微生物治理土壤重金屬污染

1、生物技術(shù)修復(fù)土壤重金屬污染任課教師：XXX姓名：XXX學(xué)號：XXX專業(yè)：生物科學(xué)基地班年級：XXX學(xué)院：生命科學(xué)學(xué)院成績土壤重金屬污染摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)特別是重工業(yè)的發(fā)展，土壤重金屬污染的形勢也越來越嚴(yán)峻。污染治理已成備受關(guān)注的焦點(diǎn)。已有許多物理工程、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)等技術(shù)相繼涌現(xiàn)本文就土壤重金屬污染的現(xiàn)狀、現(xiàn)有生物修復(fù)技術(shù)做綜述。關(guān)鍵詞：重金屬污染現(xiàn)狀修復(fù)技術(shù)Abstract：Withthedevelopmentofsocialeconomyespeciallyheavyindustry,thesituationofsoilheavymetalpollutionisbecomingmore

2、andmorecontrolhasbecomethefocusofthearemanyphysicsengineering,chemicalremediation,bioremediationtechnologyhavearticlereviewsthecurrentsituation,theexistingsoilheavymetalpollutionbioremediationtechnology.Keyword：HeavymetalpollutionstatusquoTechnologytorepair前言：隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)重，土壤中過量的重金屬會被植物吸收到體

3、內(nèi)，通過食物鏈和生物富集作用對人體健康造成巨大危害。治理土壤環(huán)境重金屬污染問題已成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)，而物理化學(xué)修復(fù)手段顯然不能快速高效地解決這一難題生物修復(fù)因其廉價、環(huán)境友好而備受青睞。11.現(xiàn)狀國內(nèi)重金屬污染現(xiàn)狀重金屬資源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和重要組成部分,一方面重金屬資源的開發(fā)為我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn),另一方面大量的重金屬資源開發(fā)活動勢必造成嚴(yán)重的重金屬污染,尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個體礦山的開發(fā),由于其各方面的技術(shù)、設(shè)備簡陋,環(huán)保意識缺乏等原因?qū)Νh(huán)境的破壞和污染是特別嚴(yán)重,甚至引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染事件,直接威脅到人類的生命安全.中國的土壤重金屬污染已較為嚴(yán)重和普遍，污染源主要是污灌、金

4、屬礦開采、冶煉與加工，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的不和諧發(fā)展等。2作為國土資源大調(diào)查重要成果及全國土壤污染狀況調(diào)查專項(xiàng)，全國多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查項(xiàng)目也已發(fā)現(xiàn)局部地區(qū)土壤污染嚴(yán)重。如長江中下游某些區(qū)域普遍存在鎘、汞、鉛、砷等異常。城市及其周邊普遍存在汞鉛異常，部分城市明顯存在放射性異常。湖泊有害元素富集，土壤酸化嚴(yán)重。研究證實(shí)，鎘、汞等重金屬元素與人類污染存在密切關(guān)系。重金屬元素在土壤表層明顯富集并與人口密集區(qū)、工礦業(yè)區(qū)存在密切相關(guān)性。與19941995年采樣相比，土壤重金屬污染分布面積顯著擴(kuò)大并向東部人口密集區(qū)擴(kuò)散。而且地質(zhì)學(xué)家研究表明，我國土壤正出現(xiàn)越來越多本來沒有或微不足道的危險(xiǎn)元素。對浙北、浙東和浙中的

5、萬公頃農(nóng)用地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不適合種農(nóng)作物的農(nóng)用地面積為萬公頃，占20%；浙北、浙中、浙東沿海三個區(qū)域中，屬輕度、中度與重度重金屬污染的面積分別占%、%、%，城郊傳統(tǒng)的蔬菜基地、部分基本農(nóng)田都受到了較嚴(yán)重的影響。1994年開始，中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所等機(jī)構(gòu)就對全國土壤51個化學(xué)元素進(jìn)行監(jiān)測，1999年開始對中國東部農(nóng)田區(qū)54個化學(xué)元素進(jìn)行填圖，2008年又開始建立覆蓋全國的地球化學(xué)基準(zhǔn)網(wǎng)，對含78種元素的土壤81個化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行探測。數(shù)據(jù)顯示，重金屬等污染物指標(biāo)在大的流域及局部工礦業(yè)和農(nóng)業(yè)區(qū)上升較快。國外重金屬污染現(xiàn)狀英國早期開采煤炭、鐵礦、銅礦遺留下的土壤重金屬污染經(jīng)過300年依然

6、存在。1996到1999年間，英格蘭和威爾士嘗試挖出污染土壤并移至別處，但并未根本解決問題。從20世紀(jì)中葉開始，英國陸續(xù)制定相關(guān)的污染控制和管理的法律法規(guī)，并進(jìn)行土壤改良劑和場地污染修復(fù)研究。日本的土地重金屬污染在上世紀(jì)六七十年代非常嚴(yán)重。其經(jīng)濟(jì)的快速增長導(dǎo)致了全國各地出現(xiàn)許多嚴(yán)重環(huán)境污染事件，被稱為四大公害的痛痛病、水俁病、第二水俁病、四日市病，就有三起和重金屬污染有關(guān)。荷蘭在工業(yè)化初期土地污染問題嚴(yán)重。從20世紀(jì)80年代中期開始，加強(qiáng)土壤的環(huán)境管理，完善了土壤環(huán)境管理的法律及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國土面積萬平方公里的荷蘭每年要花費(fèi)4億歐元修復(fù)15002000個場地，預(yù)計(jì)到2015年基本能修復(fù)全部污染土

7、壤。2.土壤重金屬來源在自然過程（大氣沉降、地表徑流等）和人為作用（農(nóng)田灌溉等）下,重金屬污染物在不同環(huán)境介質(zhì)中不斷進(jìn)行著遷移轉(zhuǎn)化,從而造成嚴(yán)重的二次污染（如圖1）.3隨著大氣沉降進(jìn)入土壤的重金屬大氣中的重金屬主要來源于能源、運(yùn)輸、冶金和建筑材料生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體和粉塵。除汞以外，重金屬基本上是以氣溶膠的形態(tài)進(jìn)入大氣，經(jīng)過自然沉降和降水進(jìn)入土壤。煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金屬，石油中含有相當(dāng)量的Hg30mg/kg）,這類燃料在燃燒時，部分懸浮顆粒和揮發(fā)金屬隨煙塵進(jìn)入大氣，其中10%30%沉降在距排放源十幾公里的范圍內(nèi)，4據(jù)估計(jì)全世界每年約有1600噸的汞通過化石燃料燃燒排放到大氣中。含鉛汽

8、油的燃燒和汽車輪胎磨損產(chǎn)生的粉塵對大氣和土壤造成Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等污染。經(jīng)自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤的重金屬污染，與重工業(yè)發(fā)達(dá)程度、城市的人口密度、土地利用率、交通發(fā)達(dá)程度有直接關(guān)系，距城市越近污染的程度就越重，污染強(qiáng)弱順序?yàn)椋撼鞘薪紖^(qū)農(nóng)村。隨污水進(jìn)入土壤的重金屬利用污水灌溉是灌區(qū)農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)古老的技術(shù)，主要是把污水作為灌溉水源來利用。污水按來源和數(shù)量可分為城市生活污水、石油化工污水、工業(yè)礦山污水和城市混合污水等。生活污水中重金屬含量很少，但是，由于我國工業(yè)迅速發(fā)展，工礦企業(yè)污水未經(jīng)分流處理而排人下水道與生活污水混合排放，從而造成污灌區(qū)土壤重金屬Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐年

9、增加。4據(jù)我國農(nóng)業(yè)部調(diào)查數(shù)據(jù)，在全國約140萬公頃的污灌區(qū)中，受重金屬污染的土地面積占污灌區(qū)面積的%，其中輕度污染%，中度污染%，嚴(yán)重污染%。華南部分城市50%的耕地遭受鎘、砷、汞等有毒重金屬污染；長三角地區(qū)有些城市大片農(nóng)田受多種重金屬污染，10%的土壤基本喪失生產(chǎn)力。隨固體廢棄物進(jìn)入土壤的重金屬固體廢棄物種類繁多，成分復(fù)雜，不同種類其危害方式和污染程度不同。其中礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物污染最為嚴(yán)重。這類廢棄物在堆放或處理過程中，由于日曬、雨淋、水洗重金屬極易移動，以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴(kuò)散。對武漢市垃圾堆放場，杭州鉻渣堆放區(qū)附近土壤中重金屬含量的研究發(fā)現(xiàn)，這些區(qū)域土壤中有一些固體廢棄物

10、被直接或通過加工作為肥料施入土壤，造成土壤重金屬污染。固體廢棄物也可以通過風(fēng)的傳播而使污染范圍擴(kuò)大，土壤中重金屬的含量隨距污染源的距離增大而降低。4隨農(nóng)用物資進(jìn)入土壤的重金屬農(nóng)藥、化肥和地膜是重要的農(nóng)用物資，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起著重大的推動作用，但長期不合理施用，也可以導(dǎo)致土壤重金屬污染。絕大多數(shù)的農(nóng)藥為有機(jī)化合物，少數(shù)為有機(jī)-無機(jī)化合物或純礦物質(zhì)，個別農(nóng)藥在其組成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金屬。重金屬元素是肥料中報(bào)道最多的污染物質(zhì)。氮、鉀肥料中重金屬含量較低，磷肥中含有較多的有害重金屬，復(fù)合肥的重金屬主要來源于母料及加工流程所帶入。肥料中重金屬含量一般是磷肥復(fù)合肥鉀肥氮肥。Cd是土壤環(huán)境

11、中重要的污染元素，隨磷肥進(jìn)入土壤的Cd一直受到人們的關(guān)注。許多研究表明，隨著磷肥及復(fù)合肥的大量施用，土壤有效Cd的含量不斷增加，作物吸收Cd量也相應(yīng)增加。肥料中Cr、As元素含量較高，且土壤的環(huán)境含量又較低，能引起土壤中Cr、As的較快積累。近年來，地膜的大面積的推廣使用，造成了土壤的白色污染。由于地膜生產(chǎn)過程中加入了含有Cd、Pb的熱穩(wěn)定劑，同時也增加了土壤重金屬污染。3.土壤修復(fù)技術(shù)工程物理法工程物理法是指用物理（機(jī)械）、物理化學(xué)原理治理污染土壤的一類方法。常見的方法有：客土法、淋洗法、電動力學(xué)法，電熱修復(fù)。化學(xué)修復(fù)化學(xué)修復(fù)是在土壤原位上進(jìn)行的,簡單易行。但并不是一種永久的修復(fù)措施,因?yàn)樗?/p>

12、只改變了重金屬在土壤中存在的形態(tài),金屬元素仍保留在土壤中,容易再度活化危害植物。4常用方法有：施用改良劑、沉淀法、加入吸附劑、拮抗法，種植重金屬低富集植物，增施有機(jī)肥等。生物修復(fù)生物修復(fù)技術(shù)是利用生物的生命代謝活動降低環(huán)境中有毒有害物質(zhì)的濃度或使其完全無害，從而使污染的土壤部分地或完全地恢復(fù)到原始狀態(tài)。生物修復(fù)技術(shù)包括微生物修復(fù)和植物修復(fù)技術(shù)5生物修復(fù)機(jī)理是利用生物（主要是微生物、植物和動物）作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬毒性。這種技術(shù)主要通過2種途徑來達(dá)到對土壤中重金屬的凈化作用：通過生物作用，改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動性和生物可利用

13、性；通過生物吸收、代謝，達(dá)到對重金屬的削減、凈化與固定69。所有的修復(fù)技術(shù)中生物修復(fù)是頗具潛力的治理方法，該方法效果好，易于操作，受到人們的重視，日益成為修復(fù)污染土壤研究的熱點(diǎn)。植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)是一種利用自然生長或遺傳培育植物修復(fù)重金屬污染土壤的技術(shù)。根據(jù)其作用過程和機(jī)理，重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)可分為植物提取、植物揮發(fā)和植物穩(wěn)定三種類型。10微生物修復(fù)技術(shù)微生物在修復(fù)被重金屬污染的土壤方面具有獨(dú)特的作用。其主要作用原理是:微生物可以微生物能夠改變金屬存在的氧化還原狀態(tài)，降低土壤中重金屬的毒性;微許多微生物與重金屬具有很強(qiáng)的親合性，能富集多種重金屬；微生物可以改變根際微環(huán)境,從而提高植

14、物對重金屬的吸收,揮發(fā)或固定效率；利用微生物的氧化反應(yīng),如在高濃度重金屬的污泥中，加入適量的硫,微生物即把硫氧化成硫酸鹽，降低污泥的pH,提高重金屬的移動性。利用微生物（如細(xì)菌和真菌）使甲基汞和離子態(tài)汞（Hg2+）變成毒性較小且易于揮發(fā)的單質(zhì)汞。11近幾年來微生物修復(fù)技術(shù)飛速發(fā)展，例如：四川大學(xué)徐恒教授等利用螯合劑和表面活性劑輔助金福菇修復(fù)重金屬污染土壤，取得了很好的效果，可提高金福菇對Pb、Cu、Cd等重金屬的富集量，這一技術(shù)有待推廣使用。另外構(gòu)建一些植物的轉(zhuǎn)基因異變體也對重金屬有一定的抗性作用，如構(gòu)建轉(zhuǎn)金屬硫蛋白及其突變體的aa基因煙草，經(jīng)研究證明此類煙草對重金屬均有很好的抗性12最近又提

15、出一些新的修復(fù)技術(shù)，例如：農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)（包括是農(nóng)藝修復(fù)措施和生態(tài)修復(fù)）4.展望工程措施、物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)重金屬污染土壤，缺點(diǎn)多，大規(guī)模處理污染土壤不現(xiàn)實(shí)，并且會破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低生物活性，使土壤肥力退化。而農(nóng)業(yè)生態(tài)措施又周期長，效果不明顯。生物修復(fù)以其高效性，良好的社會、生態(tài)綜合效益而被大眾接受，應(yīng)用前景廣闊。預(yù)計(jì)以下幾點(diǎn)將成為未來的研究熱點(diǎn)：超累積植物篩選與培育、基因工程技術(shù)的應(yīng)用、生物修復(fù)綜合技術(shù)的研究等。土壤是人類賴以生存的資源，土壤一旦被污染，通過自凈能力完全復(fù)原周期長達(dá)千年。為了人類健康，必須持續(xù)加大對污染行為監(jiān)管和懲治力度。對已被污染土地，要把污染源搞清楚并加以切斷。土壤污染物不

16、僅有重金屬，還有大量有機(jī)污染物。國土、地質(zhì)、環(huán)境、水利等部門要通力合作為大地“排毒”。參考文獻(xiàn)：1 王德勝陳蘭敬小兵徐恒螯合劑和表面活性劑輔助金福菇修復(fù)重金屬污染土壤2 陳懷春鄭春榮涂從朱永官中國土壤重金屬污染現(xiàn)狀與防治對策3 曹斌,何松潔,夏建新重金屬污染現(xiàn)狀分析及其對策研究4崔德杰,張玉龍土壤重金屬污染現(xiàn)狀與修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展土壤通報(bào)ChineseJournalofSoilScienceVol.35,No.3Jun.,20045WILESSCBioremediationofsoilcontaminatedwithichydrocarbonsJEnviomPollut，1993，81：2292496CHENGSPEffectsofheavymetalsonplantsandresistancemechanimmJInVitroCellDevBid，1993，29(1)：柳一2127 邢新會環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展J化工進(jìn)展，20