重金属污染及其生物修复

污染及防治　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　２０　１２…ＮＯ．０６皿圆　．重金属污染及其生物修复　诸振兵　（东莞市环境保护监测站　广东东莞　５２３００９）　摘要：社会的不断进步，对环境带来了严重的污染，特别是重金属污染已成为当代人面临的最大污染问题，严重危害着人们的健康。然　而，在重金属污染治理上，人们不断提出新的方法，特别是生物修复技术更多为人们所应用。　关键词：重金属污染　危害　生物修复　前景　中图分类号：Ｘ８３　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７２－－３７９１（２０１２）０２（ｃ）－０１　３９—０２　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｉｓ　ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｇ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ，ｗｉｔｈ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｂｉｇｇｅｓｔ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｈｕｍａｎ　ｆａｃｉｎｇ　ｎｏｗａｄａｙｓ，ｓｅｖｅｒｉｔｙ　ｅｎｄａｎｇｅｒｉｎｇ　ｐｅｏｐｌｅ，ｓ　ｈｅａｌｔｈ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｐｅｏｐｌｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　ｗｏｒｋ　ｏｕｔ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｔｈｅ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｍａｎａｇｅｄ．ｓｐｅｃｉａｌｌｙ　Ｂｉｂｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｆｏｒ　ｐｅｏｐｌｅ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｐｏｕｌｌｔｉｏｎ　ｌ　Ｅｎｄａｎｇｅｒ　ｌ　Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ；Ｐｒｏｓｐｅｃｔ　重金属指比重大于５的金属，（一般指密　国外也存在不同程度的重金属污染状　积聚或清除水体中的重金属。修复金属主　度大于４．５ｇ／ｍ　的金属）约有４５种，如铜、　铅、锌、铁、钻、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银　况，波兰由采矿、冶炼、废物导致约６０％水体　要在单细胞藻类和高等植物界的一切植　等。尽管锰　铜　锌等重金属是生命活动所　重金属含量未达标准。可见重金属污染不　物。　需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、　仅是我国面临的问题，更是全球性的环境　３．２．２植物在土壤修复中的应用　铅、镉等并非生命活动所必须，而且所有重　污染的问题。　环境中金属的去除。在长期的生物进　金属超过一定浓度都对人体有毒但也包括　化中，生长在重金属含量较高土壤中的植　有的非金属，如Ａｓ。境污染方面的重金属主　要指Ｈｇ、ＣＴ、Ｐｂ、Ｃｄ、ＣＵ、Ａｓ等金属。重金属　２对人体健康和生命的危害　物产生了适应重金属威迫的能力。即是不　主要来源干化肥农药的大量使用，电镀、染　人体如果射入过量的Ｍｏ（钼）就会导致　吸收或少量吸收重金属；将吸收的重金属　料厂的“三废”，城市垃圾等。但是土壤中的　痛风样综合症、关节痛、畸形、肾脏受损、生　钝化在植物地下部分，使其不向地上转移；　镉主要来源于母岩和残落的生物体。　长发育迟缓、动脉硬化、结蒂组织变性等疾　大量吸收金属元素，植物仍能正常生长。因　病。另外，重金属Ｐｂ，Ａｓ中毒也会导致胎儿　而在土壤的修复中，可以利用植物，通过植　１污染现状　畸形。　物固定，植物挥发和植物吸收去除环境中　１．１水体污染现状　金属元素，进行污染环境的修复。　据调查现代水体重金属污染率高达　３生物修复技术　植物可以从污染的土壤中吸收并积累　８０．１％。２００３年，黄河、淮河、花江、辽河等十　生物修复技术是２０世纪８０年代产生的　大量的放射性核素。现已在核电站的附近　大流域的流片，在不同程度上都遭受重金　一种更经济、更高效、更环保的绿色生物技　地区发现多种能大量吸收Ｃｓ＊￣Ｓｒ的植物种　属污染，且都超标。２００４年，太湖底泥中总　术，具有广泛的应用前景。　类，如桉树苗一个月可去除土壤中１　３．０％的　Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｂ、均处于轻度污染水平。黄浦江　３．１微生物修复广义的生物修复，指一切以　Ｃｓ和１１．３％Ｓｒ。　干流表面沉淀物中Ｃｄ背景值２倍，Ｐｂ背景　利用生物为主体的环境污染的治理技术　３．２．３植物在富营养化水体的水质净　值１倍，Ｈｇ也有明显增加；苏州河中Ｐｂ全部　它包括利用植物、动物和微生物吸收、　化中的应用　超标，Ｃｄ为７５％超标，Ｈｇ为６２．５％超标。城市　降解、转化土壤和水体中的污染物，使污染　利用水生生物吸收氮、磷元素进行代　河流中Ｐｂ总量也超过了标准值，全国近岸　物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒　谢活动，以去除水体中氮、磷营养物质的方　河域海水中Ｐｂ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｃｕ也有严重超标现　有害的污染物转化为无害的物质，也包括　法。高等水生植物净化水体的特点是以大　象。　将污染物稳定化，以减少其向周边环境的　型植物为主体，植物和根区微生物共生，产　１．２土壤重金属污染现状　扩散。一般分为植物修复、动物修复和微生　生协同效应，经过植物直接吸收、微生物转　我国大陆最南端的雷州半岛土壤中　物修复三种类型。根据生物修复的污染物　化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮　Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ和Ｈｇ的质量浓度超标样品比率　种类，它可分为有机污染生物修复和重金　颗粒，同时对重金属元素也有去除效果。必　分别为７．５５％、２５．４７％、２０．７５％、３．７７％。土　属污染的生物修复和放射性物质的生物修　须根据当地的环境特征，选择合适的生物　壤中Ｃｄ含量一般为０．０１—２ｍｇ／ｋｇ［Ｉ＿而各大　复等。狭义的生物修复，是指通过微生物的　修复工程措施。　城市的耕地土壤均有不同程度的Ｃｄ污染。　作用清除土壤和水体中的污染物，或是使　江西省某县多达４４％的耕地受到污染，沈　污染物无害化的过程。它包括自然的和人　４生物修复影响因素　阳市某污灌区农业突土壤中Ｃｄ含量高达　为控制条件下的污染物降解或无害化过　４．１对微生物修复过程的主要影响因素　ｌ３０ｍｇ／ｋｇ＃成都东郊污灌区Ｃｄ含量高达　程。　微生物营养盐、电子受体、基质、土壤　１．６５ｍｇ／ｋｇ。其中，沈阳市郊区和西安市污　３．２植物修复技术　特性、污染物的物理化学性质等。　灌区土壤中Ｃｄ含量尤为严重。沈阳市农用　３．２．１植物修复技术的定义　４．２对植物修复过程的主要影响因素　土壤中Ｃｄ含量为０．８８ｍｇ／ｋｇ；西安市污灌　利用绿色植物来转移、容纳或转化污　生长速度和生物量。如：自然的超富集　区土壤中Ｃｄ含量为０．６２８ｍｇ／ｋｇ。我国土壤　染物使其对环境无害。主要通过植物吸收、　植物的生物量普遍较低，并且生长缓慢，严　污染现状也非常严重。　植物挥发、植物吸附和根际过滤等方式来　重制约了植物修复的效率；病虫害等生物　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　１　３９　圆圆　…。　展和更有效、更广泛的应用。通过吸收、借　鉴、采纳已有生物　污染及防治　术与设备，２００６，７（１０）：９．　的深亥４理解将有助于这一技术的进一步发　【６】Ｓｈｅｎ　Ｄ　Ｚ．Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｌｌｕｔｅｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｍ】．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎ—　因素，ｐＨ、光照、温度、水分、土壤特性；矿质　特别是，对生物技术方法与微生物学原理　营养，污染物的理化性质。如：有机污染的　生物有效性，污染物的种类、形态和浓度　等。　ｄｕｓｔｒｙ　Ｐｒｅｓｓ，２００２．沈德中．污染环境的　生物修复【Ｍ】．北京：化学工业出版社，　２００２．　修复的成功和失败的经验，特别是结　５生物修复的前景　综合前人的工作，尚需深入研究的问　合我国国情，加强研究，将会使我国污染土　壤及地下水和地表水的生物修复的工作进　［７】Ｃｈｅｎ　Ｙ　Ｌ，Ｚｈａｎｇ　Ｘ　Ｎ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｙ　Ｏｉｌ　Ｐ　ｓｅｕｄ　ｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．ＷＢＣ一３　ｃａｐａｂｌｅ　ｏｆ　ｃｏｍｐｉｅｔｅ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｏｆｍｅｔｈｙｔｐａｒａｔｈｉｏｎ　题有：继续对超累积植物的寻找及超累积　入到一个崭新的阶段。　机理的研究，进一步加强对白腐真菌的应　用研究；高分子有机污染物降解过程中的　参考文献　共代谢机理；植物根区修复作用的原理及　【ｌ】成新．太湖流域重金属污染亟待重视　其促进机制。通过遗传工程构建高效降解　［Ｊ】．水资源保护，２００２（４）：３９～４Ｉ．　［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ．２００２，　４２（４）：４９０～４９７．陈亚丽，张先恩，等．甲　基对硫磷降解假单胞菌ＷＢＣ－３的筛选　的微生物菌株，创造超积累型转基因植物；　生物降解潜力的指标与生物修复水平的评　价，生物修复与理化方法结合的综合技术　【２】陈怀满．土壤一植物系统中的重金属污　染．土壤物质循环系列专著【Ｍ】．北京：　科学出版社，ｌ９９６：７ｌ～１２５．　及其降解性能的研究【Ｊ］．微生物学报，　２００２，４２（４）：４９０～４９７．　［８】孔繁翔，等．环境生物学【Ｍ】．高等教育　出版社，２０００：３６１～３７２．　的研究；污染的资源化及生物修复的产业　【３】刁维萍，等．水环境重金属污染的现状　化。　总之，应用生物系统对人为带来的污　功的生物修复需要多学科的共同合作，包　及其评价［Ｊ】．广东微量元素科学，２００４，　ｌ１（３）：ｌ　５．　染物进行有效清洁是生物修复的目标。成　【４】孟多，等．水体重金属的污染现状及其　治理【Ｊ】．辽宁化工，２００６，３５（９）：５３５．　修复技术研究进展【Ｊ】．环境污染治理技　括污染生态学、分子生物学与生物技术、土　【５】季秀玲，魏云林．低温微生物环境污染　壤化学、植物学、微生物学和环境工程学。　｝　４Ｏ　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ｝ＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ