摘要：随着我国工业产业化的快速发展，重金属污染问题受到相关工作人员的重视，特别是土壤重金属污染问题。相关工作人员应熟练掌握重金属检测技术，以便提高土壤重金属污染检测工作的准确性与工作效率。本文主要对重金属污染土壤的微生物修复技术进行了分析研究。
关键词：土壤；重金属污染；微生物修复
引言
农田土壤重金属污染现状较为严重，但我国农田土壤修复仍处于起步阶段，还有很多工作待完善。针对目前土壤重金属污染现状，修复受污染土壤已经刻不容缓。相比于传统的修复方法，生物修复简洁高效，绿色经济，易被大众所接受，应用范围比较广，具有良好的社会、生态、经济效益和广阔的应用前景。
1土壤重金属污染概述
重金属种类较多，而污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅等具有较强毒性的重金属元素以及毒性一般的较为常见的锌元素。这些具有毒性的重金属进入土壤后，被土壤胶体吸附，并与土壤中无机物、有机物等发生反应，进而混合为一种新的物质。这种混合物质无法与土壤中其他物质再发生任何反应，也无法被土壤微生物分解，成为难溶盐而被动累积在土壤中，最终量变引发质变，使土壤性质发生改变。而这些混合物质往往会被植物所吸收，进而通过食物链进入人体，最终威胁着人们的生命健康。还需注意的是，土壤中部分重金属还可能转变为烷基化合物，具有更强烈的毒性，最终对人们的身体健康造成严重威胁。由于土壤的吸附性，重金属在进入土壤后，无法被排除而只能被动吸附在土壤中，是导致重金属污染的重要因素。此外，重金属本身性质与土壤环境特性均是影响吸附过程的重要因素。因此，相关工作人员应重视土壤重金属污染研究。
2土壤重金属污染主要原因
2.1农业污染
我国属于农业生产大国，在农业生产过中，大量含有重金属的化肥以及农药的使用，都会引起土壤的重金属含量超标问题。尤其是在许多化肥中，含有过量的重金属污染元素，与传统的有机肥料相比，目前的大部分化学肥料中品质较差的过磷酸钙肥和磷肥中通常含有镉、砷等重金属元素。根据科学调查显示，针对集约化的养殖场而言，存在大量使用饲料添加剂的行为，饲料添加剂中一般含有铜元素和锌元素，畜禽食用过含有饲料添加剂的饲料后，排泄出的粪便中也带有大量的重金属元素，随着有机肥料的施用进入农田，从而导致了农田土壤的重金属污染情况的发生。
2.2工业污染
工业企业运作过程中也会排放大量的废气，产生大量有害烟尘，在这些废气、烟尘中也通常携带大量的重金属元素，通过雨淋沉降或自然沉降最终进入到土壤中，造成土壤的重金属污染。工业生产往往会伴随着大量的固体工业废物的产出，在这些工业废弃物的堆放或者移动处理过程中，重金属元素经过日晒、雨淋的自然移动行为，以辐射的方式向周边的土壤进行扩散，工业废弃物也会通过风力进行传播，从而加大土地重金属污染的范围。
2.3交通污染
在汽车排放的尾气中，含有大量的有害气体和重金属元素，汽车在行驶过程中由于轮胎与地面进行接触、摩擦也会产生大量粉尘及重金属物质。在这些有害气体和粉尘中，主要的污染元素为铅元素、铜元素、锌元素等，它们一般会经过自然沉淀，落于道路两旁的土壤中，并以道路为中心成带状分布。
3重金属污染土壤微生物修复技术
3.1生物吸附和富集作用
微生物对重金属离子的吸附作用主要是带阳离子的金属离子很容易与带阴离子的微生物发生反应，彼此作用聚集在微生物内部或表面。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆微生物细胞一般分布有-NH2，-SH，-P043-等其他阴离子基团，这些基团通过离子交换、络合等作用与金属离子结合，从而达到对重金属离子生物吸附的目的。微生物吸附在活细胞、死细胞中都可以作用，只是目前研究死细胞没有很大的实用性，所以很多试验偏向于研究在活细胞中微生物的吸附作用。重金属吸附按照金属离子与微生物细胞作用的部位不一样又可分为3种类型：胞内吸附、细胞表面吸附和胞外吸附。其中，胞内吸附主要是微生物细胞内的结合蛋白、络合素与重金属离子结合，最后积聚在细胞内；细胞表面吸附是与金属离子结合的多肽、植物螯合素等展示到细胞表面，从而增强微生物吸附重金属的能力；胞外吸附主要是利用微生物分泌到细胞外的蛋白质、糖类、脂类及核素等物质形成具有络合重金属离子作用的胞外聚合物，提高吸附效率。微生物富集作用不同于吸附作用，它是一种主动运输过程，必须借助生物代谢活动持续供给能量才能完成，因此，在死细胞中不能发生，只能够在活细胞中作用。另外，富集作用还需要油脂过氧化、载体蛋白和离子泵的辅助来完成。微生物富集作用与吸附作用机理一样，都是由于带阳离子的金属易与带阴离子的微生物发生反应形成一定的作用。
3.2氧化还原作用
氧化还原作用主要是多价的金属离子在微生物氧化还原作用下价态发生变化，重金属离子的活性和毒性降低，从而达到治理污染的目的。例如被列为重金属污染“五毒”之一的Cr元素，在土壤中Cr处于高价Cr6+时，其毒性和水溶性很强；当处于低价Cr3+时，在土壤中移动性较差，其毒性和水溶性也很低。土壤中生存着大量能够使含铬无机盐还原的微生物，如产碱菌属、芽孢杆菌属、棒杆菌属、肠杆菌属、假单胞菌属和微球菌属等菌通过还原作用，把高活性的Cr6+还原成低活性的Cr3+，减小了Cr随水溶解的能力和对土壤的污染。
生物氧化还原反应可以根据金属离子在微生物代谢过程中是否起直接作用，又分为同化氧化还原反应和异化氧化还原反应。其中，同化氧化还原反应是金属离子直接通过电子受体参与微生物的新陈代谢活动；异化氧化还原反应则是金属离子在生物代谢过程中没有利用电子受体直接作用，而是间接参与了氧化还原反应。另外，有些土壤微生物在新陈代谢过程中也会通过分泌氧化还原酶，加速微生物氧化还原反应的进行，从而促进金属离子溶解。用微生物
氧化还原作用去除重金属汞离子的污染研究较多，土壤中分布着多种细菌，可以在汞还原酶的作用下将高价Hg2+还原为低价汞（0），非活性的汞（0）通过挥发作用降低了在土壤中的含量；另外，Hg2+也可以通过异化还原细菌在电子供体的条件下还原成汞（0），以实现汞污染土壤生物修复的目的。
3.3沉淀和溶解作用
生物沉淀主要是微生物在新陈代谢过程中能够分泌多种物质与金属反应形成沉淀，它是一种新兴的技术。根据代谢产物的多样性，沉淀作用分为多种形式：第一，金属离子可以通过代谢产物无机盐与金属离子反应形成沉淀，这类机制一般固定Cu，Pb等重金属元素。第二，当微生物代谢产物是氢氧化物时，同样会与金属离子反应产生沉淀，这一作用还会使基质表面化学性质发生变化。微生物溶解作用也是利用微生物代谢过程中分泌出来的酸类物质，与金属离子发生反应。发现最早的是真菌可以利用代谢活动中释放小分子量的有机酸、氨基酸等酸类物质溶解重金属矿物。另外，微生物也可以利用土壤环境中有效的养分和能量，促进微生物的代谢过程释放更多的有机酸，加速土壤重金属的溶解作用，减小金属对土壤的毒害作用。
结束语
在重金属污染土壤中存活很多微生物，这些微生物抵抗金属能力强，且能够利用自身的性质改变金属的形态，减轻金属物质对土壤的危害。使用微生物技术修复重金属污染土壤成本低、速度快、实用性强，最终的产物都是稳定、无毒、无害的物质，对土壤环境友好，不会对土壤造成再次污染。因其具有无可比拟的修复优势，现已成为世界各国科学家改良和修复土壤污染的首要选择。
参考文献：
［1］向捷，陈永华，向敏，等.土壤重金属污染修复技术比较研究[J].安徽农业科学，2014，42（22）：7367-7369.
［2］宋伟，陈百明，刘琳.中国耕地土壤重金属污染概况[J].水土保持研究，2013（2）：293-298.
［3］薛高尚，胡丽娟，田园.微生物修复技术在重金属污染治理中的研究进展[J].中国农学通报，2012，28（11）：266-271.
论文作者:王波,张翼,王皓
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/11
标签：重金属论文; 土壤论文; 微生物论文; 作用论文; 离子论文; 金属论文; 细胞论文; 《基层建设》2018年第15期论文;