土著微生物在污染土壤修复中的应用研究进展_李晓楼

土著微生物在污染土壤修复中的应用研究进展

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李晓楼

*基金项目：四川省教育厅重点项目（编号13ZA0036）成果之一。收稿日期：2013－9－16

通讯作者：李晓楼（1974.06－），男，四川遂宁人，工程硕士，副教授，研究方向为微生物应用。

（四川职业技术学院建筑与环境工程系

四川遂宁629000）

摘要：利用土著微生物修复污染土壤，具有多方面的优越性。结合工作及当前研究实际，阐述了土著微生物修复污染土壤的优缺点及原理，综述了土著微生物在农药、石油、重金属污染土壤修复中的重要应用研究进展，展望了土著微生物在污染土壤修复中应用的广阔前景。

关键词：土著微生物，污染土壤，修复

中图分类号：X 54文献标识码：A 文章编号：1674－9545（2014）01－0067－（03）

我国在经济发展的同时，土壤污染形势也日趋严峻。利用微生物修复污染土壤，一直是许多专家学者研究的热点［1］

。土著微生物是指污染土壤中固有的、能够耐受一定浓度或负荷的污染物并对污染物有降解潜力的微生物。利用土著微生物修复污染土壤，一是由于土著微生物种类多、降解污染物的潜力巨大，二是土著微生物经济、简便、安全，适应性好，无二次污染，因此采用土著微生物修复污染土壤，具有一定的优越性。1土著微生物修复污染土壤的原理及一般步骤1.1土著微生物修复污染土壤的原理

土著微生物能够对污染土壤中污染物进行降解与转化是污染土壤土著微生物修复的基础。土著微生物具有个体小、种类多、生长繁殖快、代谢途径多样、适应性强、易变异以及具有共代谢作用等特点，为多种污染土壤微生物修复提供了具大潜力。土著微生物修复污染土壤的原理是采用一定的微生物工程技术，筛选能高效降解转化污染物的优良土著微生物菌种，研究其生理特性，经扩大培养，应用于污染土壤，降解转化污染物，使污染土壤得以修复或人为创造有利于降解转化污染物的土著微生物生长的环境条件，采用一些措施强化或激活土著微生物对污染物的降解转化

活性，实现土著微生物对的污染物的降解与转化，

使污染物无机化或无毒化，土壤得以恢复。1.2土著微生物修复污染土壤的一般步骤

利用土著微生物修复污染土壤，一般有两种途径：一是从污染土壤中富集、浓缩、分离能够降解或转化该污染物的土著耐受菌，探讨耐受菌的生长特性，通过室内模拟，探讨降解该污染物的影响因素，采用一些微生物技术，如固定化技术等

［1］

，为土著耐受菌用于实际污染土壤工程修

复提供依据；二是通过对污染土壤的分析，包括土壤的物理、化学性质以及土著微生物生理活性分析，采用一些强化措施，激活土著微生物的降解或转化活性，实现土著微生物对污染土壤的强化修复。

2土著微生物在污染土壤修复中的应用

2.1在农药污染土壤中的修复应用

农药进入土壤，主要靠微生物降解与转化。刘惠君等在其论文中指出，对于农药污染土壤的

修复，土壤土著微生物群系起着很重要的作用［2］

。许育新等研究表明，农药污染土壤后，会影响和抑制土著微生物的种类、数量和活性，但通过土著微生物的适应，该影响和抑制会慢慢恢复，外加菌联合作用将更有利于土著微生物数量和活性

2014年第1期No.1，2014九江学院学报（自然科学版）

Journal of jiujiang University （natural sciences ）（总第104期）（Sum No.104）

的恢复［3］。方玲以有机氯农药为唯一碳源，从污染环境中分离到芽孢杆菌属（Bacillus）、无色杆菌属（Achromobacter）和假单孢菌属（Pseudo-monas），其对有机氯农药666总量的降解率为59.6%、56.9%和56%，对β－666的降解率为55.9%、57.6%和56.9%，同时其研究结果表明：用污染环境中分离得到的高效土著微生物制成的复合菌制剂，对一些稳定性较强、生物体内易富集、残留量和危害性较大的有机氯农药的异构体，降解具有独特效果［4］。李红权等从DDT污染土壤中富集、分离筛选出1株寡养单胞菌属D．1（Stenotrophomonassp．），并对其特性研究表明其对DDT10d的降解率为69.0%［5］。潘淑颖在其博士论文中通过分离、培养土著微生物的办法，从土壤中筛选出耐受DDT的土著微生物菌株，假单胞杆菌属、鞘氨醇杆菌属以及有关真菌，再将分离得到的土著菌扩大培养，对DDT均能降解，在加入有机质作为共代谢底物的条件下，降解效果大幅提高，鞘氨醇杆菌属即使不加入共代谢机质，对DDT仍有较好的降解效果［6］。景岳龙在其硕士论文中以联苯菊酯为唯一碳源，从污染环境中通过富集筛选，得到一株高效降解土著微生物鉴定为戴尔福特菌（Delftia tsuruhatensis），命名为HLB－1，并对相关特性进行了研究，具有较好的适应性，很好的发挥其降解能力［7］。

2.2在石油污染土壤中的修复应用

土著微生物修复石油污染土壤，一般采用原位微生物处理，通过人工强化，采用生物培养法，定期向污染土壤中加入土著微生物需要的营养物质和O2或H2O2等电子受体，促进具有较强分解能力的土著微生物增殖，提高土著微生物的代谢活性，将污染物彻底地矿化。利用土著微生物修复石油污染土壤时，环境因素如温度、湿度、pH、养分和通气量等决定土著微生物降解的速率［8］。王旭辉等以原油为惟一碳源，从油田附近的石油污染土壤中，筛分到4株能高效降解石油的土著菌，并以此为菌源，制成生物菌剂和固定化生物菌剂，经室内模拟实验，表明其修复石油污染土壤效果显著提高［9］。陈立等利用污染土壤土著微生物菌群，制成土著优势菌群制剂，包含假单胞菌属（Pseudomonas）、微球菌属（Micrococcus）、放线菌属（Actinomayces）、青霉属（Penicillium）、曲霉属（Aspergillus）等，辅以物理和化学的方法，结合当地地质微环境特点，通过实验表明：加入3%的土著优势菌群制剂，经原位土著优势微生物菌剂的修复，土壤中的石油污染物降解率可达69.52 88.11%［10］。刘虹等通过室内模拟，采用不同激活剂激活石油污染土壤中的土著微生物，研究表明，激活剂硫酸铵浓度为40.99g/kg，KH2PO4浓度为4.73g/kg时，30d石油降解率达86.27%，激活后土壤中降解石油烃的微生物量提高近10倍［11］。

2.3在重金属污染土壤中的修复应用

土壤中本身就存在着一些能耐受重金属的土著微生物。耐重金属的土著微生物能对进入土壤中的重金属进行吸附和转化，是土著微生物在重金属污染土壤中应用的前提和基础。土著微生物通过对重金属的吸附和转化，从而改变或影响其毒性。土著微生物主要通过胞外络合作用、胞外沉淀作用以及胞内积累（隔绝）三种作用方式吸附重金属。一些微生物如动胶菌、蓝细菌等，能够产生多糖、糖蛋白等胞外聚合物，与重金属离子形成络合物；一些微生物酵母和真菌，能分泌胞外蛋白，与重金属形成复合物沉淀；一些微生物如某些真菌和藻类，具有胞内积累重金属离子作用，将重金属积累于特定细胞器中，以阻止其对微生物的危害。土著微生物主要通过对重金属甲基化、氧化和还原等作用，改变其毒性。如某些细菌，产生的特殊酶能还原重金属，且对Cd、Co、Ni、Mn、Zn、Pb、Cu等有亲合力［12］；一些微生物Geospirillum rsenophilus和Chrysigenesarsen-atis等，在厌气条件下可把As5+还原成As3+，从而促进砷的淋溶；一些异养微生物在好气或厌气条件下，可催化Cr6+还原成Cr3+，降低其毒性［13］；一些微生物如厌氧的有产甲烷菌，好氧的如荧光假单胞菌，真菌如黑曲霉等，都能够使汞甲基化；砷能被脱硫弧菌、曲霉等甲基化；硒能被微生物甲基化，从而降低毒性［14］。

利用土著微生物修复重金属污染土壤的研究赿来赿多，常文越等利用从Cr6+污染土壤中分离、筛选土著微生物，污染土壤经土著微生物还原，结果表明：土壤中的水溶态铬和可交换态铬显著降低，土壤浸出液中的Cr6+也在不断降低，土著微生物不仅能还原Cr6+显著降低其毒性，且还原产物有一定的稳定性［15］。许友泽等采用培养基柱浸试验，通过条件优化，激活土著微生物，实现了铬渣堆场污染土壤中Cr6+得到修复，充分发挥了土著微生物修复铬污染土壤作用，克服了铬污

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