生物鈍化技術修復重金屬污染土壤的研究進展.pdf

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1、生物鈍化技術修復重金屬污染土壤的研究進展劉小飛杭穎(江蘇省丹陽市環(huán)境監(jiān)測站，江蘇鎮(zhèn)江212300)摘要：本文闡述了目前重金屬污染土壤的治理現(xiàn)狀和微生物鈍化法修復污染土壤的內在機理，此法深度治理重金屬污染土壤具有潛在的應用前景。關鍵詞：重金屬；微生物；土壤；鈍化修復隨著我國工業(yè)化進程的加快，大量有毒重金屬離子未經處理直接排放到土壤和水體中，造成了嚴重的重金屬污染土壤問題，這不但直接導致土壤的生產力下降造成作物減產，而且通過生物富集作用危害人類健康。我國的土壤重金屬污染的情形顯現(xiàn)了廣泛和持久的典型特質，修復和再生重金屬污染土壤

2、的問題刻不容緩。1土壤重金屬污染治理現(xiàn)狀重金屬污染土壤的治理方法分為兩類：一是將污染物清除，即將污染物從一個地方轉移至另一地方；二是將污染物鈍化，即從可溶態(tài)或可交換態(tài)轉變?yōu)殡y溶態(tài)，有效減少污染物在土壤中的遷移性和生物可利用性??，F(xiàn)有的土壤修復技術包括換土法、化學修復、生物鈍化、電修復和熱修復等方法。其中生物鈍化技術將土壤中的細菌及真菌通過生物吸附固定、溶解、氧化還原等降低重金屬的可交換態(tài)，具有不存在二次污染，對土壤破壞小等優(yōu)點口-。因此對重金屬污染土壤進行生物鈍化修復，降低其中的重金屬的含量，從而減少其在農作物中的累積，無

3、論對于改善土壤本身種植能力，還是提高人類自身健康均具有重大的科學研究意義和實用價值。2土壤重金屬污染微生物鈍化的原理重金屬原位鈍化技術是指向污染土壤中適量加入特定的活性物質(又稱為鈍化修復劑)，達到減少重金屬在土壤中的活性含量或改變重金屬離子的氧化還原價態(tài)的目標，因而能夠高效的減少重金屬離子的遷移性、毒性及生物有效性。1。采用微生物進行鈍化修復是一種環(huán)境友好型的治理技術。該技術是指利用微生物菌體及其分泌產物將重金屬進行價態(tài)轉化、固化、富集、轉移而恢復土壤生態(tài)機制的流程。微生物自身的細胞表層帶有電荷，可以通過靜電作用吸附重金

4、屬離子，在攝取氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素進行代謝過程時，可以將重金屬離子進一步富集于細胞的表層或者內層。土壤中存在的微生物本身和其代謝產物對重金屬離子具有良好的吸附作用和轉化機制。微生物本身對重金屬離子具有吸附結合力，使得毒性離子直接沉積于細胞表層或細胞基質，甚至直接將毒性離子螯合在生物體中的多聚物上H，。微生物對重金屬的生物鈍化機制主要存在胞外絡合、胞外沉淀和胞內積累這3種類型。(1)胞外絡合機制。特定的微生物種類可以產生胞外聚合物，由多糖、蛋白質、少量的脂類、核酸等構成，具有大量的陰離子基團，能與重金屬離子結合。部分菌種細胞

5、壁含有負電離子導致整個細菌表層呈現(xiàn)陰離子環(huán)境，進一步通過其細胞中的多聚物(均聚物或雜聚物)上的羰基或磷?；?一C=0、一PO，H，)陰離子團的靜電作用增強對有毒離子的吸附能力。構成微生物細胞壁的分子，其結構也具有活性，通過與重金屬離子間相互螯合作用沉降在細胞表層。此外，微生物可以通過細胞表層的蛋白質分子的絡合機制而抑制特定的重金屬離子滲析進入細胞體內敏感區(qū)位，而對于微生物化學反應需要的金屬離子則可以通過細胞壁運輸?shù)皆|中特定位點。真菌對重金屬離子的吸附形式可以分為2種：一種是細胞壁上的琉基、羧基、羥基等活性官能團(一S

6、H、一C00H、—oH)與重金屬離子結合(如離子交換、配位結合或絡合等)后形成大分子進而實現(xiàn)吸收的目標；二是通過物理性吸附作用或形成無機難溶化合物而將重金屬離子污染源沉降于細胞壁表面。細胞本身經過螯合反應吸附重金屬離子的機制與真菌細胞壁結構密切有關，例如細胞壁中分子孔狀構造促使活性化學配位結構在細胞表層有序排列，使其容易和金屬離子相互結合。此外，細胞壁上的多糖分子含有氨基、羧基、羥基、醛基以及硫酸根(一NH：、一COOH、—oH、一CHO、SO。卜)等活性基團，這些官能團與重金屬離子間容易形成較強的絡合作用¨1。(2)胞外

7、沉淀機制。特定種類的微生物(如動膠菌、藍細菌、硫酸鹽還原菌以及某些藻類)，可以在細胞外產生含有大量陰離子基團的聚合物，并進一步與重金屬離子形成絡合物。某些微生物產生的代謝產物，如草酸則與金屬形成不溶性草酸鹽沉淀甌“。(3)胞內積累機制。某些微生物可對重金屬產生生物轉化作用，其主要反應機理是微生物本身通過氧化還原反應、甲基化反應和脫甲基化反應改變重金屬離子價態(tài)，降低其毒性作用，因麗產生了某些微生物對特定重金屬離子的解毒作用。重金屬離子經過滲析作用進入細胞體內后，由于“區(qū)域化作用”分布在細胞體內的不同區(qū)域，在細胞內對有毒金屬離

8、子形成相對封閉的環(huán)境，或直接將其轉變?yōu)榈投镜膬r態(tài)。如真核微生物如藻類、酵母和真菌等，其體內某些蛋白質可以作為特定的容器，裝載重金屬離子并進一步將其轉化成低毒分子。真菌通過累積作用，將鈷、錳重金屬化合物聚集在特殊的細胞器中，形成微小的“氣囊體”，進一步轉化為離子狀態(tài)或與多聚磷酸鹽相互結合。生物鈍化技術的特