微生物修復技術在治理土壤污染中的應用

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上微生物修復技術在治理土壤污染中的應用何笛（湖北大學 生命科學學院 生物科學 0129）摘要 近日，環(huán)保部和國土資源部聯合發(fā)布全國土壤污染狀況調查公報顯示，全國土壤總的點位超標率為16.1%，總體情況不容樂觀。本文簡述微生物修復技術在幾種類型的土壤污染中的應用。由于微生物修復技術具有費用低、易操作、沒有二次污染等優(yōu)點，也使其在治理環(huán)境污染方面具有廣闊的前景。關鍵詞 微生物修復技術；土壤污染；有機質；重金屬土壤是母質、氣候、生物和時間等因素共同作用下形成的自然體。從環(huán)境的角度看土壤不僅是一種自然資源，也是人類生存環(huán)境中的重要組成部分。在長期的生產過程中，人類對利用和改造土

2、壤的同時，也對其造成了一定程度的污染，特別是重金屬和有機物對土壤的污染。生物修復是指利用生物，特別是微生物的代謝活動來減少或清除環(huán)境污染中的化學污染物的過程。這種技術涉及生物催化進行的降解、去毒或積累作用，并可用于大面積環(huán)境污染的治理，按所采用的生物可分為微生物修復和植物修復。本文主要探討微生物修復在治理土壤污染中的應用。1.土壤環(huán)境現狀 當人類利用同土壤過度，超過了土壤的自然恢復力，便生了土壤侵蝕、沙化、肥力下降、有害物積累等污染問題?，F在世界可耕地面積約29.55億公頃，世界人均可耕地面積在逐年下降。全球沙漠化面積已達40多億公頃，并每年一600萬公頃的速度增加。據20世紀末的統計資料，我

3、國遭受污染的耕地約600 萬公頃，農藥污染面積1.3003公頃，遭受酸雨危害的耕地已達260公頃，建筑用地已達29.7公頃，超過計劃的7.4%，工業(yè)固體廢物堆存量59.2億噸，占地5.45公頃。可見，全球和我國都面臨土地資源在數量和質量上的危機。2.微生物修復技術在土壤修復中的應用2.1微生物修復在土壤非固體有機質污染中的應用2.1.1土壤石油污染的微生物修復 目前，中原油田因石油開采污染的土地高達2666.67公頃以上，而且每年新增加的污染土壤約133.33公頃。 微生物修復對石油污染地的修復方法通常采用兩種方法，一種是通過增加營養(yǎng)鹽以促使土著微生物的生長。土著微生物種群長時間暴露在特定的污

4、染化合物中時，某些亞種會形成有限的代謝能力以利用華講解污染物。當加入N、P等生長必須的營養(yǎng)物后，會加快這些微生物的代謝過程，促進微生物對污染物的降解。另一種是通過生物反應器培養(yǎng)，增加有益微生物的數量，然后再將這些微生物混合類群接種到污染低進行生長繁殖。 也可利用基因工程技術構建工程菌以清除石油，據報道，美國的研究者把4種假單胞菌的基因組入到同一個菌株細胞中，構建了一種有超常降解能力的超級細菌。這種細菌幾小時內能“吃掉”浮游中2/3的烴類，而自然細菌則需要一年多才能消除這些油污烴。 微生物對石油的降解實際是一種生物氧化作用，其主要代謝途徑有如下幾種：將石油烴分解為CO2和H2O；將石油烴轉化為生

5、命物質，如氨基酸、脂類等； 將石油烴轉化為其他物質，如各種醇、酚等。微生物對石油烴的代謝還需依靠其細胞壁表明的一種由糖脂組成的特殊吸收系統。該系統可以使石油烴類化合物充分乳化，然后被吸收和利用。2.2.2土壤農藥、化肥污染的微生物修復 一種化學物質，不管是短期的還是持久的、遷移的還是穩(wěn)定的、活性的貨非活性的，其環(huán)境行為很大程度上都取決于微生物的代謝作用，因此，微生物對農藥的降解作用是影響農藥在土壤中作用和行為的重要因素。微生物群體在土壤中組成一種生物化學絡合系統，這個系統能產生降解大量農藥的特殊酶。微生物能使DDT脫氯變?yōu)镈DD，也能使DDT脫氯、脫氫變成DDE。DDE對對昆蟲和高等動物的毒害

6、性較低，幾乎不為環(huán)境和生物降解，因而是貯存在組織中的主要殘留物。DDD在水中的溶解度比DDT大，而且是高等動物和人體攝入及貯存的DDT最終排泄物。所以DDT被微生物作用后毒性可減低。有機磷農藥如馬拉硫磷、對硫磷所含的硝基能被微生物還原為毒害較小的氨基。在土壤中，通過微生物對氮的吸收同化可將無機態(tài)氮轉化為有機態(tài)氮，從而可以避免淋失，其到保肥作用。相反的，有機態(tài)氮也可以轉化為無機態(tài)氮，成為氮的礦化過程。這兩種過程通過微生物的作用，是土壤中的氮元素處于動態(tài)平衡。2.2.3土壤重金屬污染的微生物修復 重金屬污染環(huán)境，對人類有嚴重的毒害作用。汞會損害腦組織，鎘在人體中可形成鎘硫蛋白，蓄積在腎、肝等內臟中

7、，導致痛痛病。治理重金屬污染常用的修復方法有兩種。一種是生物吸附法，真菌、藻類等微生物細胞表面與一些金屬絡合、配位能力集團，這些基團通過與吸附的金屬離子形成離子鍵或共價鍵來達到吸附金屬的目的，此外金屬也可通過沉淀或晶體化作用沉積于細胞表面，某些難溶金屬液可被胞外分泌物或胞壁空洞捕獲而沉積。另一種是生物積累法生物積累法主要利用微生物的代謝作用，吸收金屬離子并運輸到細胞內部累積起來，從而達到去污效果。日本已分離出一種抗汞菌，屬于假單胞菌屬，這種細菌能把甲基汞吸收到胞內，在體內轉化為汞元素。大腸桿菌也可將離子汞轉化為元素汞。也可利用基因工程構建超級細菌 ，來加強細菌對重金屬的吸收和轉化能力。2.2微

8、生物修復在土壤固體有機質污染中的應用 土壤中的固體有機質污染物主要有生活垃圾如食物殘渣等廚余垃圾、塑料制品和枯枝、樹葉等有機廢物。固體有機廢棄物主要通過沼氣池、堆肥等方式處理。廚余垃圾、人類和動物等可通沼氣池發(fā)酵來產生可燃氣體如甲烷，這些氣體可做生活燃料，沼渣可作為魚類食物和有機肥料。堆肥處理工業(yè)是將污染土壤和有機廢物混合起來。依靠堆肥過程中產生的微生物作用來降解土壤中難降解的有機污染物，如塑料、秸稈等，污染土壤經處理后，可返回原地或用于農業(yè)生產。如果使用特定的有機原料，如草桿、動物廢料，在經過特殊堆肥處理，終產物可做為有商業(yè)價值的真菌的培養(yǎng)基。3.微生物修復的用于土壤修復的的優(yōu)點和局限性3.

9、1優(yōu)點 微生物修復只是對自然過程的強化，不會破壞植被生長所需的土壤環(huán)境，土壤的物理、化學和生物特性保持不變甚至優(yōu)于原先的性質；其終產物是二氧化碳、水酸等，不會形成二次污染；可以同時處理不同的污染物，提高治污效率；微生物修復可用于原地修復，也用于可將污染遷移后處理；在修復土壤的同時還可修復被污染的地下水。3.2局限性 一些低滲透性的土壤中可能不宜使用微生物修復技術，因為這類土壤會細菌過度生長；特定微生物質能降解特定類型的化合物，污染物的結構稍有變化就可能不被同一微生物降解；與其他修復方法相比微生物修復技術治理污染土壤的時間要長；當污染物濃度太低不足以維持一定的微生物生長時，殘余的污染物還會留在土壤中。4.結語 我國污染控制微生物學研究起源于20世紀50年代中期，但由于種種原因，直到20 世紀70年代末才得到應有的重視，但到20 世紀末環(huán)境科學與工程學有了很大的發(fā)展。我國在污染控制微生物方面的深入研究促進了污染控制領域的進一步發(fā)展，利用微生物學開發(fā)的新技術、新方法相繼出現。環(huán)境污染治理方面的深入研究也擴展了污染控制微生物學的研究領域，因此，微生物修復技術在治理環(huán)境污染的應用前景是廣闊的，潛力也是巨大的。參考文獻1任難琪,馬放, 王鵬. 污染控制微生物學管理與應用M.北京:化學工業(yè)出版社. 20032張輝.土壤環(huán)境學M.北京: