白腐真菌對土壤中重金屬的有效分解研究

徐青松　王華　肖晉川　駢躍斌　劉紅

摘要 在土壤日益受到污染的今天，人們通過白腐真菌降解土壤中的重金屬，通過白腐真菌中釋放各種有效酶以及微量物質產生化學反應，逐步使土壤中的重金屬物質達到一定的中和水平，以尋找更為合理的生物處理方法來治理土壤污染，值得借鑒。

關鍵詞 白腐真菌；土壤；重金屬；土壤污染；生物方法

中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）21-0169-01

隨著人類生活水平的提高，作為農業生存之本也得到了空前的發展，而我國無公害食品、綠色食品、有機食品的品牌意識也逐步走進平常百姓的生活中，而且也帶動了農民種植戶的環保意識和生態意識。針對蔬菜或食品的污染來源進行分析，其最直接也是最重要的污染源是土壤污染，亟需重點防治。

一般的農作物食品主要是通過種植得來，而種植生長都離不開土壤，而且土壤也是各種重金屬污染的“重災區”?？萍嫉陌l展帶動了各行各業的發展，各種工農業污染物及各種人類的生活污水都直接導致土壤受到污染，其中土壤中的重金屬含量超標直接影響人類的健康生活，作為作物直接抑制生長素的農藥、化肥也是最大的、最直接的影響因素。

1 農藥對土壤污染分折

1.1 農藥化肥對作物的影響

農藥和化肥是一把“雙刃劍”，有利于作物的生長發育，同時也傷害其他生物群體，例如樂果、敵百蟲、降蟲菊酯等對土壤中的無脊椎動物有強的殺傷效果，例如蚯蚓；更嚴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屬污染源后直接導致作物被污染，雖然土壤中的有機物能有效降解某些重金屬污染，但由于日積月累，負荷的加大大于土壤降解能力，導致土壤變質，變得貧瘠，有效影響作物生長。此外，人們攝入了作物中重金屬，產生負面效應。

1.2 農藥歷史現狀

自19世紀下半葉德國人發明了滴滴涕類農藥，其因藥效好且價格低廉迅速風靡全球，我國在禁用前的30年里共計施用滴滴涕約40萬t、六六六粉約490萬t。農藥在帶來方便的同時，給環境也造成了一定的污染和傷害。無機農藥與有機氯農藥性質穩定，在環境中很難分解，具有低水溶解的特點，人們直接通過食物吃到鉛、汞等重金屬從而對人類生存產生負面影響。

我國耕地土壤的農藥污染問題由來已久，處于有機氯農藥和各類新型農藥共存的狀態。據有關部門統計，我國目前有86.67萬～106.67萬hm2農田受到不同程度的污染，重金屬嚴重超標，尤其是璜酰脲類除草劑還會導致使用農藥作物的再生長，由于過度使用農藥，藥害的經濟損失也是驚人的。

1.3 農藥在土壤中的存在狀況

農藥在土壤中存在的幾種狀況：一是揮發型，揮發性強的農藥，如甲溴化物、氯丹和七氯；二是水溶性農藥，施用此類農藥可以造成地下水等嚴重污染；三是被土壤吸附型。此類農藥可被土壤吸附，并且土壤的成分對農藥有較大的影響，如土壤中的有機質對農藥作用很大，纖維素對除草劑吸附量為30 pg/g，而土壤腐殖酸可吸附478 pg/g，這也說明土壤在一定程度上具有降解農藥或土壤中重金屬含量的作用；四是土壤的部分組成成分可能與農藥起化學反應，如某些殺蟲劑可以光分解，但由于土壤表層與深度結構，光照強度不會深入土壤內部，只是一小部分而已；五是土壤中的生物降解，由于植物的落葉根莖殘留物導致土壤中含有較多的微生物，農藥殘留遇到微生物直接代謝分解，不乏一些較為穩定的農藥，也會分解成為有效的簡單化合物，像羥基、羚基、氨基等農藥。

2 白腐真菌作用研究進展

2.1 白腐真菌的簡介

白腐真菌可使木材呈白色腐朽，能夠分泌胞外氧化酶降解木質素，這些酶可以促使木質腐爛成為淡色海綿狀團塊。在土壤中，由于大量植物根莖落葉以及其腐朽物混雜于土壤中，使土壤中含有大量微生物群體，其中的白腐真菌也是其中有效成分之一。基于現代改良土壤中生物處理方法研究人員做過簡單的研究，白腐真菌不僅有效降解木質纖維素（像農田里的作物秸稈），還有效降解土壤中重金屬。白腐真菌是一類絲狀真菌，因附生在樹木或木材上，引起白色腐爛而得名，樹木腐朽物落于土壤中，被土壤中的有機物質通過氧化、還原、水解、鏈裂等多種作用被土壤吸收。分類學上，白腐真菌屬于真菌門，絕大多數為擔子真菌，少數為手囊菌綱。像食田菌中的平菇、鳳尾菇、香菇等屬于擔子菌中的白腐菌類。

2.2 白腐真菌對土壤中重金屬的作用機理

白腐真菌降解木質纖維素或土壤中的有效重金屬只發生在次生代謝階段，與降解過程有關酶只有當一些主要營養物質，如氮、碳、硫限制形成，通過酶活性的化學反應，形成具有簡單化合物的碳水化合物和水。白腐真菌在對營養限制的應答反應時形成一套酶系統，細胞內的葡萄糖氧化酶，以及細胞外的乙二醛氧化酶，它們在分子氧的參與下各自氧化相應底物——葡萄糖或乙二醛，形成H2O2，從而激活過氧化物酶，啟動酶的催化循環，土壤中某些重金屬通過酶活性，也就是邁過釋放H2O2的氧化酶的催化過程最終形成一些簡單過氧化酶（Lip）和錳過氧化酶（Mnp）來實現的，所以在處理土壤中重金屬的降解作用時，不能單一采取措施，必須在田地里使其產生大量的白腐真菌，像粉碎秸稈或木屑，以一定的媒介傳導產生大量自由分子來達到其降解的過程，在此當中白腐真菌作用下，既把秸稈還田又能把上面提到的Lip（是一系列含有Fe（Ⅱ）-卟琳環（Ⅸ）血紅素輔基的同工酶）通過單電子氧化并引起一系列自由基反應。氧化富含電子的非酚類芳香化合物，能使土壤中大量重金屬大分子降解，進一步形成有機腐殖質，從而加大了土壤的肥力，還原土壤原有的生活力。錳過氧化物酶也是含有一系列含有血紅素的同工酶，在Mn（Ⅱ）和H2O2存在時，氧化大量土壤中的很多重金屬離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]。木質素、錳過氧化酶均在細胞內合成，分泌細胞外，H2O2為最初的氧化基礎，漆酶、還原酶、甲基化酶、蛋白酶以及好多酶都是組成白腐真菌降解循環的主力。

土壤中含有大量的羥基、羧基氨基和硫化物，這些物質經過長年累月的積蓄形成一定的固定的、穩定的涂層，作用于土壤而且被土壤吸收，而白腐真菌的木質素可以利用代謝酶為反應催化劑，將這些化合物降解為簡單的有機小分子。并且白腐真菌是少數可以同時分解土壤中所有的重金屬有毒物質，形成各種簡單的化合物、水和二氧化碳。

目前，國際上研究最多的是白腐真菌中的黃孢原毛平革菌。黃孢原毛平革菌加工木質素后，大部分的低質非蛋白氮轉化為較高質量的菌體蛋白，而白腐真菌反應過的土壤微生物含量以及pH值也達到一定標準值（圖1）。

試驗結果表明，白腐真菌對土壤的降解率平均可以達到40%，其中14 d時間有效降解重金屬含量高達25%，在土壤中接種白腐真菌，結果表明，反應過程中物質的損失量與白腐真菌接種量成正比，與所形成的新微生物轉化率成正相關，接種10 d后，土壤的改善率從0.5%提高到0.8%。另外，白腐真菌處理土壤不僅使土質微生物活動大大提高，而且土壤綜合性能得到改善，pH值也得到極大的改善，還原平衡[4-7]。

3 參考文獻

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