。如土壤重金属镉含量过高会破坏植物叶片的叶绿素结构并最终导致植物衰亡，给农业发展带来严重的影响；③对土壤微环境的影响：包括生物群落结构改变、生物量降低、功能下降等。

1.3 重金属污染土壤的修复技术

近些年借鉴国外技术和通过自身实践，我国形成常见实用的方法如表1。

2 微生物修复技术

2.1 基本微生物修复技术及其机理

2.1.1 吸附

微生物对重金属的吸附从吸附位置划分，主要分为胞外的络合和沉淀作用、表面吸附以及胞内的积累作用。微生物细胞壁表面存在丰富基团如羟基（-OH）、羧基（-COOH）和羰基（-C=O-）等，这些电负性的官能团可以与重金属离子结合生成沉淀也可以通过配位发生络合反应，生成络合物；有研究表明，微生物细胞壁在灭活状态同样具有吸附能力。

2.1.2 溶解

溶解过程重要物质是低分子有机酸，这是一类由微生物代谢生成在土壤系统中大量存在的物质，如柠檬酸、乙二酸、草酸等，一方面可以通过改变土壤环境酸碱度，释放出可络合溶解的重金属离子，促进重金属进入土壤液相中，利于迁移降低吸收；另一方面可以采用微生物修复与植物修复联合使用，及时吸收溶出金属离子，富集到植株体内，能够有效从土壤中去除重金属。

2.1.3 转化

生物转化机理在于微生物自身的新陈代谢过程和产物改变重金属的迁移性或离子价态来降低毒性作用，生物转化是改变化学物质毒性和生物敏感性的关键毒代动力学过程，主要方式有氧化还原、甲基反应（甲基化和去甲基）以及配位络合等。

2.1.4 菌根修复

天然菌根是在土壤环境中，真菌和植物根系以互利为前提建立的共生生长关系，这种合作使真菌有生长场所，同时扩大了根系的面积，能分泌有机酸物质溶解重金属，同时能通过离子交换、分泌配位体等方式固定重金属，减少重金属进入植株，降低胁迫性。

表1 常见实用重金属污染土壤修复技术

2.2 微生物联合修复技术

微生物-植物联合修复是在传统单一修复技术基础上开发的新技术，既能保留微生物和植物的修复能力，也科学的融合了植物和微生物的特点，以太阳能作为动力源，整体处理效果环境友好，可大面积使用，处理效果得到加成。

3 讨论

土壤重金属污染问题是人类必须正视的矛盾问题，如何保证经济稳步增长而又让环境可持续发展需要政策的把控，也需要科研力量的投入，需要进行大量详细的试验，修复不同地区不同重金属污染的土壤，取得良好效果。