土壤污染是由于土壤中含有的有害物質(zhì)過多,超過了土壤的自凈能力,從而引起了土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化,有害物質(zhì)在土壤中逐漸累積,通過“土壤→植物→人體”,或通過“土壤→水→人體”間接被人體吸收,達(dá)到危害人體健康的程度。土壤重金屬污染主要包括汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)和類金屬砷(As)等生物毒性顯著的元素,以及有一定毒性的鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni) 等元素,重金屬污染元素在土壤中移動性差、滯留時間長、只能發(fā)生形態(tài)的轉(zhuǎn)變和遷移,不能被微生物降解。歷史上發(fā)生的“骨痛病”和“水俁病”就是由于重金屬污染而致病的典型案例。因此,探索土壤重金屬污染的有效修復(fù)方法成為當(dāng)務(wù)之急。
目前,土壤重金屬污染治理途徑主要有兩種,一是改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài),使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定態(tài) ;二是從土壤中除去重金屬。方法主要有工程物理化學(xué)法,包括 :客土法、沖洗絡(luò)合法、電動化學(xué)法、熱處理法等,不適合污染面積較大的土壤 ;生物修復(fù)法包括 :植物修復(fù)、微生物修復(fù)和動物修復(fù)等,植物和低等動物修復(fù)法對土壤修復(fù)的效果不太顯著 ;微生物修復(fù)利用土壤中的某些微生物對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用,從而降低土壤中重金屬的毒性。該技術(shù)可以使重金屬污染物從土壤中去除,對周圍環(huán)境影響較小,不會產(chǎn)生二次污染,具有的巨大土壤修復(fù)潛力。但現(xiàn)有的重金屬污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)存在一定的局限性,如微生物修復(fù)持續(xù)時間長、見效慢、一般形成絡(luò)合物降低重金屬的危害,并不能將重金屬從土壤中除去。
趨磁細(xì)菌屬于革蘭氏陰性菌,是專性微好氧、兼性或?qū)P詤捬跫?xì)菌,具有負(fù)趨氧特性,細(xì)胞內(nèi)有沿菌體長軸排列、由膜包被的磁小體顆粒鏈,在地磁場的作用下可以定向運(yùn)動,而且對重金屬有較強(qiáng)的吸附能力。目前,國內(nèi)外已有關(guān)于趨磁細(xì)菌吸附水體中重金屬的研究,但是對于趨磁細(xì)菌修復(fù)重金屬污染的土壤尚未見報道。
植物修復(fù)技術(shù)是利用植物及其根際微生物對土壤污染物的吸收、揮發(fā)、轉(zhuǎn)化、降解、固定作用而去除土壤中污染物的修復(fù)技術(shù)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多植物可同時對多種重金屬有強(qiáng)大的富集能力,但大多數(shù)已報道的植物修復(fù)方法效果不顯著、見效慢、修復(fù)效果不穩(wěn)定,再加上受到氣候、土壤環(huán)境的限制,使得這些植物的重金屬積累量有限,從而在其應(yīng)用上受到限制。
生物炭天然的多孔結(jié)構(gòu)對有毒重金屬具有較強(qiáng)的吸附力,通過吸附固定作用使有毒物質(zhì)固定在炭的微孔表面上,從而降低這些污染物在土壤中的化學(xué)活性和毒性,達(dá)到長效地修復(fù)污染土壤的目的。生物炭施到土壤,從一定程度上還能增加土壤有機(jī)物質(zhì)、提高土壤肥力、使作物增產(chǎn)。