土壤修复中的微生物技术研究与应用进展

Hans Journal of Agricultural Sciences 农业科学, 2020, 10(6), 403-406

Published Online June 2020 in Hans. /journal/hjas https:///10.12677/hjas.2020.106060

文章引用: 何俐蓉. 有机污染土壤的微生物修复技术研究进展[J]. 农业科学, 2020, 10(6): 403-406. DOI: 10.12677/hjas.2020.106060

Progress in the Study of Microbial

Remediation of Organic Contaminated Soil

Lirong He1,2,3,4

1Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group, Xi’an Shaanxi 2Institute of Land Engineering and Technology, Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.,

Ltd., Xi’an Shaanxi 3Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, The Ministry of Natural Resources of

China, Xi’an Shaanxi 4Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center, Xi’an Shaanxi

Received: Jun. 6th, 2020; accepted: Jun. 21st, 2020; published: Jun. 28th, 2020

湖南农业科学２００６，（２）：３６—３８，３９　Ｈｕｎａｎ　Ａｓｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　

微生物修复受石油污染土壤的研究进展　

曾宪军　，刘登魁２　

（１．湖南生物机电职业技术学院，湖南长沙４１０１２７；２．湖南省农业厅，湖南长沙４１０００５）　

摘　要：石油污染土壤的微生物修复技术是利用微生物来降解土壤中的石油烃类污染物。综述了国内外这一领域的研究现状　

主要包括微生物修复技术中的好氧、厌氧降解，共代谢机理和影响微生物降解的因素以及提高降解效率的措施。　

关键词：石油污染土壤；微生物修复；影响因素　・　

中图分类号：Ｓ５３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—０６０Ｘ（２００６）０２—００３６—０３　．　

Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ￣ｖ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ　ｂｙ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　

ＺＥＮＧ　Ｘｉａｎ—ｊｕｎ　，ＬＩＵ　Ｄｏｎｇ—ｋｕｉ　

（１．１＇ｌｕｎａｎ　Ｂｉｏ￣ａＺ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｔｒｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１０１２７，ＰＲＣ；２，Ｈｕｎａｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｃｈａ，，＇ｇ，ｈａ　４１０００５，ＰＲＣ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ　ｔｏ　ｄｅｇｒａｄｅ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉｏｒｅｍｃｄｉａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｄｉｓ—　

ｐｏｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ　ｂｙ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｉｔ　ａｎｄ　ｍｏｓｔｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ａｅｒｏｂｉｃ，　

ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ｃｏｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｉｍ・　

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。

微生物在环境修复中的作用

环境修复是指通过各种手段恢复和改善受到破坏或污染的自然环境。这一过程在现代环境保护中扮演着至关重要的角色。而微生物在环境修复中的作用也日益被人们所认识和重视。

一、微生物在土壤修复中的作用

1.1 有机物降解

微生物在土壤修复中承担着有机物降解的重要任务。它们可以分解并降解有机污染物，如石油、重金属、农药等，并将其转化为无毒或少毒的物质。这种能力使得微生物成为土壤修复中不可或缺的一部分。

1.2 污染物转化

微生物不仅可以降解有机污染物，还可以转化无机污染物。例如，某些细菌可以将硫化物氧化为硫酸盐，从而减少了对土壤和水体的污染。微生物的这种功能促进了土壤修复的进行。

1.3 生物吸附

微生物通常会产生黏性物质，这种物质可以吸附住有害物质并固定在土壤中。这个过程称为生物吸附，它有效地将污染物从环境中去除。微生物通过这种方式发挥了对土壤修复的积极作用。

二、微生物在水体修复中的作用

2.1 溶解有机物 水体中常常存在着各种有机物，这些有机物来源于污水、农药、工业废水等。微生物可以将这些有机物降解为二氧化碳和水，从而减少水体的污染。微生物在水体修复中起到了至关重要的作用。

2.2 植物共生

在水体修复中，微生物可以与植物形成共生关系。植物通过其根系分泌物质，提供营养物质和氧气给微生物，而微生物则帮助植物吸收营养物质、稳定土壤等。这种共生关系促进了水体修复的进展。

2.3 维持水体平衡

微生物在水体修复中还能帮助维持水体的生态平衡。它们可以预防藻类过度生长、抑制有害细菌滋生等，从而保持水体的健康状态。

三、微生物在空气修复中的作用

3.1 空气污染物降解

微生物在空气修复中能够降解空气污染物，净化大气环境。例如，微生物可以分解有机废气中的有害物质，如苯、二甲苯等，降低空气污染的程度。

3.2 空气过滤

微生物可以用作空气过滤器的活性组分。通过其代谢作用，微生物能够吸附和分解空气中的有毒物质和异味物质，净化空气并改善室内环境。