馬永波
(遼寧省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證中心,遼寧 沈陽(yáng) 110000)
土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ),是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。近年來(lái),隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展,工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生活垃圾中的各種污染物流入土壤,導(dǎo)致土壤環(huán)境惡化。目前,我國(guó)被重金屬污染的土壤已經(jīng)成為重要的環(huán)境問(wèn)題之一,其不僅影響農(nóng)作物的產(chǎn)量,也會(huì)直接威脅到居民的身體健康。目前,微生物技術(shù)不斷發(fā)展,采用微生物技術(shù)優(yōu)化土壤重金屬污染是合理控制重金屬污染問(wèn)題的基礎(chǔ),也是保證土壤正確修復(fù)的關(guān)鍵。
在人類生命所必需的物質(zhì)和元素中包括不少重金屬,但當(dāng)環(huán)境中濃度過(guò)高時(shí)就成了有毒物質(zhì),而微生物可以改變其在土壤環(huán)境中的化學(xué)行為,對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化、移動(dòng)及固定,進(jìn)而更好的達(dá)到生物修復(fù)的目的。生物吸附和生物轉(zhuǎn)化屬于微生物的修復(fù)原理。
細(xì)胞壁使整個(gè)細(xì)菌表面表現(xiàn)出陰離子的特性,通過(guò)細(xì)菌細(xì)胞中部分陰離子作用來(lái)增加吸附金屬離子。此外,細(xì)胞壁中的分子結(jié)構(gòu)使細(xì)胞表面的金屬螯合,細(xì)菌通過(guò)細(xì)胞表面的絡(luò)合作用抑制部分重金屬物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的敏感部位。
生物轉(zhuǎn)化的主要作用機(jī)理是生物還原、氧化,甲基化和去甲基及有機(jī)物的絡(luò)合配位和重金屬的溶解轉(zhuǎn)化來(lái)降解重金屬,改變其毒性,從而形成解毒機(jī)制。
微生物的類型決定對(duì)重金屬污染的耐性,類型不同耐性不同,一般順序?yàn)?,放線菌<細(xì)菌<真菌。微生物具有的高效降解活性可就地凈化土壤環(huán)境,其特殊的去毒作用已被用于土壤生物的改造和改良,但微生物修復(fù)易受到水分、溫度、氧氣及pH等多種環(huán)境因素影響,微生物的活性受到影響,將會(huì)直接影響土壤修復(fù)效果。微生物修復(fù)技術(shù)是指通過(guò)微生物的代謝功能來(lái)吸收、富集和減少溶解沉積水中的污染因子,微生物不能直接降解重金屬,一般多以輔助其他技術(shù)存在。
微生物修復(fù)技術(shù)可充分發(fā)揮微生物代謝活動(dòng)的活性菌優(yōu)勢(shì),減少土壤重金屬濃度及毒性,使其處于無(wú)害狀態(tài),進(jìn)而修復(fù)土壤重金屬污染。微生物修復(fù)技術(shù)的環(huán)保性強(qiáng),成本低,二次污染的概率很低。
微生物的種類多種多樣,類似于藍(lán)細(xì)菌等其他微生物,在代謝過(guò)程中產(chǎn)生大量物質(zhì)(多糖和糖蛋白等),其產(chǎn)生的物質(zhì)與土壤環(huán)境中存在的重金屬離子結(jié)合形成絡(luò)合物,吸附土壤中的重金屬,且該絡(luò)合物毒性較低或不存在毒性。此外,該絡(luò)合物還可吸附土壤環(huán)境中存在的其他重金屬物質(zhì),同時(shí)起到修復(fù)土壤的作用。
不少經(jīng)過(guò)重金屬還原的物質(zhì),毒性降低,減輕土壤環(huán)境的危害。微生物修復(fù)技術(shù)可充分利用其微生物的還原特性使土壤中重金屬物質(zhì)的毒性降低,甚至部分有機(jī)物可起到促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用。
在土壤環(huán)境的修復(fù)過(guò)程中,可利用部分微生物誘導(dǎo)成礦的能力固定住土壤環(huán)境中的重金屬物質(zhì),將碳酸鹽等物質(zhì)誘導(dǎo)成沉淀,進(jìn)而達(dá)到重金屬的降解。
土壤是巨大的微生物資源庫(kù),其中含有大量可利用資源。微生物數(shù)量大,體積小,且能夠同時(shí)處理多種重金屬;生長(zhǎng)速度快,修復(fù)成本低,與植物聯(lián)合修復(fù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì);強(qiáng)吸附能力,且在修復(fù)過(guò)程中無(wú)需添加化學(xué)物質(zhì),減少再次污染的可能。
一般選取強(qiáng)降解和強(qiáng)吸附性的微生物,且須在特定的條件下(溫度、pH適宜)才能發(fā)揮最大作用。但事實(shí)是,自然環(huán)境的條件很難達(dá)到試驗(yàn)條件,微生物的降解和吸附能力會(huì)受到影響,修復(fù)效果無(wú)法完全符合實(shí)驗(yàn)預(yù)期。因此,在進(jìn)行全面使用微生物修復(fù)技術(shù)前需進(jìn)行大批量的田間試驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證,這嚴(yán)重影響了微生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)程。
微生物修復(fù)技術(shù)是控制土壤污染問(wèn)題的基礎(chǔ),也是目前進(jìn)行土壤修復(fù)的新興技術(shù),具有較好的生態(tài)效益。在普遍土壤受到污染的環(huán)境下,采用微生物修復(fù)技術(shù)不僅能加快植物生長(zhǎng),提高作物產(chǎn)量及重金屬的吸收率,而且能夠降解土壤中的重金屬,減輕對(duì)土壤的危害。因此,在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中,將微生物修復(fù)與其他方式相結(jié)合,揚(yáng)長(zhǎng)避短,利用微生物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),將其優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致,可以更好地提高土壤修復(fù)效果。