重金属污染土壤的植物——微生物联合修复

2023-03-08

土壤重金属污染(Heavy metal pollution of the soil)是指由于人类活动,致使微量金属元素在土壤中的含量超过背景值,过量沉积而引起的含量过高,并由其或其化合物造成的污染。本文主要介绍了微生物———植物联合修复重金属污染土壤的技术。

1 植物修复、微生物修复以及植物———微生物联合修复技术

植物修复是指直接利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害的过程。具有成本低、原位修复不破坏生态环境、符合可持续发展治理污染的模式等优点,引起人们关注。土壤微生物修复是指利用自然存在的土著微生物或人工驯化的功能微生物,在适宜环境条件下,通过自身代谢降低土壤中有害污染物或将其降解成无害物质的生物修复技术。因其具有高效、低成本、不产生二次污染等优势,受到人们关注,已成为治理土壤污染修复的重要组成部分。

但是单纯植物修复及单纯微生物修复又有一定限制,如:目前发现的能用于植物修复的具有超富集能力的植物种类少,其生物量较小积累重金属量有限,积累速率有限等;微生物修复中大多数自然存在的微生物的重金属还原能力有限,微生物对生存环境有一定要求,且大多数微生物只能通过将强毒性的重金属元素转化为弱毒性的重金属元素来降低重金属污染程度,并非完全去除土壤中重金属。而植物———微生物联合修复技术能在很大程度上弥补单纯植物和单纯微生物修复重金属污染的缺憾。植物———微生物联合修复技术是利用土壤———植物———微生物复合体系,植物修复技术和微生物修复技术联合使用相互促进,共同降低土壤污染物、缓解环境污染的一种新兴生物修复技术。

2 植物———微生物修复技术的研究

罗巧玉等介绍了丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)真菌与宿主植物互惠共生体在重金属污染土壤生物修复作用中的最新研究进展,如能增强植物对Zn、Pb、Cu、As和Cd等重金属的胁迫耐受及吸收量。河小燕的研究表明,小叶女贞(Ligustrum quihour Carr)与根际真菌联合培养时在锌、镉复合污染下,苗木对锌吸收系数为0.51,转运系数为1.55,对镉吸收系数为0.41,转运系数为0.48,两种修复技术联合使用对土壤重金属锌、镉修复效应明显提高。孙瑞波等对南京栖霞重金属污染区5种植物及其根际土壤微生物的研究表明,根际土壤微生物尤其是具有重金属抗性的活性细菌有可能促进土壤重金属的活化,由此促进植物体对重金属的吸收和转运。

3 对重金属污染土壤的植物———微生物联合修复的展望

重金属污染对环境及环境中的生物危害极大,因此研究重金属污染修复具有重要意义,植物———微生物修复技术已成为重金属污染土壤环境治理的重要组成部分。国内外对重金属污染土壤修复的研究已经比较多,但仍需进一步深入研究,对植物———微生物联合修复重金属污染土壤的研究工作还可以在以下几个方面发展:

(1)继续筛选自然界中的超富集植物,筛选出更多具有超富集重金属能力的植物;

(2)进一步筛选超积累植物根际具有重金属抗性等功能的细菌。微生物对污染环境存在适应性的分化,长期受重金属污染的土壤中存在丰富的耐重金属微生物资源,筛选良好的具抗性细菌对进一步发展植物———微生物联合修复技术至关重要;

(3)深入研究超富集植物及具抗性细菌的作用及机理,在分子水平上研究,找出与其功能相关的基因及蛋白质,利用转基因等技术,开发新的具有更大生物量和富集量的植物,以及具有较高还原性的微生物;

(4)继续研究积累后植物体内的重金属的后续处理工作,能有效处理含重金属植物体并高效回收植物体内重金属;

(5)目前对重金属污染土壤的修复的研究大多在实验室水平,由于实验条件往往比较单一而实际环境土壤情况比较复杂,如何更好的将植物———微生物修复技术应用到实际土壤重金属污染治理中将成为今后研究的热点问题。

摘要：土壤重金属污染问题日益严重,在全球范围内受到极大关注。大多数重金属元素具有强生物毒性危害极大,在人体内累积可造成慢性中毒,研究重金属污染土壤修复技术具有重要意义。本文概述了植物-微生物联合修复重金属污染土壤的研究进展,并提出了对植物-微生物联合修复技术发展的展望,以期为实际治理重金属污染土壤提供依据。

关键词：重金属,土壤,植物-微生物,修复