污染土壤的微生物修复
微生物在土壤污染修复中的应用研究

微生物在土壤污染修复中的应用研究土壤污染是目前全球所关注的一个重要环境问题,严重影响人类的健康和生态系统的稳定。
针对土壤污染修复的方法中,微生物修复技术因其高效、经济、环境友好等特点,成为了研究的热点。
本文将探讨微生物在土壤污染修复中的应用研究,并着重讨论其机制及存在的问题。
一、微生物修复技术的背景微生物修复技术利用微生物代谢能力和活动特性来恢复受污染土壤的功能。
与传统土壤修复技术相比,微生物修复技术具有更好的效果和可持续性。
在微生物修复过程中,微生物通过降解有机物、吸附重金属离子、还原酸性土壤等方式来修复受污染土壤。
二、微生物修复技术的应用领域微生物修复技术广泛应用于土壤重金属污染、有机污染和农药残留等领域。
在土壤重金属污染修复中,一些细菌和真菌能够将重金属离子还原成不易溶解的形态,从而减少其对环境的危害。
在有机污染修复中,微生物可以降解有机物,如石油烃类和农药等。
此外,微生物修复技术还可以应用于农业土壤改良和植物生长促进等领域。
三、微生物修复技术的机制微生物修复技术的机制复杂多样。
例如,菌根真菌通过与植物根系共生,提供对抗污染物的生物防御机制,增加土壤的保育能力。
此外,一些细菌和真菌能够分泌酶类,降解污染物为无害的物质。
微生物修复技术可以通过多种机制协同作用,有效减轻土壤污染导致的环境问题。
四、微生物修复技术的研究进展随着对土壤污染修复技术需求的增长,微生物修复技术得到了广泛的研究和应用。
研究者们通过筛选出具有高降解水平和耐受性的微生物菌株,并对其在土壤修复中的效果进行了评估。
此外,一些基因工程技术也被应用于微生物修复技术的研究中。
然而,目前微生物修复技术还存在一些问题,例如修复效果不稳定、修复周期较长和成本较高等。
五、微生物修复技术的前景尽管微生物修复技术仍然面临一些挑战和问题,但其在土壤污染修复中的应用前景依然广阔。
微生物修复技术具有独特的优势,如能适应多种环境、能够修复多种污染物等。
随着对环境保护需求的增长和新技术的发展,相信微生物修复技术将得到进一步的优化和改进。
环境修复工程第6章 污染土壤的微生物修复工程

2020年4月8日5时54分
环境修复工程
第6章 污染土壤的微生物修复工程
目录
6.1 微生物修复概述 6.2 微生物修复机理 6.3 微生物修复生态学原理 6.4 影响生物修复的污染物特性 6.5 污染土壤的微生物修复工程
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
(2)土壤柱试验
一般以拟修复的污染土壤类型 及耕作层深度,并按相应的疏松程 度(容重)装成土柱。土柱内径至 少5cm以上。
(3)摇瓶试验
在三角瓶中装入培养液进行批 式培养(Batch culture ),监测污染物 的降解情况。
(4)反应器试验
实验室规模的反应器由一个2L的 容器构成(见图6-2 ) 。
5)有关的管理法规,根据相应的法规确立修复目标。
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
⑵技术查询
在掌握当地信息后,应向有关单位(信息中心、信息网站、大专院校、科研 院所等)咨询是否在相似的情况下进行过微生物修复处理,以便采用或移植他人 经验。例如,在美国要向“新处理技术信息中心” ( Alternative Treatment Technology Information Center , 简称 ATTI) 提出技术查询。
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
6.1.6 微生物修复工程设计
微生物修复是一项系统工程,它需要依靠工程学、环境学、生物学、生 态学、微生物学、地质学、土壤学、水文学、化学等多学科的合作,为了确 定微生物修复技术是否适用于某一受污染环境和某种污染物,需要进行微生 物修复的工程设计。
微生物修复技术在土壤污染治理中的应用

微生物修复技术在土壤污染治理中的应用随着工业和城市化的发展,土壤污染已成为全球关注的环境问题。
传统的土壤污染治理方法往往存在花费高、效果难以保证等问题,而微生物修复技术在土壤污染治理中的应用正在逐步受到重视。
一、微生物修复技术的原理微生物修复技术指的是通过引入、利用和加强土壤中的微生物群落,利用其代谢的特殊生物化学作用,使有机、无机物质得到分解和去除的技术。
这种技术适用于大多数常见的污染物,包括石油、石油化学品、氯化物、氨态氮等。
微生物修复技术的原理主要有两种:一种是利用土壤中的自然微生物或加入外源微生物,在微生物代谢的过程中,污染物被吸收、厌氧降解、无害化、转化或氧化为二氧化碳和水;另一种是利用植物与菌根共生系统,通过植物的根系与菌根的协作,使污染物得到吸收和稳定,促进自然降解。
二、微生物修复技术的应用微生物修复技术广泛应用于土壤污染治理、生态修复、植物营养等领域。
在土壤污染治理中,微生物治理是一种经济、环保、高效的污染治理技术,已在国内外得到广泛应用。
例如,在美国,微生物修复技术被用于处理地下油污染;在加拿大,微生物修复技术被用于处理工业污染区,治理铜、锌等重金属超标问题;在中国,微生物修复技术也被广泛应用于治理农田污染、矿区土壤污染等。
三、微生物修复技术的优缺点微生物修复技术相对于其他污染治理技术具有一些优点:1.显著降低治理成本:由于微生物修复技术采用生物方法,具有自然性、经济性和可持续性,能够显著降低治理成本。
2.高效环保:微生物修复技术可以将有害的有机化合物与重金属转化为无害的物质,达到高效、环保的效果。
3.可持续发展:由于微生物修复技术不需要破坏土壤结构,不会对环境造成二次污染,因此是一种可持续发展的技术。
然而,微生物修复技术也存在一些缺点。
例如,在修复过程中需要大量的时间和能源,很难达到预期的治理效果;此外,引入外源微生物也可能引发生态环境的变化。
四、微生物修复技术的发展趋势未来,微生物修复技术将有望得到更广泛的应用。
土壤污染的微生物修复

引言概述:土壤污染是当前全球面临的一项重大环境问题,由于人类活动以及工业化进程的加速推进,土壤中的污染物质不断增加,对生态系统和人类健康产生了严重影响。
传统的土壤修复方法主要依赖于物理化学处理,以去除或稀释污染物质。
这些方法存在成本高、效率低等问题。
近年来,发展起来的一种新兴技术——土壤微生物修复技术,开始受到广泛关注。
本文将重点探讨土壤污染的微生物修复技术,探讨其原理、应用和前景。
正文内容:1.微生物修复技术的基本原理1.1微生物降解机制1.2微生物促进污染物转化的作用1.3微生物修复技术的优势2.微生物修复技术的应用范围2.1石油污染土壤的修复2.1.1原位微生物增殖技术2.1.2微生物代谢产物的应用2.2有机污染物修复2.2.1微生物吸附技术2.2.2微生物降解技术2.3重金属污染土壤的修复2.3.1微生物吸附技术2.3.2微生物沉淀技术3.微生物修复技术的关键因素3.1适宜的微生物菌株选择3.2适宜的环境条件3.3适宜的修复流程和操作方式4.微生物修复技术的挑战与进展4.1微生物菌株选择与改良4.2修复效率与速度的提升4.3创新修复技术的研究5.微生物修复技术的前景与应用前景5.1可持续发展与环境友好5.2经济效益与社会效益5.3与其他修复技术的结合应用总结:土壤污染的微生物修复技术作为一种新兴的治理方法,具有许多优势和应用前景。
通过降解和转化污染物质,微生物修复技术可以有效地恢复土壤的生态系统功能,并减轻对人类健康产生的影响。
微生物修复技术仍面临一些挑战,例如微生物菌株选择与改良、修复效率与速度提升等。
未来,通过不断的研究和创新,微生物修复技术有望在土壤污染治理领域发挥更大的作用,为实现可持续发展和环境友好目标做出贡献。
微生物生物技术在土壤污染修复中的应用研究

微生物生物技术在土壤污染修复中的应用研究随着人类工业和农业的发展,土壤污染问题日益突出。
土壤污染不仅严重影响农作物的生长和人类健康,还对生态系统造成了巨大威胁。
为了解决这一问题,科学家们积极探索新的土壤修复技术。
其中微生物生物技术被广泛应用于土壤污染修复中,其独特的优势和高效的修复效果受到了广泛关注。
本文将探讨微生物生物技术在土壤污染修复中的应用研究,总结其目前取得的进展和挑战。
一、微生物生物技术的基本原理及优势微生物生物技术是利用微生物的生物学特性和代谢能力来改变或修复环境的技术手段。
在土壤污染修复中,微生物可通过多种途径来降解或转化污染物,包括生物降解、生物转化、生物固化、生物吸附等。
相较于传统的物理和化学修复方法,微生物生物技术具有以下优势:1. 高效性:微生物具有高特异性和高效率的功能,能够选择性地降解或转化特定的污染物,从而提高修复效果。
2. 环境友好型:微生物修复过程不需要使用大量的化学药剂,不会产生进一步的环境污染,符合可持续发展的要求。
3. 经济性:相比于传统的修复方法,微生物生物技术可以通过利用自然界已存在的微生物资源,降低修复成本。
4. 局部修复:微生物生物技术具有定向修复的特点,可以针对性地进行局部修复,减少对周边环境的干扰。
二、微生物生物技术在土壤污染修复中的应用案例1. 生物降解:通过利用土壤中存在的细菌、真菌等微生物的降解能力,对有机污染物进行分解和降解。
例如,使用特定菌株对石油类污染物进行降解,使其转化为无毒或低毒的物质。
2. 生物转化:通过微生物的代谢过程将污染物转化为无毒或低毒的化合物。
例如,利用硫酸还原菌将重金属污染物转化为不溶性的硫化物,减少其毒性和迁移性。
3. 生物固化:利用微生物产生的胞外多糖等物质来固化重金属等污染物,减少其迁移和生物有效性。
例如,利用细菌产生的胞外多糖来吸附和固定铅离子。
4. 生物吸附:利用微生物表面的吸附剂(如菌丝、胞外多糖)对污染物进行吸附。
微生物对土壤污染物的降解与修复

微生物对土壤污染物的降解与修复近年来,由于人类不断的工业化和城市化发展,土壤污染已成为严重的环境问题。
污染土壤的最主要的原因是化学物质及有毒物质的排放及堆积。
这种情况对环境和人类的生存都会造成不可逆转的损害。
因此,寻找高效的土壤污染修复方法是一个紧迫的问题。
微生物降解和修复技术是当今解决土壤污染的主要方法之一。
一. 微生物降解及修复的原理微生物降解是通过微生物分解有机物或有毒物质来促进它们的降解和保护土壤。
微生物降解和修复的原理是利用微生物代谢有机物质的特性,将有机污染物分解成CO2和水,从而有效降低土壤的污染度。
微生物降解的过程包括四个阶段,即吸附、解吸、生物降解和代谢。
微生物也可以在土壤中修复严重的污染。
修复的机理是利用微生物代谢作用或特定酶的作用,将污染物转变成一些无毒、无害的物质。
这个过程也叫修复。
二. 微生物降解及修复的类型微生物降解和修复是通过生物技术手段修复土壤污染,具有高效、经济、无二次污染和生态友好的特点。
微生物降解和修复按照微生物处理的场所和方式,可以分为以下几个类型:1. 原位微生物降解:利用土壤中原有的微生物进行降解和修复。
2. 微生物生物增强:增加土壤中有效的微生物数量和活性,促进污染物的降解。
3. 浸泡法:将微生物溶液浸入到已超过环保标准的土壤中,使微生物渗入这些砂土中,降解有害物质。
4. 渗漏壁方法:在污染土壤的周围建造含有微生物或包含微生物的固体材料的墙壁。
三. 微生物降解及修复技术的优缺点微生物降解和修复技术有以下的优点和缺点:1. 优点:(1) 微生物降解和修复技术是一项生态友好的技术,在整个处理过程中不会产生任何新的污染物。
(2) 微生物降解和修复技术是一种成本低廉的修复方法。
(3) 微生物降解和修复技术是一种能够彻底去除或分解有机污染物的措施。
2. 缺点:(1) 微生物降解和修复技术在实际运用中往往需要时间较长,有时可能需要几年时间才能将有机污染物分解完毕。
微生物在土壤修复中的应用

微生物在土壤修复中的应用随着环境污染的加剧,土壤修复问题日益凸显。
而微生物作为一种生物修复技术在土壤修复中发挥着重要的作用。
本文将就微生物在土壤修复中的应用进行探讨,并举例说明其在不同污染情况下的具体应用过程。
一、微生物在重金属污染土壤修复中的应用重金属污染是当前土壤污染问题的一个突出方面。
而微生物通过各种生理学机制可以对重金属进行有效的修复。
首先,微生物可以通过吸附作用去除土壤中的重金属污染物。
其次,微生物还能通过还原、氧化、螯合等作用将重金属转化为不活性形态,从而减少对环境的危害。
最后,微生物可以与重金属形成复合物,阻断其进入生物体内,保护生物健康。
以镉(Cd)污染土壤修复为例,微生物修复技术一般分为原位修复和外源修复两种方法。
原位修复主要利用土壤中的自然微生物群落进行修复,而外源修复则是通过添加外源菌株来进行修复。
其中,锌镉耐受菌株比如假单胞菌、拟杆菌等被广泛应用于重金属污染土壤的修复中。
这些菌株通过吸附、螯合、还原等作用将土壤中的镉固定,并降低其在土壤中的迁移和累积,从而达到修复的效果。
二、微生物在石油污染土壤修复中的应用随着石油开采和使用的增加,石油污染已成为全球性的环境问题。
而微生物修复技术可以有效降解土壤中的石油污染物,从而恢复土壤的生态功能。
微生物降解石油污染主要通过微生物代谢产生的酶的作用进行。
这些酶可以将石油中的复杂有机物分解为简单的无机物,提供给微生物进行能量和营养物质的代谢。
同时,一些微生物还具有氧化性的特点,可以氧化石油中的有机污染物,降低其毒性。
因此,微生物心生修复技术被广泛应用于石油污染土壤的修复中。
三、微生物在农药污染土壤修复中的应用农药广泛应用于农业生产中,但同时也对土壤和环境造成了污染。
微生物修复技术在农药污染土壤修复中扮演着重要的角色。
微生物降解农药的机理主要包括通过菌株代谢降解农药、利用酶降解农药以及微生物菌群共同协作降解等方式。
例如,一些降解酶可以将有机磷农药分解为无毒的无机盐和有机物,同时微生物菌群的种类和数量的变化也会影响农药降解能力。
微生物在污染土壤修复中的作用

微生物在污染土壤修复中的作用污染土壤修复是保护环境、维护人类健康的重要任务之一。
在污染土壤修复中,微生物发挥着重要作用。
本文将探讨微生物在污染土壤修复中的作用及其机制,并介绍一些相关的应用。
一、微生物降解有机物污染物的作用有机物污染物包括石油、重金属有机化合物等,它们对土壤和生态系统造成严重破坏。
微生物通过产生各种酶类,分解并降解这些有机物污染物,将其转化为无害或较低毒性的物质。
例如,石油中的烃类污染物可以通过微生物的降解代谢途径被有效去除。
微生物在降解污染物的过程中,还可以产生能量和营养物质,维持自身生长。
这些微生物降解有机物的能力被广泛应用于土壤修复技术中。
二、微生物在重金属污染土壤修复中的作用重金属污染是土壤污染的一种常见形式,对土壤和生态环境造成严重影响。
微生物通过吸附、螯合、还原等方式,参与重金属污染物的迁移、转化和去除。
微生物可以与重金属离子形成稳定的络合物,减少其毒性和生物可利用性。
微生物还能够还原重金属离子,将其转化为难溶的沉淀物,从而减少重金属的生物可利用性,并降低对生物体的毒性作用。
因此,微生物在重金属污染土壤修复中发挥着重要作用。
三、微生物在土壤生物固氮和生物促进植物生长中的作用微生物不仅参与有机物和重金属污染物的降解,还在土壤生物固氮和生物促进植物生长过程中发挥作用。
部分微生物能够固定氮气,将氮气转化为植物可利用的氨态氮。
这对于减少化肥的使用、提高土壤氮素利用效率具有重要意义。
另外,微生物通过合成生长激素和产生抗生素等物质,对植物生长起着积极的促进作用。
它们可以增强植物的抗逆性,提高植物的养分吸收能力,并防止土壤病原微生物的侵袭。
因此,在土壤修复过程中,微生物的作用可以进一步促进植被恢复和生态系统的稳定。
综上所述,微生物在污染土壤修复中发挥着重要作用。
它们能够降解有机物污染物、转化或去除重金属污染物,同时参与土壤生物固氮和促进植物生长过程。
这些作用是通过微生物的代谢途径、酶的分泌以及相互作用等来实现的。
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污染土壤的微生物修复技术土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一。
近20年来,随着社会经济的高速发展和高强度的人类活动,我国土壤的污染面积在不断扩大,土壤质量持续恶化加剧,危害更加严重,已经影响到全面建设小康社会和实现可持续发展的战略目标,未来15年将面临着更为严峻的挑战。
在这一形势下,发展污染土壤的治理与修复技术在我国显得尤为必要而紧迫,尤其是生物修复技术。
1 土壤的微生物修复技术概述微生物修复是指利用微生物的生命代谢活动减少壤环境中有毒有害物的浓度或使其完全无害化,从而使污染了的土壤环境能够部分地或完全地恢复到原初状态的过程。
是较为理想的一种治理污染的途径,具有处理费用低、对环境影响小、效率高等优点。
首次记录实际使用生物修复是在1972年,于美国宾夕法尼亚州的Ambler清除管线泄露的汽油。
1989年,美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术。
根据来源不同可以把起作用的微生物分为3类:土著微生物、外来微生物和基因工程菌(GEM)。
目前在实际的生物修复工程中应用的大多是土著微生物,土著微生物无论在数量上还是在降解潜力上都是巨大的。
当土著微生物由于种种原因不能用来作为修复污染土壤菌种时,就需要在污染的土壤中接种一些高效的外来微生物。
近年来,由于生物工程技术的飞速发展,科学家利用基因工程把不同的降解基因移植到同一菌株中,创造出了具有多种降解功能的超级微生物。
2 农药污染土壤的微生物修复2.1 农药污染土壤的生物修复背景化学农药作为保障农业丰收的重要手段,在农业生产中发挥着非常重要的作用。
然而,由于人们长期的不科学用药,剧毒、高残留、难降解农药的大量使用,我们面临着不断增加的土壤农药污染的环境问题。
2001年联合国环境规划署(UNEP)通过的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》列出了12种优先控制持久性有机污染物(POPs),其中农药占了9种(艾氏剂、六氯代苯、氯丹、灭蚁灵、狄氏剂、毒杀芬、DDT、异狄氏剂、七氯);另外,20种被列为潜在持久性有机污染物中农药也占据了大部分。
鉴于农药残留的持久性、农药施用的普遍性和农药污染的严重性,土壤农药污染的修复成为必须解决的重大问题。
2.2 农药污染土壤的生物修复研究农药污染土壤的微生物修复研究呈现两个方面的研究重点。
一方面,在许多研究中,通过添加营养元素等外在条件刺激土著降解性微生物的作用来达到修复效果。
Fulthorpe等从巴基斯坦土壤中分离的微生物都能矿化2,4-D,并发现添加硝酸盐、钾离子和磷酸盐能增加降解率。
加拿大的StaufferManagement公司数年来发展了一些农药污染土壤的生物修复技术,他们在特定环境中通过激发降解性土著微生物群落的功能达到修复目的,并且在美国专利局获得了3项专利。
另一方面,许多研究证实了通过接种外源降解性微生物可以达到很好的生物修复效果。
Nassser从污染了氯乙异丙嗪的土壤中分离到混合微生物培养物,接种到土壤中可将0.14mol的氯乙异丙嗪在25天内完全降解,使其矿化速度提高了20倍。
Shapir 等人报道,在受除草剂阿特拉津污染的土壤中投加Pseudomonassp.ADP进行生物强化,可使阿特拉津达到90%~100%的降解。
Struthers等分离到A.radiobacterJ14a,并将其接种到只具有少量野生降解菌的阿特拉津污染土壤中,发现阿特拉津的矿化速度提高了2~5倍;而将其接种到含大量阿特拉津降解菌的土壤中则缩短了降解的延滞时间。
1993~1995年,Spadaro 在波兰的ODOT进行了土壤中2,4-D的生物修复田间试验,在厌氧环境下加入厌氧消化污泥,经过7个月的处理,土壤中2,4-D从1100mg/kg降低到18mg/kg,并在大规模试验中证实了生物修复的可行性。
国内的一些单位也进行了大量的生物修复研究。
福建农业大学将分离出的有机氯农药(六六六、DDT)降解菌株制成复合菌剂,应用于盆栽试验和田间小区试验,所得到的降解效应类似于纯培养试验,对有机氯的降解率达到了50%~60%。
裘娟萍等人通过循环富集法筛得多效唑高效降解菌群,能彻底降解多效唑产生CO2,并建立了受多效唑污染土壤的再生修复技术,35天土壤中多效唑的降解效果达86.2%。
2.3 生物修复的前景与展望在各种消除农药污染的措施中,微生物修复虽然受农药的种类、环境条件等因素的限制,但因其高效、安全、成本低、无二次污染等而最具有发展前景,这方面的研究将持续快速发展,并推动应用的步伐。
在今后一段时间内,微生物修复技术研究将在以下几个领域进一步展开:(1)白腐真菌的应用研究;(2)环境微生物种资资源和基因资源的收集与保护;(3)高分子有机污染物降解过程中的共代谢机理;(4)代谢工程与生物修复相结合,解决难降解污染物的生物降解问题;(5)污染环境中的降解性微生物分子生态研究;(6)污染物的资源化及生物修复的产业化等。
3 重金属污染土壤的植物-微生物联合修复3.1 重金属污染土壤的生物修复背景随着世界工业的迅速发展,地球上许多地区的土壤都不同程度地受到重金属污染。
据我国农业部的调查,我国遭受重金属污染的土地面积占污水灌区总面积的64.18%。
重金属污染已经成为土壤环境质量下降的重要因素之一。
与其他污染物不同,污染土壤中的重金属不易被水淋滤,因此生物修复以其低廉的成本、修复彻底等优点逐渐为人们所重视。
生物修复技术主要包括植物修复及微生物修复技术。
植物特别是超积累植物在污染环境治理的具体应用中存在很多局限性:首先,植物修复会受到植物生长速度和生物量的限制,修复速度较慢;其次,植物修复会受到土壤类型、温度、湿度、营养等环境条件的制约;另外,过高或过低的污染物浓度均能影响植物修复的效果。
土壤污染的微生物修复是利用对有毒重金属离子有抗性的微生物来改变和转化金属离子形态。
对微生物本身而言,是一种很好的解毒作用;对环境而言,则是一种很好的修复作用。
目前,微生物多被用于进行土壤生物改造或改良,以及利用高效微生物的降解活性就地净化污染土壤。
微生物修复的局限性在于:微生物有些情况下不能将污染物全部去除;微生物对环境的变化响应比较强烈,环境条件的改变能大大影响微生物修复效果;加入到修复现场中的微生物可能会与土著菌株竞争或难以适应环境从而导致作用结果与实验结果有较大出入;同植物修复技术一样,微生物修复污染土壤的周期也相对较长。
近几年,重金属污染土壤的植物-微生物联合修复作为一种强化植物修复技术逐渐成为国内外研究的热点。
这种修复方法利用土壤—微生物—植物的共存关系,充分发挥植物与微生物修复技术各自优势,弥补不足,进而提高土壤中污染物的植物修复效率,最终达到彻底修复重金属污染土壤的目的。
3.2联合修复技术的不同形式3.2.1植物与专性菌株的联合修复土壤中许多细菌不仅能够刺激并保护植物的生长,而且还具有活化土壤中重金属污染物的能力。
俄罗斯科学家培育出一种耐重金属污染并保护植物生长的细菌,这种细菌能够在Zn、Ni、Cd和Co存在的条件下产生抗生素细菌的细胞不具备稳定的基因,但是位于染色体外能够自动复制的环状DNA分子,可以有效阻止重金属离子进入细胞,同时能够刺激并保护植物的生长;2003年盛放等利用从污染土壤中分离得到的3株Cd抗性细菌分别接种到含有200mg#kg-1Cd的土壤中并利用番茄进行富集实验,结果表明,供试菌株均能显著促进植株生长,活化植株根际Cd;2008年江春玉等从土壤样品中筛选出一株对碳酸铅、碳酸镉活化能力最强的铅镉抗性细菌WS34,通过盆栽试验发现菌株WS34能促进供试植物印度芥菜和油菜的生长,使其干质量分别比对照增加21.14%~76.13%和18.10%~23.16%;2004年Idris等在遏蓝菜属植物Thlaspigoesingense根际分离出大量对Ni耐受性较强细菌,包括Cytophaga、Flexibacter、Bacte-roides等,这些细菌可以明显提高Thlaspigoesingense对Ni 的富集能力。
可见,植物修复重金属污染土壤过程中向土壤中接种专性菌株,不仅可以提高植物生物量,而且还可以提高土壤中重金属的生物可利用性。
3.2.2植物与菌根的联合修复所谓菌根就是土壤中真菌菌丝与高等植物营养根系形成的一种联合体。
菌根植物与土壤重金属污染的研究开始于20世纪80年代初。
1981年Bradle等在调查重金属含量很高的矿区时发现,少量生存的植物中多为菌根植物,且与非菌根植物相比较生长好。
含有大量微生物的菌根是一个复杂的群体,包括放线菌、固氮菌核真菌,这些菌类有一定的降解污染的能力,同时,菌根根际提供的微生态使菌根根际维持较高的微生物种群密度和生理活性,从而使微生物菌群更稳定。
越来越多的研究表明,菌根表面的菌丝体可大大增加根系的吸收面积,大部分菌根真菌具有很强的酸溶和酶解能力,可为植物传递营养物质,并能合成植物激素,促进植物生长;菌根真菌的活动还可改善根际微生态环境,增强植物抗病能力,极大地提高了植物在逆境(如干旱、有毒物质污染等)条件下的生存能力。
2001年陈晓东等比较了生长在污染土壤中菌根小麦与无菌根小麦根际Cu、Zn、Pb、Cd 的形态与变化,得出了菌根环境对土壤中交换态重金属含量有较大影响,必需元素交换态增加,而Cu、Zn、Pb的有机结合态含量在菌根根际都高于非菌根际;2005年李婷等在离体培养条件下对外生菌根真菌Boletusedulis菌丝铜镉积累分配与生长微环境变化进行研究,发现lis具有很强的铜镉吸收积累能力,最高处理浓度时,菌丝体内的Cu、Cd浓度分别是对照的2616和28倍。
此外,一些研究认为,V A菌根作为一类重要的内生菌根,具有较强的络合重金属元素的能力,当土壤中重金属含量过高时,V A菌根可以显著提高宿主植物对这些重金属离子的耐性。
虽然菌根化植物抗逆性强、吸收降解能力强,但不容易获得。
因此,菌根与植物修复体系的选择与建立有非常广阔的应用价值,也是重金属污染土壤生态恢复的一个新的研究方向。
4 石油污染土壤的微生物修复4.1 石油污染土壤的概况我国作为石油生产、消费大国,由于生产条件、环保技术等方面相对落后,石油污染问题相当突出。
据统计,我国有机污染土壤面积约为0.2亿hm2,其中石油污染占相当比例。
据统计,我国每年有60万t石油经跑、冒、滴、漏途径进入环境,对土壤、地下水、地表水造成污染。
此外,污灌也是造成土壤石油污染的原因之一。
4.2 石油污染土壤的微生物修复微生物修复技术是利用土壤中的土著菌或向污染土壤中接种选育的高效降解菌,在优化的环境条件下,加速石油污染物的降解。
在石油组分中饱和烃最易降解,其次是低分子量芳香烃,高分子量芳香烃、胶质和沥青质则极难降解。