摘要：硒作為特殊的微量元素，在人、動(dòng)物身上缺硒與硒中毒較少，土壤硒污染會(huì)產(chǎn)生較大影響，而傳統(tǒng)的污染整治經(jīng)濟(jì)投入大、效果低，難以滿足水土環(huán)境發(fā)展需求。伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，提出了生物修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)對(duì)水土環(huán)境硒污染修復(fù)效果理想，并且經(jīng)濟(jì)投入少，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水土環(huán)境;硒污染;生物修復(fù);技術(shù)研究

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）04-0-02

Abstract： As a special trace element， selenium lacks selenium and selenium poisoning in humans and animals， and soil selenium pollution will have a greater impact. However， the traditional pollution remediation economy has a large investment and low effect， and it is difficult to meet the needs of water and soil environment development. Along with the advancement of science and technology， bioremediation technology is proposed， which has an ideal effect on the repair of selenium pollution in water and soil environment， and has less economic investment， which is worthy of further promotion and application.

Key words： Soil and water environment; Selenium pollution; Bioremediation; Technical research

土壤作為自然環(huán)境重要組成要素，土壤圈位于水圈、大氣圈、巖石圈交接位置，起到連接無機(jī)界與有機(jī)界作用。由于環(huán)境的特殊性決定了土壤中的化學(xué)元素對(duì)人和動(dòng)物的影響，據(jù)調(diào)查顯示，土壤內(nèi)硒元素對(duì)人和動(dòng)物的健康都有著緊密聯(lián)系。

1 水土環(huán)境硒污染影響

人體所需硒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)源于食物，如：糧食、蔬菜等，動(dòng)物所需硒元素源于養(yǎng)料、牧草;這些食物是在水土環(huán)境下生長(zhǎng)的，硒元素來自于土壤。所以，土壤內(nèi)硒含量異常將會(huì)導(dǎo)致人和動(dòng)物感染地方性疾病。現(xiàn)如今，世界上的土壤硒含量達(dá)到上百mg/kg，該環(huán)節(jié)下生長(zhǎng)的事物身體、動(dòng)物機(jī)體是有毒的。硒中毒由于動(dòng)物種類而異，硒含量在11～15mg/kg養(yǎng)料喂給仔豬將引起硒中毒，每日的喂養(yǎng)含硒0.4mg/kg的養(yǎng)料給羊群，將引起羊群大量死亡;3～4mg/kg養(yǎng)料喂給雞群，引起雞群生長(zhǎng)不良。此外，硒含量較高會(huì)影響集體硫代謝，動(dòng)物感染疫病，進(jìn)而出現(xiàn)心臟微縮、肝硬化等。其實(shí)，國(guó)際上人硒中毒案例也不在少數(shù)，國(guó)外一些硒含量較高的區(qū)域?qū)е氯藗兾卸?，腸胃失調(diào)、皮炎、黃疸等。因此，加強(qiáng)硒毒性重視，硒化氫毒性高于硫化氫10倍以上。工業(yè)生產(chǎn)中排放的硒化氫、二氧化硒也會(huì)影響人們眼睛、消化系統(tǒng)、皮膚等。較早以前，人們食用高硒水土環(huán)境下的蔬菜發(fā)生了硒中毒，脫發(fā)、掉指甲、皮膚損壞。所以，土壤硒污染將給人們身體健康帶來威脅，目前怎樣進(jìn)行硒污染治理成為社會(huì)重要研究?jī)?nèi)容。

2 水土環(huán)境硒污染修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)

水土受到污染，尤其是重金屬、有機(jī)農(nóng)藥污染短期內(nèi)將難以徹底消除，并且經(jīng)濟(jì)投入較高。對(duì)此，我國(guó)一直致力于水土污染生物修復(fù)技術(shù)研究中，修復(fù)技術(shù)包含土壤生物——?jiǎng)又参?、微生物吸收、轉(zhuǎn)化土壤的污染物降低污染水平。廣義上的土壤生物修復(fù)技術(shù)是借助微生物作用分解水土內(nèi)有機(jī)污染物，成為無害的無機(jī)物。修復(fù)技術(shù)對(duì)植物生長(zhǎng)、土壤環(huán)境無影響，能夠保持水土物理、化學(xué)、生物性質(zhì)不變。同時(shí)，降解的污染物可以完全分解，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)為無害的無機(jī)物，無二次污染。該項(xiàng)技術(shù)操作簡(jiǎn)單，例如：建筑物或公路周圍無法挖掘與搬出的污染物，生物修復(fù)技術(shù)都可適用。經(jīng)濟(jì)投入少，處理費(fèi)用是熱處理費(fèi)用的三分之一。該種技術(shù)還具有應(yīng)用范圍廣的優(yōu)勢(shì)，適用于多種樂行的有機(jī)污染物，如：農(nóng)藥、除草劑、石油，不受水土面積影響全部適用。

3 土壤生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 植物修復(fù)

第一，植物修復(fù)。將存在的硒物質(zhì)搜集到地面上，借助甲基硒形式釋放到空氣中，如：二甲基硒、硒化氫、硫化二甲基硒等。經(jīng)過實(shí)踐證明，植物對(duì)硒的積累水平與發(fā)揮呈正比關(guān)系。植物硒揮發(fā)具有一定復(fù)雜性特點(diǎn)，硒揮發(fā)容易受到物理、化學(xué)、生物將影響，如：土壤濕度、溫度、硫酸鹽等。曾有學(xué)者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鹽草可以按照65mg/kg土壤·d的速度快速揮發(fā)掉硒。土壤內(nèi)含有硫酸鹽時(shí)，硒揮發(fā)速率達(dá)到25mgSe/kg土壤·d，也有研究提出，種植蔬菜的土層硒揮發(fā)能力高于其他土層，植物將硒吸收后逐漸到葉片使硒揮發(fā)。

第二，硒超積累植物修復(fù)。該項(xiàng)技術(shù)在土壤修復(fù)中占據(jù)重要地位，但這種植物較少，集中于雞冠羽毛、黃芪等植物。一些植物只可以吸收千分之幾量的硒，但通過超積累植物借助富硒土層積累達(dá)到1.5%千重的硒。雖然對(duì)植物影響較大，但不會(huì)產(chǎn)生消極影響。其他植物中，硒存在形式為SeO42-，非超積累植物吸收土壤內(nèi)無機(jī)硒后將其轉(zhuǎn)為有機(jī)態(tài)硒，存在于植物葉片或根莖，根莖之間還可能出現(xiàn)硒遷移現(xiàn)象。因?yàn)槲腚装彼岬募谆绊懳钊?，分化了硒積累植物受硒的毒害影響，因此，超積累植物對(duì)硒有著較強(qiáng)的耐受力，而非超積累植物中的硒存在于葉片微管組織內(nèi)，超積累植物存在于葉上皮和再生組織，例如：種子、花粉，所以，間隔影響和解毒機(jī)制不一。部分硒超積累植物會(huì)生成硫化合物的硒化合物，硒超積累植物吸收硒無需通過硫酸鹽，證明超積累植物具備特殊的硒轉(zhuǎn)運(yùn)行系統(tǒng)。一些硒超積累植物屬于藥食同源植物，例如：黃芪，通過硒超積累植物修復(fù)污染，開發(fā)富有硒的產(chǎn)品達(dá)到對(duì)硒的有效應(yīng)用。但目前，我國(guó)植物對(duì)硒超積累的機(jī)理處于發(fā)展階段，有待進(jìn)一步研究。

3.2 根際土壤微生物修復(fù)

隨著和微生物的聯(lián)合作用，植物修復(fù)硒污染土壤也會(huì)發(fā)揮作用，例如：植物枯死后的，掉落的葉片成為土壤微生物主要碳源與電子供體，讓微生物對(duì)土壤硒鹽展開生物還原，減少硒污染。據(jù)調(diào)查顯示，沒有作物的土壤硒含量是種植土壤的2倍，因此可以看出土壤硒污染控制有著重要影響。結(jié)合土壤內(nèi)微生物可以把非揮發(fā)的硒鹽轉(zhuǎn)為甲基態(tài)硒，實(shí)現(xiàn)土壤內(nèi)硒物質(zhì)的分解。此外，甲基態(tài)硒毒性低于無機(jī)硒。

4 水環(huán)境下硒污染修復(fù)技術(shù)

4.1 微生物還原修復(fù)

針對(duì)水體硒污染常見方法為硒酸鹽的異化呼吸。微生物能夠溶解SeO42-，還原為溶解性與生物應(yīng)用型低的Se0。異化呼吸時(shí)，微生物通過電子供體得到能量。SeO42-，異化呼吸還原的模式菌為革蘭氏陰性菌，具有可溶性的硒酸鹽還原酶系統(tǒng)弄SerABC。電子供體釋放的電子輸送至細(xì)胞色素，再傳輸給SerABC推動(dòng)SeO42-還原。隨后，經(jīng)過硫酸鹽通透系統(tǒng)穿越內(nèi)膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，被還原態(tài)的硫醇還原為Se0。

4.2 納米硒回收技術(shù)

一直以來，我國(guó)都在致力于該項(xiàng)技術(shù)研究中，該項(xiàng)技術(shù)有著較強(qiáng)的光導(dǎo)特點(diǎn)與半導(dǎo)體特點(diǎn)，主要應(yīng)用在整流器、太陽(yáng)能電池、靜電復(fù)印機(jī)中。采用物理化學(xué)方法研發(fā)不同形態(tài)的納米硒技術(shù)。生物還原法得到的納米硒和物理化學(xué)大的納米硒存在較大差別，有著經(jīng)濟(jì)投入少、有效環(huán)境保護(hù)的特點(diǎn)，值得進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用。生物納米硒因?yàn)榈鞍踪|(zhì)生產(chǎn)時(shí)揮發(fā)特殊性，因而我國(guó)加大了硒酸鹽還原菌制備硒納米材料研究中。

5 結(jié)語

總而言之，水土環(huán)境中硒污染治理中，生物修復(fù)技術(shù)有著較大發(fā)展空間，未來發(fā)展前景廣闊?，F(xiàn)階段，在超積累植物種質(zhì)與機(jī)理研究方面理論依據(jù)少，高硒水土修復(fù)和資源高值化應(yīng)用依靠于植物修復(fù)原理和技術(shù)研究。高效硒酸鹽還原菌在實(shí)際應(yīng)用中效果并不理想。濕地等硒鹽植物修復(fù)僅適用于硒荷載較少的水體內(nèi)，高負(fù)荷下植物承受力有限。在今后發(fā)展中，我國(guó)硒酸鹽生物修復(fù)技術(shù)有待深入研究。

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收稿日期：2018-12-10

作者簡(jiǎn)介：王曉東（1976-），男，漢族，本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樗牡刭|(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)。