微生物技術在重金屬污染土壤修復中的應用研究

馬永波

（遼寧省檢驗檢測認證中心，遼寧 沈陽 110000）

土壤是農業生產的物質基礎，是生態環境的重要組成部分。近年來，隨著工業化、城鎮化的發展，工業、農業生產以及生活垃圾中的各種污染物流入土壤，導致土壤環境惡化。目前，我國被重金屬污染的土壤已經成為重要的環境問題之一，其不僅影響農作物的產量，也會直接威脅到居民的身體健康。目前，微生物技術不斷發展，采用微生物技術優化土壤重金屬污染是合理控制重金屬污染問題的基礎，也是保證土壤正確修復的關鍵。

1 微生物修復原理

在人類生命所必需的物質和元素中包括不少重金屬，但當環境中濃度過高時就成了有毒物質，而微生物可以改變其在土壤環境中的化學行為，對其進行轉化、移動及固定，進而更好的達到生物修復的目的。生物吸附和生物轉化屬于微生物的修復原理。

1.1 生物吸附

細胞壁使整個細菌表面表現出陰離子的特性，通過細菌細胞中部分陰離子作用來增加吸附金屬離子。此外，細胞壁中的分子結構使細胞表面的金屬螯合，細菌通過細胞表面的絡合作用抑制部分重金屬物質進入細胞內的敏感部位。

1.2 生物轉化

生物轉化的主要作用機理是生物還原、氧化，甲基化和去甲基及有機物的絡合配位和重金屬的溶解轉化來降解重金屬，改變其毒性，從而形成解毒機制。

2 微生物修復技術

微生物的類型決定對重金屬污染的耐性，類型不同耐性不同，一般順序為，放線菌＜細菌＜真菌。微生物具有的高效降解活性可就地凈化土壤環境，其特殊的去毒作用已被用于土壤生物的改造和改良，但微生物修復易受到水分、溫度、氧氣及pH等多種環境因素影響，微生物的活性受到影響，將會直接影響土壤修復效果。微生物修復技術是指通過微生物的代謝功能來吸收、富集和減少溶解沉積水中的污染因子，微生物不能直接降解重金屬，一般多以輔助其他技術存在。

3 微生物在重金屬污染土壤修復中的作用

微生物修復技術可充分發揮微生物代謝活動的活性菌優勢，減少土壤重金屬濃度及毒性，使其處于無害狀態，進而修復土壤重金屬污染。微生物修復技術的環保性強，成本低，二次污染的概率很低。

3.1 吸附作用

微生物的種類多種多樣，類似于藍細菌等其他微生物，在代謝過程中產生大量物質（多糖和糖蛋白等），其產生的物質與土壤環境中存在的重金屬離子結合形成絡合物，吸附土壤中的重金屬，且該絡合物毒性較低或不存在毒性。此外，該絡合物還可吸附土壤環境中存在的其他重金屬物質，同時起到修復土壤的作用。

3.2 轉化作用

不少經過重金屬還原的物質，毒性降低，減輕土壤環境的危害。微生物修復技術可充分利用其微生物的還原特性使土壤中重金屬物質的毒性降低，甚至部分有機物可起到促進植物生長的作用。

3.3 沉淀作用

在土壤環境的修復過程中，可利用部分微生物誘導成礦的能力固定住土壤環境中的重金屬物質，將碳酸鹽等物質誘導成沉淀，進而達到重金屬的降解。

4 微生物修復技術的優點和局限性

4.1 優點

土壤是巨大的微生物資源庫，其中含有大量可利用資源。微生物數量大，體積小，且能夠同時處理多種重金屬；生長速度快，修復成本低，與植物聯合修復具有獨特優勢；強吸附能力，且在修復過程中無需添加化學物質，減少再次污染的可能。

4.2 局限性

一般選取強降解和強吸附性的微生物，且須在特定的條件下（溫度、pH適宜）才能發揮最大作用。但事實是，自然環境的條件很難達到試驗條件，微生物的降解和吸附能力會受到影響，修復效果無法完全符合實驗預期。因此，在進行全面使用微生物修復技術前需進行大批量的田間試驗反復驗證，這嚴重影響了微生物修復技術的應用進程。

5 結語與展望

微生物修復技術是控制土壤污染問題的基礎，也是目前進行土壤修復的新興技術，具有較好的生態效益。在普遍土壤受到污染的環境下，采用微生物修復技術不僅能加快植物生長，提高作物產量及重金屬的吸收率，而且能夠降解土壤中的重金屬，減輕對土壤的危害。因此，在未來的發展過程中，將微生物修復與其他方式相結合，揚長避短，利用微生物修復技術的優勢，將其優勢發揮到極致，可以更好地提高土壤修復效果。