植物微生物联合修复土壤重金属技术综述

2016-05-14李崇

农业与技术 2016年7期

李崇

摘要：本文介绍了植物—微生物联合修复机理和分类，综述了植物与真菌、专性降解菌联合修复的研究现状，总结出植物—微生物联合修复技术的研究展望。

关键词：重金属；植物；微生物；联合修复

中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160431012

随着我国城市化进程和产业结构优化调整步伐的加快，大量工业企业搬迁、停产或倒闭。与此同时，工业企业遗留土壤污染问题逐渐显现，尤以重金属污染突出。重金属会使土壤的理化性质及生物特性变异，对生物产生刺激和生理毒性，不仅改变土壤生态系统，还会在土壤中积累，进而通过食物链富集对人体健康产生危害[1]。

土壤重金属的修复方法包括物理修复法、化学修复法和生物修复法。传统的物理、化学法都存在着工程量大、投资大、能耗高、操作困难、易产生二次污染的局限性[2]，单纯生物修复法又受外界环境条件的影响明显，加之遗留土壤污染复杂，因此，针对土壤条件、污染物性质、污染程度等因素，因地制宜地开展联合修复技术才更科学有效。植物—微生物修复法属于友好环保的联合修复技术，因此本文着重介绍植物—微生物修复技术。

1 修复机理

植物修复法最重要的是寻找合适的超积累植物，该法弊端是局限性较大，例如植物生长慢、生物量低、对金属有选择性，不适宜复合污染。而植物—微生物联合修复是在植物修复的基础上，与微生物形成互惠互利的联合体，来提高土壤重金属污染修复效率。采用联合修复时，植物根系能够为微生物提供营养，保证微生物数目和活性；旺盛生长的微生物又能强化降解污染的能力，这种联合体也能加强植物对重金属的固定、积累、转化作用，从而更大程度地削减重金属污染[3]。

2 修复分类

目前，植物—微生物联合修复研究较多的是植物—真菌联合修复和植物—专性降解菌联合修复。

2.1 植物—真菌联合修复

菌根是真菌与植物根系构建的联合体，具有降解污染的能力，包括真菌、放线菌、固氮菌。菌根从根部吸收碳水化合物，同时也为植物根系提供营养和水。在重金属污染土壤中，菌根可以改善植物生长环境，削减重金属的毒害作用，促进植物对重金属的吸收和转运。

该法最重要的是筛选降解能力强的菌根和适合的共生植物，使两者能组合成有效菌根。该法优势是降解能力强、适应性强，缺点是不同环境需选择不同的植物和菌根，用实验才可确定最佳降解组合，周期较长。

2.2 植物—专性降解菌联合修复

在高浓度情况下，重金属会对植物产生毒害作用，能够降低植物修复效率，并减少其生物量。而对于土壤微生物来说，长期遭受重金属污染的土壤却能筛选出丰富的耐重金属微生物资源。经研究表明，微生物能够通过氧化—还原、甲基化、脱烃作用参与重金属转化，将重金属转化为无毒或低毒的化合物。在利用植物进行修复的同时，对土壤接种具有强降解能力的专性降解菌，可更大程度地降解重金属污染[4]。

3 展望

在所有联合修复技术中，植物—微生物联合修复法是环境友好且较为实用的领域，但构建有效组合是研究的难点，因此实际应用较少。未来植物—微生物联合修复应主要解决如下问题：

筛选强富集能力的超积累植物。尽管目前已发现400多种重金属超积累植物，但与我国庞大的生物资源量相比依然很少，因此筛选耐性植物工作非常有潜力。

筛选耐性能力强的微生物。目前土壤微生物的筛选工作主要针对有机污染物降解方面，应进一步加强对重金属耐性微生物的筛选工作[5]。

运用分子生物学与基因工程技术，寻找出影响耐性的基因，将其复制到植物体内，构建高效降解污染物的基因工程[6]。

增加现场实践与检验。之前的研究主要集中在实验室条件，而现场的环境条件则复杂得多，因而研究成果还需现场实践与检验，这样也有利于实现植物—微生物修复技术的工程化[7]。

参考文献

[1] 张艳，邓扬悟，罗仙平等. 土壤重金属污染以及微生物修复技术探讨[J].有色金属科学与工程，2012，3（1）：63.

[2] 陈小攀，冯秀娟. 微生物对重金属元素作用机理综述[J]. 有色金属科学与工程，2012，3（3）：56～57.

[3] 何小燕. 工业区土壤重金属污染的微生物一植物联合修复技术初探[J]. 河北法学，2010（28）：60.

[4] 何小燕，周国英. 植物微生物联合修复重金属污染土壤研究[J]. 湖泊科学，2010（22）：466.

[5] 牛之欣，孙丽娜，孙铁珩. 重金属污染土壤的植物—微生物联合修复研究进展[J]. 生态学杂志，2009，28（11）：2371.