微生物处理重金属

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1、近年来由于工业的迅速发展，人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤环境，引起严重的环境污染。环境中的重金属具有长期性和非移动性等特性，对生物和人类产生了不利影响。　　一、重金属污染的来源　　重金属污染的来源主要来源于采矿和冶炼，化石燃料的燃烧，工业排放的废气、废水、废渣等。重金属随"三废"排放到环境中所造成的污染称为重金属污染。排放重金属的行业和企业就是重金属污染源。　　目前已有的除去重金属的技术为：　　1．场外修复方法：将土壤进行转移，再进行金属离子的去除。缺点是花费高，过程较复杂，设备及技术要求高。　　2．生物

2、修复：利用生物对环境中的污染物进行降解，花费较少，对技术及设备要求不高，因而愈来愈受到人们的关注。这主要指微生物修复技术，降低重金属的毒性，或积累在菌体内使之得到固定，但不能将重金属降解而去除。　　（一）水体中的重金属污染　　1．自然状态  水体中重金属的含量取决于土壤、岩石的相互作用，含量很低，无危害。　　2．人为因素  工业废水、未经适当处理的生活污水、污染土壤和废弃物堆置场受流水作用、富含重金属的大气沉降物的输入等。　　3．污染物排放源  集中在大、中城市。　　4．危害途径  直接饮水、食用被污水灌溉过的蔬菜粮食等。　　水体重金属污染的传统处理方法包括：化学沉淀法、离子交

3、换法、活性炭及硅胶吸附法、电化学法及膜分离法等。但对于较低浓度的重金属离子废水处理效果不明显，操作费用和原材料成本相对较高，且存在二次污染，对大面积水域更受限制。近年来，生物修复技术得到了广泛应用，取得了较理想的结果。而生物修复重金属污染国内外研究较少，有湿地水环境中采集的生物膜吸附铅、镉的特性、微生物吸附剂对重金属的吸附特性，氧化亚铁硫杆菌对污泥中重金属生物淋滤的效果等。其实微生物吸附重金属的材料来源广泛，包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体，它们个体微小，却与人类生活密切相关。生物吸附法在低浓度下处理重金属的效果更佳，有吸附容量大、速度快、选择性

4、好等特点，有广阔的应用前景。　　（二）土壤中的重金属污染　　1．自然状态  来源于母岩或生物物质，含量低，无危害。　　2．人为因素  金属矿床开发、城市化、固体废弃物堆积、农业生产施用化肥农药、污泥及污水灌溉等。　　3．威胁途径  淋溶作用进入水体、种植等农业活动，进而进入农作物。　　重金属在水体中的迁移转化过程通常可概括为：　　（1）溶解态和悬移态重金属在水流中的扩散迁移。　　（2）沉积态重金属随地质的推移。　　（3）溶解态重金属吸附于悬浮物和沉积物后向固相迁移。　　（4）悬移态和沉积态重金属向间隙水溶出而重新进入水体的释放。　　（5）悬移态重金属沉淀、絮凝、沉降。　　（6）

5、沉积态重金属再悬浮。　　（7）生物过程即生物摄取、富集、微生物及生物甲基化等。　　（8）水体中重金属通过水面向空气中迁移的气态。　　二、重金属危害生物的主要特点　　重金属危害生物有如下一些特点：　　1．毒性效应　　2．转化为毒性更强的金属化合物。　　3．在介质间转移，对其他介质中的生物造成伤害。　　4．从不同器官进入生物，发生选择性和非选择性积累，造成相应的损害。　　5．经过食物链的逐级放大，在较高的生物体内富集。　　重金属经过一系列物理、化学变化后，以各种形式存在于土壤中。各种形态的相对含量直接影响重金属对土壤微生物、生物活性与作物的危害程度。土壤中重金属元素的存在形态分为可

6、交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物态、有机态与难溶态。一般来说，土壤中重金属的污染元素可溶态的含量较低，而难溶态的含量较高，但随着污染程度的增加，可溶态含量也很大。土壤中重金属存在形态与土壤的理化性质有关。了解土壤中重金属的形态特征，其主要目的在于掌握土壤中各种形态重金属含量与其有效态的贡献率。以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移，造成危害。如随废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类的体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。如日本的水俣病，就是因为烧碱制造工业排放的废水中含有汞，再经生物作用变成有机汞后造成的；

7、又如痛痛病，是由炼锌工业和镉电镀工业所排放的镉所致。汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进入环境，造成目前地表铅的浓度已有显著提高，致使现代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍，损害了人体健康。汞中毒有一定的征兆，开始是走路不稳，面容痴呆，而后耳聋眼瞎，重者全身麻痹，最后精神失常，以至死亡。这是因为汞中毒是一种神经中毒，可以造成全身性的神经损害。　　三、重金属污染的微生物修复机理　　（一）微生物菌体对重金属的吸附　　微生物与重金属之间相互作用的研究已有数十年之久。在长期的理论研究和实际应用中