關(guān)鍵詞土壤污染；重金屬；微生物修復(fù)；聯(lián)合修復(fù)中圖分類號X53文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 0517-6611（2025）14-0016-06doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2025.14.003

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Research Progress in Microbial Remediation of Mine Soil Contaminated with Heavy Metals

LIU Bao-yong，ZHAOShuo，CHENXietal（ColegeofEnviromentalSenceandEngineering，LiaonngTehnicalUnivesityui， Liaoning 123000）

AbstractMiningactivitieshaveldtosoilontaminationwitheavmetals，ichisoneoftheseriousenvironmentalproblemstodaySince heavymetalelementstndocculatedlieoantinesoil，ermedatioisryhallngingMcrobalmediatiotolog， withitschractestt，fetyot，dseofatiosacteducheoearifingth of microbialremediatioofheavymetalsisucialforteremediatioofinesoilBasedonliteratureanalysis，tispaperfocussthead sorption，encent，ndrasfoationofaetalsbycooganss，evealsthhansmoficobalrmdiationofaeals. Onthebasisofistigseahsults，eraljntmediatiotolosntedoicooganssaresumardndb freediationthologinpacticalaposrepropodInditioelevantsugestiosreutfardfortheyotsi tions，andteicaltsficoalrmdiatioofaetals，haveertaipracticalcaceforthfuturecald ation of mine soil contaminated with heavy metals.

KeywordsSoil pollution;Heavy metals;Microbial remediation;Joint remediation

在我國能源消耗持續(xù)增長的趨勢下，采礦業(yè)作為主要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)建設(shè)中占據(jù)重要地位。然而，大面積礦山開采造成的土壤重金屬污染問題逐漸凸顯，礦山開采產(chǎn)生的大量廢液、殘渣等有毒物質(zhì)經(jīng)雨水沖刷、淋濾后，極易滲透進(jìn)入土壤，不僅對當(dāng)?shù)丶爸苓叚h(huán)境造成較大影響，也威脅著人類生存與社會發(fā)展[1]，礦山污染地生態(tài)修復(fù)成為可持續(xù)發(fā)展過程中亟待解決的重要任務(wù)。礦區(qū)是污染物元素的主要集中地帶，通常認(rèn)為采礦是造成周邊環(huán)境重金屬污染的主要原因。大力開采礦物會產(chǎn)生大量廢礦和尾礦，尾礦是采礦過程中分離過程中留下的物質(zhì)，由于尺寸大、密度大而沉降在底部，隨著礦山開采活動的增加，重金屬經(jīng)過溶解、沉淀、聚集在土壤中不斷積累，極易造成污染[2]。Li等[3]對我國72個礦區(qū)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)采礦區(qū)周邊的土壤及尾礦區(qū)中 As，Cd，Cr 等重金屬含量均高于GB15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》限值，且污染元素易積累與潛伏[4，傳統(tǒng)的治理手段已難達(dá)到預(yù)期要求。

礦區(qū)土壤中過量的重金屬會對周邊植物產(chǎn)生毒害，改變其生理特征;通過植物富集固定后經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體后[5]，會造成不可逆的健康危害；嚴(yán)重威脅土壤酶活性及土壤動物的生存繁衍。礦區(qū)土壤重金屬污染潛在危害極大，其程度已超出自然修復(fù)能力，治理工作刻不容緩，

當(dāng)前，微生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)成為國內(nèi)外研究的熱點。微生物可以改變有害元素在環(huán)境中的存在形式，且容易接種、對金屬具有耐受性。掌握其作用機(jī)理，可直接或間接修復(fù)重金屬污染。提取使用礦區(qū)土壤原生或人工培養(yǎng)的微生物，通過新陳代謝、氧化還原、吸附、沉淀等作用去除礦區(qū)土壤中的污染物及固定重金屬，可實現(xiàn)土壤改良[6，從而降低重金屬的含量、減輕對周邊居民及生物的威脅。

1微生物修復(fù)技術(shù)的基本原理

1.1微生物與重金屬代謝互動的途徑微生物代謝途徑是指微生物在生長和繁殖過程中，將攝入的底物轉(zhuǎn)化為能量、生物大分子和其他所需物質(zhì)的一系列生化反應(yīng)。微生物與重金屬的互動主要通過微生物的代謝途徑來實現(xiàn)重金屬的修復(fù)，主要包括吸附與富集、還原與氧化、沉淀與固定、甲基化、揮發(fā)、生物降解等途徑[7（圖1）。吸附與富集是指微生物細(xì)胞壁上的多種官能團(tuán)（如羥基、羧基、磷酰基）吸附帶正電的重金屬離子的過程；還原與氧化是指某些微生物能夠通過其代謝過程還原或氧化重金屬的過程；沉淀與固定是指微生物通過產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)將重金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶性固體，使其固定在土壤或水體中的過程；甲基化是指某些微生物能夠?qū)⒅亟饘匐x子甲基化，生成有機(jī)甲基化重金屬，使其更為穩(wěn)定、毒性降低；揮發(fā)是指一些微生物可以通過代謝作用促進(jìn)重金屬的揮發(fā)，將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)形式從土壤或水體中去除的過程；生物降解是指某些微生物可以通過產(chǎn)生特定的代謝產(chǎn)物來穩(wěn)定金屬并降低其生物有效性的過程。這些途徑通常不是孤立的，而是相互作用和協(xié)同工作的。微生物修復(fù)礦山重金屬污染土壤是一種環(huán)境友好的方法，因為它利用了微生物的天然能力，不需要引入化學(xué)物質(zhì)，對環(huán)境的影響較小。

1.2微生物修復(fù)重金屬的機(jī)制生物吸附、生物轉(zhuǎn)化和生物沉淀是微生物在重金屬污染修復(fù)中的三種主要機(jī)制。這些機(jī)制通過不同的生物化學(xué)過程、協(xié)同作用，共同促進(jìn)重金屬的去除（圖2）。

1.2.1生物吸附。生物吸附是一個物理化學(xué)過程，通過靜電、化合共價吸引力作用使物質(zhì)吸附在生物體表面及內(nèi)部[8]。生物吸附對重金屬污染修復(fù)能起到很好的效果，孫立群通過富集培養(yǎng)技術(shù)對鐵尾礦樣品進(jìn)行培養(yǎng)后，獲得了能夠耐受重金屬的卷枝毛霉菌種、棘孢木霉菌種及被孢霉菌3種菌種，使固定Pd、Mn和 Z_n 的效率依次達(dá)到 74.98% 、85.29% 和 79.41% 。生物富集指利用微生物新陳代謝、細(xì)胞內(nèi)酶等通過主動運輸，把污染物質(zhì)輸送到細(xì)胞體內(nèi)部并固定的過程。其中，微生物細(xì)胞內(nèi)金屬硫蛋白（MT）具有很強(qiáng)的重金屬親合性，使金屬離子通過“生物膜”富集在細(xì)胞內(nèi)并抑制其毒性[1o]，但個別金屬（如Cd、Pb）大量積累會對微生物產(chǎn)生有害影響，損害細(xì)胞膜并破壞DNA結(jié)構(gòu)。生物膜是一種具有吸附重金屬離子的動態(tài)結(jié)構(gòu)體，影響微生物吸附、生長、脫落等。由于生物膜基質(zhì)富含陰離子化學(xué)基團(tuán)，大量金屬陽離子極易與附帶有陰離子的微生物發(fā)生反應(yīng)，吸附富集在微生物表面，有時可進(jìn)入內(nèi)部\"，但在膜的特定部位，會因微環(huán)境（即物理化學(xué)條件）的差異導(dǎo)致金屬以氧化物、硫化物等不同形式沉淀物沉積[12]。吸附的作用途徑分為兩種，一是作為吸附劑將所處環(huán)境中的重金屬污染物吸附固定，降低活性，減少污染程度；二是細(xì)胞中存在的表面活性劑或乳化劑性質(zhì)，能夠增強(qiáng)處于污染物中的生物利用程度[13]。根據(jù)吸附方式的不同分為三類：胞外吸附、細(xì)胞表面吸附與胞內(nèi)積累[14]

1.2.1.1胞外吸附。胞外吸附主要指微生物通過自身分泌大分子有機(jī)物質(zhì)如多糖、蛋白質(zhì)、核酸等形成胞外聚合物（EPS）與重金屬離子進(jìn)行結(jié)合固定或生成絡(luò)合物沉積，EPS不僅作為保護(hù)層阻擋重金屬，還能促進(jìn)土壤團(tuán)聚、改善土壤結(jié)構(gòu)[15]。研究發(fā)現(xiàn)，EPS 可以很快地吸附 M²⁺ ） Pb²⁺ 和 Cu²⁺ ，且對Pb的固定作用較強(qiáng)，EPS還能作為鐵載體與金屬反應(yīng)生成絡(luò)合物。在不同的外界條件下EPS吸附特性存在差異，洪晨等[]以土壤芽孢桿菌為試驗菌種，根據(jù)胞外聚合物各層與細(xì)菌菌體結(jié)合的緊密程度的不同，發(fā)現(xiàn)各層EPS在不同溫度 ??pH 條件下對 Pb²⁺ 的吸附量存在差異，其中松散附著層（LB-EPS）能將更多的 Pb²⁺ 吸附在其表面。

1.2.1.2細(xì)胞表面吸附。細(xì)胞表面吸附是微生物細(xì)胞壁、莢膜等與金屬離子之間物理化學(xué)作用的結(jié)果，細(xì)胞壁含有多糖、蛋白質(zhì)、多肽、植物螯合素、葡聚糖等物質(zhì)并展示在細(xì)胞表面，其中富含羧基、氨基等官能團(tuán)，能與金屬離子結(jié)合并在細(xì)胞表面形成沉淀。賈春云[7]研究發(fā)現(xiàn)，氧化亞鐵硫桿菌、草分枝桿菌2種微生物通過細(xì)胞表面的O—H或N—H、C=0 等有機(jī)基團(tuán)，能對礦物表面的Fe Ω_{cu，Pb，Zn，S} 元素發(fā)生化學(xué)吸附并結(jié)合到細(xì)胞表面。Rodriguez-Sanchez等[18]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞壁的羧基和磷酸陰離子能與金屬發(fā)生反應(yīng)，使其易吸附結(jié)合到細(xì)菌的表面。

1.2.1.3胞內(nèi)積累。胞內(nèi)積累是指微生物細(xì)胞內(nèi)積累并固定金屬的過程。例如，惡臭假單胞菌能積累大量的Cd，顯著降低土壤中的Cd含量，減輕土壤Cd污染[19]。胞內(nèi)吸附是一個漸進(jìn)過程，細(xì)胞結(jié)構(gòu)及外界環(huán)境會影響積累效果，王亞雄等[20]研究表明，類產(chǎn)堿假單胞菌和騰黃微球菌對Cu²⁺ 和 Pb²⁺ 先進(jìn)行細(xì)胞表面絡(luò)合，當(dāng)吸附量達(dá)到總吸附量的75% 時，再緩慢地進(jìn)行胞內(nèi)吸附固定。Sun等[21]研究耐鉈真菌對Ti的生物吸附與富積時發(fā)現(xiàn)，Ti在不同細(xì)胞結(jié)構(gòu)的積累量為細(xì)胞質(zhì) gt; 胞壁。大多數(shù)鉈（高達(dá) 79% ）在細(xì)胞質(zhì)中被發(fā)現(xiàn)，表明該真菌在水體鉈污染凈化中具有適用性。delCar-menVargas-Garcia等[22]研究茄腐鐮刀菌和產(chǎn)黃青霉菌對Cd²⁺，Cr³⁺，Ni²⁺，1 Pb²⁺ 和 Zn²⁺ 的吸附特性時發(fā)現(xiàn)，胞內(nèi)積累是其主要的去除機(jī)制，但對 Ni²⁺ 而言，胞外吸附是其主要方式。胞內(nèi)積累是一種毒物代謝動力學(xué)過程，影響微生物對污染物的敏感性。當(dāng)體內(nèi)污染物超過一定濃度，抵抗性就失效。

綜上所述，生物吸附能有效去除土壤重金屬，且為主要方式，但吸附能力隨微生物種類不同有很大差異，而目前研究多基于單菌種，復(fù)合菌種生物吸附的研究還鮮有報道。因此，針對礦山復(fù)雜重金屬污染土壤的修復(fù)，需考慮菌種的選擇。外界條件不僅影響微生物吸附能力，還對其活性產(chǎn)生影響[23]。此外，重金屬的毒性對微生物的危害程度取決于不同種微生物對重金屬的生物利用度和吸收劑量，因此，需對微生物本身生理機(jī)制進(jìn)行更深層研究，以明確其重金屬去除能力。

1.2.2生物轉(zhuǎn)化。微生物對重金屬的轉(zhuǎn)化主要通過微生物氧化還原反應(yīng)、甲基化和硝化作用等，將重金屬離子轉(zhuǎn)化為低毒或無毒性化合物[24-25]。孫平平等[26]篩選鐵氧化菌，通過呼吸作用將 Fe²⁺ 氧化為 Fe³⁺ ，得到無定型的羥基氧化鐵（FeOOH），生物合成 β-FeOOH ，固定含 Mn（I） 的廢水。Losi等[27]利用硒的甲基化作用，加速喜硒原位生物甲基化并使其揮發(fā)，使水庫里硒類沉積物的毒性降低。

在土壤重金屬污染方面，微生物亦能轉(zhuǎn)化。Gupta 等[28]發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)堿桿菌能隔離 60% 的汞，有 5% 的汞被揮發(fā)，分離的汞離子轉(zhuǎn)化為 Hg₂Cl₂ 。微生物能在汞還原酶的作用下將高價汞（ Hg²⁺ ）還原為非活性的低價汞，因非活性的汞易揮發(fā)，間接降低土壤中的汞含量。對于 ΔPb 的轉(zhuǎn)化，曾遠(yuǎn)[29]研究發(fā)現(xiàn)，特異性細(xì)菌能將Pb 轉(zhuǎn)化為PbS和 Pb₅（PO₄）₃Cl ，加速不溶性鉛的溶解，并通過自身吸附鉛離子。楊明等[30]對厭氧微生物作用下砷的形態(tài)轉(zhuǎn)化研究表明，在微生物還原作用下砷發(fā)生了活化-釋放-固定過程，土壤中砷從溶解態(tài)、吸附態(tài)及鐵氧化物結(jié)合態(tài)逐漸被轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的硫化物結(jié)合態(tài)。蘇世鳴等[31篩選對砷具有強(qiáng)還原能力的微生物菌株，在加入穩(wěn)定劑后，土壤固相吸附態(tài)碑還原為三價，增加土壤溶液中砷易淋洗態(tài)的含量并最終回收，使砷污染土壤中砷的移除率超過 31.3% 。甲基化與去甲基化是多種金屬、非金屬元素參與生物地球化學(xué)循環(huán)的重要遷移轉(zhuǎn)化過程，對某些元素而言，甲基化能夠降低其毒性[32]，桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬和假單胞菌屬可將 Hg（II） 生物甲基化為氣態(tài)甲基汞。在受污染的表層土壤中，硒被生物甲基化為揮發(fā)性二甲基硒，砷被生物甲基化為氣態(tài)砷化氫，鉛被生物甲基化為二甲基鉛[33]。Visoottiviseth等[34]篩選的 Penicillium sp.RRMT2-401青霉菌，利用對碑甲基化作用，在培養(yǎng)5d后對砷的最大揮發(fā)量達(dá)43.94μg

通過轉(zhuǎn)變化合物的方式能去除土壤重金屬污染，而微生物對重金屬的氧化還原途徑比較復(fù)雜，還需深入研究菌種對環(huán)境中重金屬的轉(zhuǎn)化作用機(jī)理[35]。重金屬的轉(zhuǎn)化容易引起二次污染，如汞形成蒸氣造成大氣污染，通過降雨，能被運送到無污染的地區(qū)再次沉淀，且部分甲基化如砷元素的中間產(chǎn)物被認(rèn)為比原先形式的毒性更強(qiáng)[3]，很大程度限制了微生物修復(fù)。

1.2.3生物沉淀。生物沉淀是指微生物通過代謝活動產(chǎn)生特定的有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)，這些物質(zhì)能夠與重金屬離子形成不溶性的沉淀物，從而固定重金屬。主要有3種作用方式：胞外絡(luò)合作用、胞外沉淀作用以及胞內(nèi)積累。在這一方法中，特定的微生物如某些細(xì)菌、真菌和藻類可以通過其細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或外源多糖產(chǎn)生的膠體物質(zhì)，與土壤中的重金屬離子形成穩(wěn)定的化學(xué)或物理鍵合，從而減少其在土壤中的流動性和生物有效性[37]。許曉靜[38]研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)細(xì)菌、動膠菌等在土壤中產(chǎn)生大量的多糖、蛋白質(zhì)等物質(zhì)與土壤中的重金屬形成絡(luò)合物，從而降低土壤中重金屬含量，達(dá)到修復(fù)土壤的目的。例如，硫酸鹽還原菌可以通過還原硫酸鹽生成硫化物，與重金屬形成硫化物沉淀[39]。生物沉淀通常是一個緩慢的過程，但它能夠?qū)⒅亟饘匍L期固定在沉淀物中，減少其再溶解和遷移的風(fēng)險。

2礦山重金屬污染土壤的微生物修復(fù)進(jìn)展

微生物修復(fù)技術(shù)可在礦山廢棄地進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)，成本低，由于是自然強(qiáng)化的過程所以對環(huán)境負(fù)擔(dān)小，能較大限度地降低污染物濃度，在廢棄地土壤基質(zhì)的改良上已經(jīng)有了初步的成效，具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，礦山生態(tài)的微生物修復(fù)條件苛刻，改良周期較長，特定微生物一般只能對單一污染物進(jìn)行解毒，微生物的選擇容易受到環(huán)境條件限制，不適用于大范圍的污染治理。目前，礦山地區(qū)常用的微生物修復(fù)技術(shù)主要有菌根共生聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、化學(xué)-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、電動-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、生物炭-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等。

2.1 菌根共生聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

2.1.1微生物施用及接種。植物可通過植物積累、植物提取和植物揮發(fā)等方式對土壤中的重金屬進(jìn)行清除[40]，但土壤中的重金屬通常為不溶性物質(zhì)，無法被植物根系吸收，且植物修復(fù)的效率還受到生物量、生物有效性等多重因素影響[41]。目前，已有部分研究證明，利用微生物-植物聯(lián)合作用對重金屬污染土壤的修復(fù)效果優(yōu)于單一修復(fù)。孫楠4研究發(fā)現(xiàn)，單接種和雙接種處理均能有效提升植物Pb、Cd富集能力，且雙接種處理效果優(yōu)于單接種。Lu等[43]在對脫落酸（ABA）分解代謝細(xì)菌提高植物重金屬積累的研究中發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌接種后顯著提高了 Cd，Zn 和Ni相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白的表達(dá)；通過ABA介導(dǎo)的HM轉(zhuǎn)運體相關(guān)機(jī)制增加植物中 和Ni的積累。Mesa-marin等44在鹽角草的盆栽試驗中發(fā)現(xiàn)，接種分枝鏈球菌能使大量重金屬集中在根部（達(dá)到 200mg/kg As ，且由于植物生物量的增加，進(jìn)而強(qiáng)化植物修復(fù)潛力，從而實現(xiàn)更大的積累能力。

2.1.2菌根共生。菌根指特定真菌侵入幼苗的表皮層中，繁衍出來的菌絲與植物的根系相互作用的共生聯(lián)合體。根據(jù)形態(tài)和解剖學(xué)的特征，把菌根分為外生菌根（ectomycorrhi-zae）和內(nèi)生菌根（endomycorrhiza）兩大類。內(nèi)生菌根是指真菌的菌絲體存在并伸入于根系的皮層薄壁細(xì)胞內(nèi)，并且在其內(nèi)部繁殖而形成的菌根。如叢枝菌根真菌（AMF），這種菌根以聯(lián)合形式存在于 85% 的植物科中，還能與超過 80% 的陸生植物種類寄生形成共生體[45]，在礦業(yè)廢棄地中內(nèi)生真菌能侵染約 90% 的植被[46]。Zhou等[47]研究發(fā)現(xiàn)，不同的AMF物種能同時在同一根系上定居，彼此擁有不同的活躍微生物群。細(xì)菌也能定殖在植物的根上，在菌根菌絲網(wǎng)絡(luò)中形成復(fù)雜的植物-AMF-細(xì)菌共生體。以菌根共生形式，對降低土壤重金屬濃度、降解有機(jī)化學(xué)污染物等有重要作用[48]。菌根的存在擴(kuò)大了根系吸收面，菌絲體不僅向根周土壤擴(kuò)展，而且增加了植物原根毛吸收的水平范圍及深度，從而強(qiáng)化了植物根際元素的吸收轉(zhuǎn)化能力[49]，AMF接種被認(rèn)為是生物技術(shù)中可持續(xù)修復(fù)有害污染物的一個有前途的工具[50]。植物修復(fù)存在一定局限性，即無法處理根深處存在的重金屬。AMF通過“固持作用”使重金屬更好地聚集植物根部、菌絲等部位[51]。黃晶等[52]發(fā)現(xiàn)，接種AMF后的紫花苜蓿根部Cd，Zn 積累量顯著增加，且地上部分 Cd，Zn 的含量降低，表明AMF能促進(jìn)根際 Cd，Zn 在根部的固持。由于植被受到污染場地的異質(zhì)性和復(fù)雜性的干擾，高濃度的重金屬往往抑制植物和微生物的生長和發(fā)育[53]，而微生物能與植物形成共生體，調(diào)節(jié)植物激素，增強(qiáng)植物在土壤環(huán)境脅迫條件下的抗逆能力，不僅保護(hù)植物，減弱重金屬對植物的毒害，還間接提高植物在脅迫環(huán)境中的修復(fù)能力[54]，其中，AMF與植物根際促生菌（PGPR）可對植物的抗氧化系統(tǒng)或重金屬抗性基因表達(dá)產(chǎn)生較大影響。

外生菌根是真菌菌絲伸入根皮層隙細(xì)胞間隙形成菌絲網(wǎng)（哈氏網(wǎng)），同時在根表面蔓延形成具有類似根毛功能的菌絲套，形成共生關(guān)系，吸收養(yǎng)料和水分[55]。Chot等[56]發(fā)現(xiàn)，外生菌根（ECM）與植物共生能通過3種方式促進(jìn)植物生長并提高其對金屬脅迫的耐受性： ① 防止根直接暴露于有毒的王壤環(huán)境； ② 顯著提高植物的抗氧化活性和細(xì)胞內(nèi)金屬固定能力； ③ 調(diào)節(jié)植物對土壤中養(yǎng)分的吸收，提高其對金屬脅迫的耐受性。ECM共生可促進(jìn)金屬脅迫植物中土壤重金屬的積累。王美元[57]從不同Cd脅迫濃度與接種不同菌種的雙角度，探討了外生菌根對柳樹Cd耐受及富集能力的促進(jìn)作用，發(fā)現(xiàn)接種菌劑后能對柳樹幼苗有較好的保護(hù)作用，減輕Cd損害并促進(jìn)植株生長，同時改善根際土壤微環(huán)境。

目前，微生物輔助植物修復(fù)的潛力尚未完全發(fā)揮，鮮有關(guān)于大面積礦區(qū)微生物-植被重金屬土壤生態(tài)修復(fù)的研究報道，微生物雖能強(qiáng)化植株對重金屬的積累，但植物不適合人類和動物食用，因此利用農(nóng)作物進(jìn)行修復(fù)時需謹(jǐn)慎。

2.2化學(xué)-微生物聯(lián)合以微生物為核心的多種修復(fù)方法聯(lián)合使用，效果優(yōu)于單一微生物修復(fù)。如使用人工螯合劑、自然合劑等淋洗劑的微生物-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)[58]，在淋洗技術(shù)的基礎(chǔ)上聯(lián)合微生物，與土壤中的金屬反應(yīng)，使金屬在土壤里更好地溶出，并促進(jìn)其在土壤中遷移，但部分化學(xué)淋洗劑成本較高且不易保存，需謹(jǐn)慎選擇。杜蕾[59]采用化學(xué)淋洗與微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)對鉛鋅礦周圍重金屬污染進(jìn)行土壤修復(fù)，對化學(xué)淋洗后的土壤分別采用生物炭、熟石灰、微生物等進(jìn)行鈍化，發(fā)現(xiàn)化學(xué)淋洗后以微生物法聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的效果最佳。使土壤 70cm 深處 Pb，Cd，Cu 、Z_n 的含量與未處理土壤相比分別下降了 24.83% 、 10.52% 、5.26%.8.91% 。

2.3電動-微生物聯(lián)合電動修復(fù)技術(shù)是指通過在污染土壤施加直流電壓，使土壤中的污染物質(zhì)在電場作用下進(jìn)行電遷移、電滲流等過程[6]。在電場中，利用電動效應(yīng)強(qiáng)化生物的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，并使外添加物在土壤中運動，讓營養(yǎng)物質(zhì)與微生物能快速地輸送至污染區(qū)域以降解，在微生物的參與下實現(xiàn)污染土壤的清潔修復(fù)，具有污染小、修復(fù)快速、成本低廉的特點[61-62]。Fan等[63]在采用電動-微生物耦合技術(shù)處理石油污染土壤的過程中發(fā)現(xiàn)，烷烴在微生物降解與電化學(xué)氧化的雙重作用下，降解率明顯高于芳烴和膠質(zhì)瀝青質(zhì)。在重金屬污染方面，Lee等4研究發(fā)現(xiàn)，土壤中以弱結(jié)合形式存在的鈷和錳能被有效去除，最佳去除量達(dá) 71.6% 和 86.5% 。He等[65]利用硫氧化細(xì)菌與電動綜合修復(fù)相結(jié)合，提高污染土壤中銅的去除率。以細(xì)菌和腐殖質(zhì)為天然促進(jìn)劑，接種還原菌微桿菌28d后， Cr（VI） 的處理效率提高到 90.67% 。由此可見，以電動力-微生物的聯(lián)合修復(fù)去除重金屬的方法被認(rèn)為是可行的，具有很好的前景。

2.4生物炭-微生物聯(lián)合生物炭是生物質(zhì)限氧熱解得到的含碳豐富的固體物質(zhì)，在重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域研究也有重要價值[6]。生物炭作為一種固定劑誘導(dǎo)重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榕c有機(jī)質(zhì)、碳酸鹽或金屬氧化物相關(guān)的組分，后通過靜電作用、吸附作用等，減少土壤中重金屬含量[]。已有研究證明，利用微生物-生物炭聯(lián)合作用對重金屬污染土壤的修復(fù)效果優(yōu)于單一修復(fù)，楊跌等[68]在玉米地以多功能復(fù)合菌和雞糞生物炭對Ni和Cd污染土壤進(jìn)行修復(fù)，使土壤中有效態(tài)Ni和Cd的含量降低了 66.5% 和 53.8% ；玉米地上部的Ni和Cd含量分別降低了 69.4% 和 53.0% ，促進(jìn)了盆栽玉米幼苗的生長發(fā)育。郭雄飛[9]在 Cd，Cr，Cu，F(xiàn)e 和 Pb 重金屬污染土壤中發(fā)現(xiàn)，2種生物炭（普通、鐵改性）與AMF復(fù)合作用顯著降低了植被地上部莖葉各重金屬元素的含量，減少了重金屬向地上部的轉(zhuǎn)移。其中，鐵改性生物炭與AMF接種復(fù)合處理極大增加根系Cu和Fe含量。

3微生物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

3.1技術(shù)優(yōu)勢對比傳統(tǒng)修復(fù)方法包括工程修復(fù)和物理化學(xué)修復(fù)，這些方法通常能耗高、成本高，植物性修復(fù)成本較低，但修復(fù)周期較長[70]。微生物修復(fù)技術(shù)在污染土壤的修復(fù)中扮演著至關(guān)重要的角色。這一技術(shù)利用特定微生物的代謝能力，降解或轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，從而恢復(fù)土壤的健康狀態(tài)。微生物修復(fù)技術(shù)有降解有機(jī)污染物、改變重金屬的化學(xué)形態(tài)、促進(jìn)土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)及植物生長的作用。微生物修復(fù)可以有效減少土壤中有機(jī)污染物和重金屬的含量、恢復(fù)土壤的生產(chǎn)力和生態(tài)功能等，修復(fù)過程具有操作簡單、成本低、效率高等優(yōu)點。微生物修復(fù)技術(shù)對礦山重金屬污染土壤具有顯著的修復(fù)作用，同時帶來了良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。但是在實施微生物修復(fù)時，需要綜合考慮污染物的種類、土壤的特性、環(huán)境條件等因素，選擇合適的微生物和修復(fù)策略，以確保修復(fù)效果的最大化和資源的合理利用。

3.2面臨的挑戰(zhàn)微生物主要通過吸附與轉(zhuǎn)化作用去除礦區(qū)土壤中的重金屬污染物。相較于傳統(tǒng)的修復(fù)措施，微生物修復(fù)技術(shù)操作便捷。基于微生物修復(fù)的原理，該技術(shù)可應(yīng)用于礦山開采引發(fā)的土壤重金屬污染治理，降低土壤中重金屬的毒性，改善土壤質(zhì)量，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)。盡管微生物修復(fù)技術(shù)目前已取得一定進(jìn)展，卻仍面臨以下問題：

（1）多數(shù)微生物修復(fù)研究僅停留在實驗室階段，缺乏實際場地修復(fù)案例。由于現(xiàn)實礦山環(huán)境復(fù)雜，污染土壤規(guī)模龐大，微生物技術(shù)應(yīng)用有限。氣候波動、環(huán)境因素變化及原生土壤的異質(zhì)性，可能抑制微生物活性，降低修復(fù)效率。因此，未來的研究應(yīng)結(jié)合實際條件，加強(qiáng)室外自然環(huán)境研究。

（2）為了掌握微生物修復(fù)機(jī)制并篩選最佳種類，需要考慮重金屬對微生物的毒害性。當(dāng)多種重金屬復(fù)合污染時，要考慮特定重金屬的耐受性差異。雖然基因工程技術(shù)可以增強(qiáng)微生物的吸附或氧化還原能力、提高其耐受性，但該技術(shù)存在爭議。轉(zhuǎn)基因微生物的應(yīng)用可能破壞修復(fù)后的生態(tài)平衡，因此必須確保環(huán)境安全性。此外，微生物修復(fù)雖具有環(huán)保、低成本、操作簡便等優(yōu)點，但處理不當(dāng)可能產(chǎn)生污染氣體等次生污染物，增加礦區(qū)污染風(fēng)險。因此，在選擇微生物時應(yīng)慎重考慮其代謝去向，以防二次污染。

（3）單一微生物修復(fù)效率較低且修復(fù)周期較長，可以結(jié)合其他方法（如動物與微生物聯(lián)合修復(fù)），提高重金屬修復(fù)能力。未來，微生物與多種技術(shù)聯(lián)合修復(fù)將是重金屬污染土壤修復(fù)的重要趨勢，需根據(jù)具體污染情況選擇適宜的聯(lián)合修復(fù)方法。

4結(jié)語

微生物修復(fù)技術(shù)在礦山重金屬污染土壤治理中具有獨特優(yōu)勢和潛力。實踐表明，微生物與多種技術(shù)聯(lián)合修復(fù)的方式更適合礦山土壤重金屬修復(fù)，在環(huán)境修復(fù)和經(jīng)濟(jì)效益方面優(yōu)勢明顯，但是在修復(fù)過中仍存在諸多無法控制的問題，如微生物與重金屬相互作用、降解速度無法控制等。未來應(yīng)進(jìn)行跨學(xué)科合作，聯(lián)合其他領(lǐng)域?qū)＜夜餐鉀Q這些問題，如利用基因工程改造可以降解土壤中有機(jī)污染物的微生物、運用智能檢測與控制技術(shù)實時監(jiān)測污染濃度以及微生物活性等，實現(xiàn)修復(fù)過程的動態(tài)管理。加快礦區(qū)及周邊環(huán)境土壤重金屬的修復(fù)進(jìn)程，降低對人類和環(huán)境危害，是當(dāng)前亟待解決的主要環(huán)境問題之一。

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