微生物如何修复土壤重金属污染

土壤重金属污染已经成为全球性的重要环境问题之一，土地一旦被重金属污染，就在一定程度上丧失了生产能力。土壤重金属污染物主要来源于污水灌溉、工业废渣、城市垃圾、工业污染物堆放及大气沉降。对于土壤污染处理而言，传统物理及化学修复技术的最大弊端是污染物去除不彻底，导致二次污染的发生，从而带来一定程度的环境健康风险危害。

利用微生物对不同污染类型土壤进行生物修复已经成为微生物研究的热点之一。微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。微生物修复的实质是生物降解，即微生物对物质(特别是环境污染物)的分解作用。它与传统的分解在本质上是一样的，但又有分解作用所没有的新特征(如共代谢作用、降解质粒等)，因此可视为是分解作用的扩展和延伸。由于微生物个体小、繁殖快、适应性强、易变异，所以可随环境变化产生新的自发突变株，也可能通过形成诱导酶产生新的酶系，具备新的代谢功能以适应新的环境，从而降解和转化那些“陌生”的化合物微生物对土壤中的有毒污染物的降解主要包括氧化反应、还原反应、水解反应和聚合反应等。微生物修复重金属污染的土壤机理如下：

微生物对重金属离子的溶解与沉淀。在土壤环境中，微生物能够利用有效的营养和能源，在土壤滤沥过程中通过分泌有机酸络合并溶解重金属。微生物对土壤重金属离子的溶解方式主要是通过各种代谢活动直接或间接地进行，其代谢作用能产生多种低分子量的有机酸，如甲酸、乙酸、丙酸等。微生物对重金属离子生物吸附和富集。土壤微生物可以通过带电荷的细胞表面吸附重金属或通过摄取必要的营养元素主动吸收重金属离子，并将重金属离子吸附在细胞表面或内部。

微生物对重金属离子的氧化还原。土壤中的一些重金属元素可以多种价位形态存在，它们以高价离子化合物存在时溶解度通常较小，不易发生迁移，而呈低价离子化合物存在时溶解度较大，较易发生迁移。微生物的氧化作用能使这些重金属元素的活性降低。

菌根真菌与土壤重金属的生物有效性影响。真菌侵染植物根系后形成共生体—菌根。菌根真菌与植物根系共生能促进植物对营养养分的吸收和植物生长。菌根真菌不仅能借助有机酸的分泌对土壤中某些重金属离子进行活化，而且能以其他形式如离子交换、分泌有机配体、激素等间接作用影响植物对重金属的吸收。
    微生物修复污染的土壤必须具备2个方面的条件：一是土壤中存在着多种多样的微生物，这些微生物能够适应变化了的环境，具有或产生酶，具备代谢功能，能够转化或降解土壤中难降解的有机化合物，能够转化或固定土壤中的重金属；二是进入土壤的有机化合物大部分具有可生物降解性，即在微生物的作用下由大分子化合物转变为简单小分子化合物的可能性，进入土壤的重金属具有微生物转化或固定的可能性。只有具备了上述两方面的条件，微生物修复才有可能实现，另外微生物修复重金属污染土壤的效果也受土壤营养、电子受体、电子供体、共代谢基质等土壤环境的影响。