土壤污染的微生物修复

土壤重金属污染的微生物修复技术

农业资源与环境111班 罗赛云【1131240125】

【摘要】 土壤是农业生产的基础,是人类最基本的生产资料和劳动对象,也是人类世代相传的生存条件和生产条件,是我们的生命线。然而，土壤污染已成为世界性问题，我国土壤污染总体形势也相当严峻；随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，我国土壤重金属污染日益严重。目前，土壤污染的修复方法中以生物修复效果较好，其中微生物修复在土壤污染净化、修复中显示出的作用越来越重要。该文以土壤污染中的重金属污染为切入点，分析了我国土壤的重金属污染,综述了微生物修复土壤重金属污染的研究进展，讨论了微生物在土壤重金属污染修复中的前景。

【关键词】 土壤重金属污染 微生物修复原理 微生物修复技术

一． 引言

土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景含量，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。重金属不能为土壤微生物分解，而易于积累、转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。

根据农业部环保监测系统对全国24个省市，320个严重污染区约548万公顷土壤调查发现，大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20％，其中重金属污染占80％，对全国粮食调查发现，重金属Pb，Cd，Hg，As超标率占10％。重金属污染物在土壤中移动性差，滞留时间长，大多数微生物不能使之降解。并可经水，植物等介质最终危害人类健康。

二． 土壤重金属污染状况

污染土壤环境的重金属主要是指生物毒性显著的镉、汞、铅以及类金属砷,其次是指毒性一般的重金属铜、铬、镍、锌、钴、锡等,当前最引起人类关注的是汞、镉、铅、铬、砷等。我国农田土壤重金属污染现象已经十分严重,近10%的耕地和多数城市近郊农田土壤都受到了不同程度的污染。调查表明工矿企业的污水排放、污水灌溉、污泥、垃圾肥料、畜禽粪便以及化肥的大量使用是土壤重金属污染的来源。污水灌溉是我国农田重金属污染的主要原因之一，我国的大型污灌区主要集中在部分大中城市的近郊县,普遍出现了重金属污染问题。

土壤污染微生物修复原理及技术进展

摘 要：近年来随着我国工农业的快速发展，土壤污染问题也越来越突出，关于污染土壤的修复治理也成为越来越受到学者的研究热点。文章介绍了有机污染土壤和重金属污染土壤的微生物修复原理及相关技术和应用，分析了现阶段存在的问题并提出展望。

关键词：土壤污染；微生物修复；重金属；有机污染

1.引言

土壤是人类生存与发展的最基本环境要素，与人类生产生活密切相关。近四十年来，随着我国工农业的迅速发展，工业、农业生产以及生活垃圾中各种污染物直接或间接进入土壤，超过土壤的自净能力，造成土壤污染[1]。土壤污染会直接污染地下水和影响植物生长进而导致环境和农副产品问题越来越严重，危害人类身体健康。为保障人类获得充足且安全的食品和生活环境，高效经济环境友好型的土壤污染修复技术已成为当今农业、生态和环境科学领域研究的热点[2]。微生物修复技术因具有环保、高效以及对环境影响较小等优势而被广泛应用且具有广阔的前景[3]。本文对我国主要土壤污染类型的微生物修复原理和技术进展进行综述，为以后更深入的应用提供参考。

2.污染土壤微生物修复原理

2.1有机污染土壤的微生物修复

土壤有机污染物具有庞大的衍生体系，在土壤中长期滞留而不被分解，且具有潜在的致癌性和致畸性，按有机物种类主要划分为多环芳烃（PAHs）和多氯联苯（PCBs）两类有机污染物。土壤中大部分的有机污染物可以被微生物降解、转化，从而达到修复的目的。

常见的降解有机污染物的微生物细菌主要有假单胞菌、芽胞杆菌、黄杆菌、产碱菌、不动杆菌等；真菌主要有曲霉菌、青霉菌、根霉菌、木霉菌等；放线菌主要有诺卡氏菌、链霉菌等[4]。土壤中大部分有机污染物通过微生物分解的胞外酶或通过被微生物吸收至细胞内由胞内酶降解。有机污染物被微生物降解转化途径主要有氧化作用、还原作用、水解作用和基团转移作用等。

2.2重金属污染土壤的微生物修复

土壤中的重金属污染物有一定的毒性和致癌性，直接或间接威胁人类身体健康。土壤中微生物可固定或转化土壤中重金属，改变其在土壤中的环境化学形态，从而降低土壤重金属污染，作用方式主要包括生物吸附富集、氧化还原、沉淀及矿化等。（1）生物吸附富集。大部分微生物表面带有很多带负电荷的基 团，例如-SH、-OH、-NH等可以与带正电荷的金属离子通过离子交换、络合、螯合、静电吸附 和共价吸附等作用，将重金属聚集在微生物的表面或者内部。例如一些微生物如动胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类，能够产生多糖、糖蛋白等具有大量阴离子基团的聚合物、吸附土壤环境中的带正电荷的重金属离子形成络合物。（2）氧化还原作用。金属离子中铜、砷、汞、铬、硒等，常通过氧化还原反应改变其在土壤中价态、毒性、溶解性和流动性等，变为无毒性或低毒性的离子，从而降低重金属污染的危害。例如Se6+可在硫化物或羟胺或生物化学还原剂的作用下被还原为Se；Hg2+可以在汞还原酶或者异化还原细菌作用下还原为Hg，Hg可以通过挥发减少其在土壤中的含量。（3）溶解与沉淀。通过各种代谢活动，微生物可以将土壤中的营养物质和能量转化为有机酸，在有机酸的作用下，加速土壤中重金属的络合与溶解。

土壤重金属污染的微生物修复技术探讨

随着人类活动和工业化的不断发展，土壤重金属污染已经成为全球关注的热点问题之一。土壤重金属污染会使土壤质量降低、植物生长受到影响，进而对人类健康和环境稳定构成威胁。因此，解决土壤重金属污染问题需要采取有效的措施。

传统的土壤重金属污染修复方法主要包括物理、化学和生物方法。物理方法主要是通过挖掘、搬运和覆盖等方式来清除受污染的土壤。化学方法则是通过化学试剂来将重金属离子转化为难溶、难挥发的物质，以降低重金属在土壤中的毒性。然而，这些方法都存在一些不足之处，比如物理方法处理成本高、影响到周边环境，而化学方法则容易引起二次污染。

相比之下，生物修复技术是一种更为环保和经济的方法。生物修复技术是通过利用微生物或植物的代谢能力来清除或减少重金属污染物，从而达到修复土壤的目的。在生物修复技术中，微生物修复技术受到广泛关注。

微生物修复技术主要利用微生物对重金属的吸附、还原和氧化等能力来降低土壤重金属浓度。其中，微生物的吸附能力是和微生物细胞表面存在的负电荷有关，负电荷吸引正电荷的金属离子 adsorbed （吸附）。微生物的还原能力是通过一些还原酶作用，将重金属离子还原为价态低的物种或形成难溶的沉淀，从而降低土壤中重金属浓度。氧化则是一种将重金属氧化为形成比较稳定、难溶于水的沉淀物的作用，从而使重金属不容易释放，达到修复效果。

微生物修复技术有很多具体的方法，具体的方法需要根据不同的情况进行选择。有文献报道，将铜耐受性菌和有效细菌复合制备成微生物菌剂后喷洒到受污染土壤上，可以有效降低铜的含量。此外，硫杆菌在生长过程中能进行氧化反应，从而将重金属离子氧化为难溶的沉淀物，因此可以利用硫杆菌来修复污染土壤。在微生物修复技术中，不同的微生物对不同的重金属具有不同的修复效果，因此选择合适的微生物对于实现高效修复效果至关重要。

总之，微生物修复技术在土壤重金属污染治理中具有广泛应用前景。但是，目前存在的问题是操作难度大、修复效率低下、生态效益不尽如人意。因此，需要加强不同微生物修复技术的研究，提高修复效率和生态效益，以实现更为有效的土壤重金属污染治理。

土壤微生物在生态修复中的作用及应用

一、引言

随着城市化和工业化的不断推进，环境污染问题日益突出，生态修复作为一种重要的手段被广泛采用。土壤微生物在生态修复中具有十分重要的作用，对于提高生态系统的稳定性和改善生态环境具有极大的意义。本文将从土壤微生物的作用和应用两方面进行探讨。

二、土壤微生物的作用

1.促进养分循环

土壤微生物是土壤物质的重要组成部分，不仅可以通过分解有机质释放养分，还可以释放酶类来帮助土壤中的植物有效吸收营养元素，从而促进养分循环。

2.维持土壤生态系统稳定性

土壤微生物和其他土壤生物一起构成了土壤生态系统，可以通过分解有机物，固定氮和磷等物质来维持生态系统中的物质循环，保持生态系统的稳定性。

3.修复生态系统

生态修复需要在污染区域构建一种新的生态系统，需要大量的菌群来分解和转化有害物质。土壤微生物在此过程中起到了关键作用，能够有效地降解污染物、去除污染土壤中的毒性和污染物，使其最终在环境中得到有效处理和利用。

4.提高植物免疫力

与土壤微生物共生的植物，比不与微生物共生的植物更能够抵抗病害。这是由于微生物种类繁多，可以为植物提供各种有益的物质和修饰植物信号途径，从而强化其免疫力，提高植物在生态修复过程中的适应性。

三、土壤微生物的应用

1.生态修复

生活、工业和农业等活动对土壤的污染非常普遍，生态修复是恢复这些受损土壤生态系统的一个重要过程。在生态修复中，可以通过注入大量的微生物来分解和转化污染物质，从而达到提高土壤活性、修复土壤结构和提高土壤肥力的目的。

2.农业生产

在农业生产中，土壤中的微生物可以增加肥料的效果，提高植物的免疫力，抵抗病虫害的侵袭。此外，土壤微生物还可以在提高作物产量、提高土壤肥力上发挥重要的作用。

3.环保工程 环保工程的目的是减轻污染，通过 身处于环境中的土壤微生物来 帮助我们实现这一目标。利用一些生物技术措施，如土壤生態降解，可以有效地清除有害污染物，并多次循环利用其中的营养物质。