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微生物修复技术在重金属污染治理中的应用研究

作者:原创论文网 时间:2017-08-10 14:46 加入收藏
  摘要:随着经济的发展,我国的城市现代化进程不断加快,工业、交通、生活垃圾等的排放量也随之增加。这些排放物中有很多重金属污染物,其很难被分解,最终沉积于环境当中,威胁着人类的身体健康。近年来,科学家研究发现,微生物修复治理重金属污染具有低成本、高效率、无二次污染等优势,利于改善生态环境,具有良好的应用前景。为此,本文就微生物修复技术在重金属污染治理中的应用做了进一步的研究。
  
  关键词:微生物修复技术;重金属污染;治理;研究进展
  
  引言:重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中,但人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多,造成不少重金属进入大气、水、土壤中,引起严重的环境污染。近年来,我国重金属污染事件频发。2014年4月,国家环保部调查显示,全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤重金属污染较重。这些重金属污染物很容易通过食物链进入到人体内。重金属一旦进入人体后,会在人的某种器官中富集,当富集的量超过人体所能耐受的限度,就会引起人体慢性中毒、亚急性中毒、急性中毒,甚至死亡。总之,重金属污染对人体会造成很大的危害。因此,如何有效治理重金属污染,限制重金属的排放,减少重金属造成的环境污染已经成为现代环境科学研究的重要课题。运用传统的物理化学修复技术来治理重金属污染的方法投入的成本高,治理效果不明显,且容易破坏土壤的生态环境。而与物理化学修复技术相比,微生物修复技术具有成本低,效果明显且不会产生二次污染的优势。因此,微生物修复技术已经成为现代环境科学中治理重金属污染的主要手段。
  
  1微生物修复技术在重金属污染治理中的应用
  
  1.1微生物吸附技术
  
  1949年,美国科学家发现微生物可以去除废水中的Pu,说明了大量的微生物对Pu具有一定的吸附能力。微生物对重金属的吸附可归纳为3类:细胞外吸附、细胞表面吸附和细胞内吸附。细胞外吸附是指微生物细胞外可以分泌多聚糖、糖蛋白和可溶性氨基酸等物质,这些物质能与重金属离子相互作用,从而沉淀重金属污染物。细胞表面吸附是指当重金属离子通过微生物细胞时,能与细胞表面的多糖、脂类或化学基团相互作用,从而将重金属污染物吸附到细胞表面。如酵母细胞壁上的氨基、羧基等化学基团能够与Cu2+相互结合,起到了吸附Cu2+的作用。细胞内吸附是指一些能透过细胞膜的金属离子进入细胞后,微生物可通过区域化作用将其分布到代谢不活跃的区域,将其转化为低毒的形式,如某些细菌能够吸附Hg2+,可通过细胞内的Hg还原酶,与Hg2+发生氧化还原反应,从而将Hg2+转化为了低毒性挥发态的Hg.
  
  1.2微生物-植物联用技术
  
  在生物治理重金属污染物的技术中,最常见的除了微生物治理外,还有植物治理重金属技术。植物利用吸收作用、降解作用和稳定作用等可以有效地吸附沉淀重金属污染物。但是植物治理技术存在着吸附量有限、修复效率低、对深层土壤污染修复能力差等不足之处。因此,将微生物与植物治理技术联合运用,可以大大降低这种局限性,从而提高重金属污染治理的效率。微生物-植物联用技术是环境科学研究的一个新领域,它是指利用土壤-植物-微生物组成的复合体系共同降解重金属污染物,清除环境污染物的一种环境污染治理技术。植物在生长过程中,通过根系为微生物提供了生活场所;反过来,微生物的旺盛生长增强了对污染物的降解,确保植物有更加优越的生长空间,这样的植物-微生物联合体系就促进了污染物的快速降解。
  
  1.3化学钝化-微生物联用技术
  
  除了微生物-植物联用技术外,化学钝化-微生物联用技术也是当前重金属污染治理的一个研究方向。化学钝化是指在土壤中添加钝化剂,使重金属与钝化剂自然作用而产生钝化现象,从而达到减少某种重金属含量的目的。常用的钝化剂可分为无机、有机及无机-有机混合钝化剂。将微生物与钝化剂联合使用,可以达到更好的修复效果。一般对化学钝化-微生物进行联合应用可以从以下几个方面入手:(一)要筛选固定能力较强的钝化剂,掌握钝化剂本身对环境的效应及修复稳定性;(二)筛选对重金属有强吸附力并且能与钝化剂协同作用的微生物;(三)了解化学钝化-微生物对重金属修复效果最佳时的环境条件。
  
  2结论与展望
  
  与传统修复技术相比,微生物修复技术具有物种资源丰富,遗传特性易于改造等优势,这使得对微生物修复机理的研究越来越深入,成为当下最具前景的生物修复技术之一。然而,目前我国的微生物修复重金属污染治理技术还处于研究阶段,在环境修复中还存在着诸多的问题。今后我们需要在以下几个方面进一步深入地研究:(一)在目前研究的基础上,加强微生物对重金属吸附、沉淀作用机理的研究;(二)加强对新型菌种的重视和研究,选择出对重金属离子吸附量大、平衡时间短的菌种,以应用到工业生产中;(三)学会将微生物修复技术与其他技术相结合,以获得更好的重金属修复效果。
 
  参考文献 
 
  [1] 赵庆龄,张乃弟,路文如.土壤重金属污染研究回顾与展望Ⅱ--基于三大学科的研究热点与前沿分析[J].环境科学与技术,2010,33(7):102-106,137. 
  [2] 李兆辉,王光明,徐云明,等.镉、汞、铅污染及其微生物修复研究进展[J].中国畜牧兽医,2010,37(9):39-43. 
  [3] 江丽,游牧.重金属镉污染土壤的微生物影响研究进展[J].环境科学与管理,2008,33(8):59-61,65.

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