土壤微生物修复综述

土壤污染生物修复

【摘要】随着工业技术不断发达，人们生活水平不断提高的今天，严重的土壤环境污染却成为发展后的代价。所以对于污染的治理的研究成为科研工作者们的主要内容。在土壤治理方面不断革新，传统的治理手段不断淘汰，随着科学技术发展，生物修复技术将大量的被应用到土壤污染修复之中。本文主要概述了生物修复土壤污染的概念及手段。

【关键词】土壤污染，微生物修复，植物修复，重金属，有机化合物。

1 我国土壤污染现状

就目前我国土壤的污染程度来说，在污染的总体趋势上较为严峻。据2014年国家环境保护部和国土资源部联合公布的《全国土壤污染调查公报》显示，全国土壤总的超标率为 16.1%，其中耕地土壤点位超标率高达19.4%；在调查的重污染企业用地和工业废弃地点位中，超标率分别高达 36.3%和34.9%。我国受到污染的耕地面积达到了0.1亿 hm2，受到污染的耕地面积占我国总耕地面积的1/10，可以说污染的程度相当深。其中很多的耕地受到重金属的污染，总面积达到了2000 万 hm2，占总耕地面积的1/5。其中工业“三废”污染耕地1000万hm2，污水灌溉农田面积达330多万hm2，1600万hm2耕地受到农药的污染，固体废弃物堆存占地和毁田13.3万 hm2，合计占耕地总面积的10%以上。二是土壤污染危害巨大。据估算，全国每年因重金属污染而减产粮食1000多万t，造成的直接经济损失超过200亿元。由土壤污染引发的农产品安全和人体健康事件时有发生，成为影响农业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。土壤的生态环境保护与治理已引起人们的普遍关注。

2 生物修复技术

生物修复(Bioremediation)是一项清洁环境的低投资、高效益、便于应用、发展潜力较大的新兴技术，它具有成本低、操作简单、无二次污染、处理效果好且能大面积推广应用等优点，生物修复利用生物(包括植物、微生物和原生动物)的代谢功能，吸收、转化、清除或降解环境污染物，实现环境净化、生态恢复。从参与修复过程的生物类型来划分，生物修复包括微生物修复、植物修复、动物修复和联合修复等，另外还有原位生物修复技术和异位生物修复技术等。生物修复是一种较为理想的污染治理手段。

对于土壤污染生物修复是很好的修复手段，主要是利用生物的自然新陈代谢功能对环境中的各种有害物质的浓度进行有效的降低，使得土壤中的污染物形成自然分解，这样的修复可以使得土壤自然的恢复到原始的状态，而这种修复方式对于土壤的整体结构不会造成损害。针对土壤污染治理来说，传统的修复技术都存在一定的弊端，不能够彻底的将土壤中的有害物质消除，使得二次污染很快的出现，对于土壤结构来说会造成更加严重的破坏。而采用生物修复技术则可以有效的对土壤中的有害物质进行彻底的清除，而且这种技术属于物理修复技术，其中不含有任何的化学成分，这样的修复技术可以有效保持土壤的完整性，不会对土壤中的分子结构造成破坏。而且这种技术的应用也较为简单，并且不需要较高费用的支持，在处理的效果上也较为突出，对环境不会造成负面影响，而且能够有效避免二次污染的出现，可以说这种修复技术在土壤污染治理上具有极大的

应用优势。

2.1 微生物修复技术

微生物修复技术就是利用土壤中的土著微生物的代谢功能，或者补充具有降解转化污染物能力的人工培养的功能微生物群，通过创造适宜环境条件，促进或强化微生物代谢功能，从而降解并最终消除污染物的生物修复技术。微生物修复的实质是生物降解或者生物转化，即微生物对有机污染物的分解作用或者对无机污染物的钝化作用。利用微生物修复技术既可治理农药、除草剂、石油、多环芳烃等有机物污染的环境，又可治理重金属等无机物污染的环境；既可使用土著微生物进行自然生物修复，又可通过补充营养盐、电子受体及添加人工培养菌或基因工程菌进行人工生物修复；既可进行原位修复，也可进行异位修复。

2.1.1 微生物修复重金属污染土壤

在我国随着工业的发展，农业化肥农药的使用，土壤重金属污染是一个日趋严重的问题。重金属一般是指比重大于5的金属，其中砷由于造成的污染类似，所以也被划分为重金属污染。微生物修复利用微生物（细菌、藻类和酵母等）的生物活性对重金属的亲和吸附、富集作用、氧化还原作用、沉淀和溶解作用等转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。

微生物对重金属具有吸附和富集作用。微生物中微生物中的阴离子型基团，如-NH2、 -SH、PO34-等，可以与带正电的重金属离子通过离子交换、络合、螯合、静电吸附以及共价吸附等作用进行结合，从而实现微生物对重金属离子的吸附。张欣等进行了在镉污染土壤下加入微生物剂（枯草芽孢杆菌光合细菌和乳酸菌）的条件下菠菜的生长情况试验，结果表明，施入微生物菌剂后，菠菜植株中的镉含量显著减少，平均下降14.5% 微生物对菠菜镉吸收的降低作用大小依次为枯草芽孢杆菌＞光合细菌＞乳酸菌。赖洁玲等从铜污染的土壤中分离出一株抗铜细菌，经驯化后，其耐Cu2+水平达500 mg /L，该菌在pH4～8生长良好，最适生长pH为6.0～7.2 该菌株在培养24 h pH 7时，对 Cu2+的去除率可以达到 76%。某些微生物在新陈代谢的过程中会分泌氧化还原酶，催化重金属离子进行变价发生氧化还原反应，使土壤中某些毒性强的氧化态的金属离子还原为无毒性或低毒性的离子，进而降低重金属污染的危害。比如可以用微生物的氧化还原作用把高毒性的4价Cr还原为低毒性的3价Cr。相反，3价Cr氧化为4价Cr时，流动性和生物利用活性提高了。土壤铬污染也是我国土壤重金属污染中分布最广、影响最大的污染之一。例如，从铬铁矿中分离出的菌株CSB 9菌可以耐受 900mg /L 的4价Cr，在最佳条件下具有较快的还原速度( 2.22 mg Cr( VI ) / ( L h) 该菌的最佳还原条件为 100 mg /L Cr pH 7 35 °C 处理时间45 h。此外，土壤微生物也能够利用土壤中有效的营养和能源，通过代谢产生多种小分子量的有机酸，进而溶解土壤中的重金属化合物及含重金属的矿物。王新花等考察了施氏假单胞菌诱导碳酸钙共沉淀修复铅污染，发现其可以耐受高浓度的铅，在初始铅浓度为0.01—0.05毫摩尔每升下铅去除率在97％以上，大部分铅以微生物诱导形成碳酸钙时共沉淀去除。这项研究在修复铅污染土壤有重要的应用前景。

2.1.2 微生物修复有机污染物土壤

土壤微生物可以利用土壤之中的有机污染物为碳源，满足自身生长需要，并