园林景观土壤环境重金属污染生物修复技术研究

徐晓晨　李馨瞳　赵艺源

关键词：重金属含量；园林景观；生物修复技术；重金属污染；土壤环境

中图分类号：X53 文献标志码：B

前言

良好的土壤环境是保障人类社会生存和发展的基础与前提。但是土壤环境受到了重金属污染，并且污染程度呈现逐渐上升的趋势，受到了国家以及社会大众的广泛关注。土壤环境重金属污染元素主要包括铅、锌、铬等，具有难降解、危害大等特性。重金属污染对植物、人体均存在着不利的影响，需要进行深入研究与修复。

由于园林景观土壤环境也受到了不同程度的重金属污染，极大地影响着园林景观植物的正常生长及其发育，甚至会直接导致植物枯萎死亡，破坏园林景观整体观感与绿化性能，并且化学、物理修复技术的应用，都会对土壤环境产生二次污染，致使最终的土壤环境修复效果较差，无法满足目前园林景观建设的需求。相关学者针对该问题进行了深入研究，有部分学者采用生物炭修复土壤重金属污染，有的学者采用化学法修复技术进行修复，但是修复效果达不到预期目标，因此，提出面向园林景观土壤环境重金属污染的生物修复技术研究，希望通过提出的生物修复技术最大限度改善园林景观土壤环境，为园林景观的后续建设提供一定的帮助。

1土壤环境重金属污染生物修复技术研究

1.1园林景观土壤环境质量评价

选取某园林景观部分区域作为研究对象，并配置相应的采样位置，具体见图1。

如图1所示，在选取的园林景观研究区域内配置了12个采样位置，采集12份土壤环境样品，对重金属污染元素进行检测，每种重金属污染元素的检测方式不同，检出限也存在着较大的差异性，“主要检测的重金属为铅（ Pb）、锌（Zn）、汞（Hg）、铬（Cr）、铜（Cu）、镉（Cd）和砷（As）。采用电感耦合等离子体发射光谱法检测铅元素含量；采用火焰原子吸收分光光度法检测锌元素含量；采用原子荧光法检测汞元素含量；采用高锰酸钾氧化一二苯碳酰二肼光度法检测铬元素含量；采用原子吸收光谱法检测铜元素含量；采用石墨炉原子吸收分光光度法检测镉元素含量；采用二乙基二硫代氨基甲酸银比色法检测砷元素含量。”对应的检出限为0.1、0.5、0.002、5、1、0.01和0.01，单位均为mg/kg。通过检测方式检测园林景观土壤环境样品中的重金属元素，以检测结果为基础，计算土壤单项污染指数，表达式为式（1）：

通过上述规则即可完成园林景观土壤环境质量的评价，在评价中污染指数大于2的重金属元素数量大于1，则认定土壤环境受到了重金属污染，需要修复园林景观土壤环境。

1.2土壤环境重金属污染分布情况探究

以上述园林景观土壤环境质量评价结果为基础，深入探究土壤环境重金属污染的分布情况，为后续生物修复技术的制定与执行提供帮助。根据重金属污染元素检测结果，制定土壤环境重金属污染分布图，具体见图2。

需要注意的是图2只显示重金属污染的分布情况，并不显示重金属含量的高低。

上述过程完成了土壤环境重金属污染分布图的制作，可以清晰地观察到园林景观土壤环境中重金属元素的分布特征，为后续研究的进行奠定坚实的基础。

1.3重金属污染生物修复技术制定

生物修复技术主要是利用微生物与植物的生命代谢活动降低园林景观土壤环境中的重金属元素含量，从而实现土壤环境的无害化，达到土壤修复的目的。因此，文章研究从微生物、植物两方面制定重金属污染生物修复技术，修复园林景观土土壤，具体修复技术如下所示。

1.3.1微生物修复技术制定

土壤环境中微生物单位体积内数量越多，活性越强，产生的酸性物质越多，能够改善土壤环境的pH值，可以达到改变重金属形态的目的。另外，微生物具有溶解、生物吸附、富集、氧化还原、沉淀微生物的功能，能够很大限度的降低土壤环境的重金属污染程度。但与此同时，大部分微生物都会受到重金属元素的影响，致使其活性减弱甚至死亡，因此需要对耐重金属微生物菌株进行筛选与鉴定。

首先，准备三个培养基，一是细菌培养基，培养基内部放置10 g蛋白胨，3g牛肉膏，1000 mL蒸馏水；二是真菌培养基，培养基内部放置20 g琼脂，1000 mL蒸馏水，30 g蔗糖，化学药品若干；三是淀粉琼脂培养基，培养基内部放置20 g瓊脂，20 g可溶性淀粉，1000 mL蒸馏水，化学药品若干。

其次，向土壤环境样品中按倍数添加重金属污染元素（2倍、4倍、6倍、8倍），在每次重金属污染元素添加后培养3d。与此同时，制备不同重金属浓度的细菌、真菌与淀粉琼脂培养基。将培养后的土壤环境样品与无菌水进行充分混合，将其倒入培养基中继续进行驯化培养，持续时间为3d。当菌落长出后，将其移到培养皿中，直至可以提取到单菌落为止。

最后，观察培养皿中菌落生长情况，选择生长状况最佳的培养皿，其提取到的菌种即为耐重金属微生物的筛选结果。

除此之外，微生物对重金属元素的吸附量还会随着pH值而产生变化。随着pH值的增加，微生物对重金属元素的吸附量呈现先上升后下降的变化趋势。当pH值为6时，微生物对重金属元素的吸附量达到最大值27 mg/g。因此，在微生物修复技术应用过程中，尽可能将景观园林土壤环境pH值保持在6左右，以此达到最大化微生物吸附性能，从而更好的改善土壤环境的重金属污染状况。

1.3.2植物修复技术制定

植物对重金属具有一定的富集、吸附作用，这也是生物修复技术的核心原理。将植物栽种在重金属污染严重的土壤环境中两年，测定植物中重金属元素的含量，具体见表1。

根据表1数据可知，重金属元素Pb吸收性能较强的植物为白扦、粗榧与棉带；重金属元素Zn吸收性能较强的植物为白扦、金银木与粗榧；重金属元素Hg吸收性能较强的植物为丁香、海棠与蒙椴；重金属元素Cr吸收性能较强的植物为白扦、雪松与砂地柏；重金属元素Cu吸收性能较强的植物为金银木、华山松与砂地柏；重金属元素Cd吸收性能较强的植物为雪松、木槿与紫荆；重金属元素As吸收性能较强的植物为白扦、金银木与雪松。

依据式（3）计算结果，选取吸附效率较高的植物进行栽种，以此来最大化的吸附土壤环境中重金属元素，降低其重金属污染水平。

2生物修复技术应用性能测试

2.1测试区域选择

选取某园林景观作为测试区域，按照100：1的比例将其沙盘化，方便后续测试工况的变化与设置，在测试区域内设置了15个采样点，依全部采样点的平均数值作为测试数据，可以最大限度的提升测试结果的精准性。另外，测试区域范围较大，内部包含建筑、植物等，符合提出技术应用性能的测试需求。

2.2测试工况设置

单一测试工况获得的测试结论不具备可信度。因此，设置10种不同的测试工况，具体见表2。

如表2数据所示，设置10种测试工况中，重金属元素铅（ Pb）、锌（Zn）、汞（Hg）、铬（Cr）、铜（Cu）、镉（Cd）和砷（As）的含量均不一致，表明每种测试工况的背景条件具备较大的差异性，测试得到的实验结论更加具有可信度与说服力。

2.3测试结果分析

以上述选取的测试区域，设置的测试工况为基础，应用重金属污染土壤微生物修复研究进展（对比技术1）、攀西矿区典型重金属污染土壤化学一微生物联合修复技术探索（对比技术2）与提出技术对土壤环境重金属污染进行修复，通过修复后土壤环境中重金属元素的含量来显示提出技术的应用性能。由于研究篇幅有限，实验以含量较高的锌（Zn）、铬（Cr）与铜（Cu）作为研究对象。通过实验获得修复后土壤环境中重金属元素含量，见图3。

如图3数据所示，提出技术修复后土壤环境中重金属——锌（Zn）、铬（Cr）与铜（Cu）元素含量均低于对比技术1与2。其中，重金属元素锌（Zn）含量在第7种测试工况达到最小值10 mg/kg，重金属元素铬（Cr）含量在第7种测试工况达到最小值4 mg/kg，重金属元素铜（Cu）含量在第5种测试工况达到最小值10 mg/kg，充分证实了提出技术具备更好的重金属污染改善效果，为土壤修复提供更有效的基础支撑。

3结束语

随着城市建设步伐的加快，园林景观建设力度与规模逐渐扩大，但是污染问题也更加严重，尤其是重金属污染。传统的物理、化学修复技术会对土壤环境产生二次污染，无法满足园林景观建设的需求，故提出面向园林景观土壤环境重金属污染的生物修复技术研究。提出技术应用后，首先，在选取的园林景观研究区域内进行采样，并对其重金属污染元素进行检测，从微生物、植物两方面制定生物修复技术。其次，对生物修复技术应用性测试选择测试区域，再设置测试工况。最后，通过对测试结果分析，园林景观在技术修复后土壤环境中重金属含量得到大幅下降，文章技术具备更好的重金属污染改善效果，且并不会对土壤环境产生二次污染，为园林景观发展提供有力支撑。