環(huán)境生物技術(shù)課程論文-幾種利用微生物修復(fù)土壤重金屬污染方法的比較研究 (2)課件

1、唐守寅福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院幾種利用微生物修復(fù)土壤重金屬污染方法的比較研究土壤重金屬污染的背景 重金屬對(duì)人類具有巨大的危害，能引起頭痛、頭暈、失眠、健忘、神經(jīng)錯(cuò)亂、關(guān)節(jié)疼痛、結(jié)石、癌癥，如肝癌、胃癌、腸癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌、烏腳病、畸形兒等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國重金屬污染已越來越嚴(yán)重，重金屬污染事故頻發(fā)。2005年的廣東北江韶關(guān)段鎘嚴(yán)重超標(biāo)事件2006年的湘江湖南株洲段鎘污染事故2009年的湖南省瀏陽市鎘污染事件2010年福建紫金礦業(yè)銅礦廢水泄漏事件2011年山東渤海蓬萊油田漏油2011年云南曲靖鉻渣非法傾倒2012年廣西龍江河的鎘污染微生物修復(fù)土壤重金屬污染的特點(diǎn)微生物修復(fù)重

2、金屬的原理1生物吸附和富集作用2固定作用3氧化還原作用4轉(zhuǎn)化作用 土壤中重金屬離子有5種形態(tài):可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)(按穩(wěn)定性遞增排序)固定作用重金屬離子有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)胞外吸附作用胞外沉淀作用胞內(nèi)積累作用氧化還原作用 微生物對(duì)重金屬的氧化還原作用則可以改變土壤中重金屬的價(jià)態(tài)，降低其毒性或遷移性。如假單胞菌( Pseudomonad sp . )可以把六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻,從而降低其毒性。Fwukowa從土壤中得到假單胞桿菌K-62,它能分解無機(jī)汞和有機(jī)汞而形成元素汞,元素汞的生物毒性比無機(jī)汞和有機(jī)汞低得多幾種常見的微生物修復(fù)技術(shù)微生物刺激技術(shù)微生物強(qiáng)化技

3、術(shù)微生物-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)微生物刺激技術(shù) 生物刺激即向污染的土壤中添加微生物生長(zhǎng)所需的氮、磷等營養(yǎng)元素以及電子受體,刺激土著微生物的生長(zhǎng)來增加土壤中微生物的數(shù)量和活性。 微生物刺激技術(shù) 研究表明,限制鉻污染場(chǎng)地修復(fù)進(jìn)程的一個(gè)共同因素是污染場(chǎng)地通常缺乏足夠的營養(yǎng)以供引進(jìn)的外來微生物或土著微生物生長(zhǎng),以至這些微生物自身具備的還原Cr6+的潛力得不到充分發(fā)揮高效菌株的來源高效菌株的篩選基因工程的構(gòu)建微生物表面展示技術(shù)高效菌株微生物表面展示技術(shù) 微生物表面展示技術(shù)是將編碼目的肽的DNA片段通過基因重組的方法構(gòu)建和表達(dá)在噬菌體表面、細(xì)菌表面(如外膜蛋白、菌毛及鞭毛)或酵母菌表面(如糖蛋白),從而使每個(gè)顆

4、?；蚣?xì)胞只展示一種多肽。 Kuroda K、Ued M將酵母金屬硫蛋白(YMT)串聯(lián)體在酵母表面展示表達(dá)后,四聚體對(duì)重金屬吸附能力提高5.9倍,八聚體提高8.7倍。植物-叢枝菌根修復(fù) 叢枝菌根是土壤生態(tài)系統(tǒng)中一種同時(shí)具有植物根系和微生物特性的互惠共生體。 研究表明，AM 真菌能夠顯著提高宿主植物在重金屬污染土壤中的耐受能力。長(zhǎng)期生長(zhǎng)于脅迫環(huán)境中的植物經(jīng)過一段時(shí)間的適應(yīng)，會(huì)逐漸具備耐受脅迫的能力，AM 真菌能夠促進(jìn)宿主植物提高對(duì)重金屬脅迫的耐受性，減輕重金屬對(duì)植物生長(zhǎng)造成的危害。植物-叢枝菌根修復(fù) 另一方面，也有研究發(fā)現(xiàn)，在重金屬污染條件下，AM 真菌侵染宿主植物后不會(huì)減少植株對(duì)重金屬的吸收，但

5、是能夠提高植株對(duì)重金屬的耐受性，從而幫助植物在較高濃度重金屬水平下存活。通過對(duì)不同植物與重金屬的研究發(fā)現(xiàn)，接種 AM 真菌能夠促進(jìn)植物的形態(tài)建成，增加對(duì) Zn、Pb、Cu、As和 Cd等重金屬脅迫的耐受性。植物-根瘤菌聯(lián)合修復(fù)原理： 在重金屬污染地，重金屬毒性和養(yǎng)分不足是重金屬污染地植被恢復(fù)的主要限制因子，而氮素的極端不足又是養(yǎng)分不足的核心問題，提高重金屬污染地氮素含量水平成為重金屬污染地生態(tài)修復(fù)的首要工作。 根瘤菌-豆科植物共生體系是已知固氮能力最強(qiáng)、固氮量大、抗逆能力強(qiáng)的生物固氮體系之一，它們之間是一種緊密互利關(guān)系，是其適應(yīng)脅迫環(huán)境(如營養(yǎng)物質(zhì)匱乏、干旱、重金屬污染等) 的有效策略之一。植物根瘤菌修復(fù) SRIPRANG 等發(fā)現(xiàn)了一種紫云英屬野豌豆與根瘤菌的共生體， 每個(gè)植株上的 100 個(gè)左右的根瘤可多去除 140 nmol Cd2+。 經(jīng)過基因工程改良后，共生體對(duì) Cd2+的吸收增加了 1.5 倍。微生物修復(fù)的問題微生物存在遺傳穩(wěn)定性差、易發(fā)生變異，一般不能將污染物全部去除等問題微生物對(duì)重金屬的吸附和累積容量有限，而且須與土著菌株展開生存競(jìng)爭(zhēng)，最終有可能因難以適應(yīng)環(huán)境