土壤修复技术知识、案例分(fēn)析及市场动态
土壤重金属污染由于它们在环境中的持久性，及不可(kě)生物(wù)降解的性质，导致它们累积毒性高，已成為(wèi)一个严重的全球性问题。要使土壤完全恢复至未污染的状态非常困难。
土壤重金属污染治理(lǐ)问题是当今的热点问题。现阶段修复土壤重金属污染的主要方法有(yǒu)物(wù)理(lǐ)修复、化學(xué)修复和生物(wù)修复。植物(wù)修复是一种利用(yòng)一些超富集植物(wù)将土壤中的重金属吸收到植物(wù)根部或转运到植物(wù)的地上部分(fēn)，最后通过收割植物(wù)从而达到净化污染土壤的目的。利用(yòng)超富集植物(wù)可(kě)以有(yǒu)效减少土壤中重金属的含量。施加钝化剂為(wèi)原位化學(xué)修复方法，可(kě)以减少作物(wù)对重金属的吸收，且钝化剂作為(wèi)化學(xué)添加剂具有(yǒu)见效快、价格便宜等优点。重金属污染的土壤在修复过程中微生物(wù)群落也会发生变化，且土壤微生物(wù)在不同的修复方式中也具有(yǒu)不同的作用(yòng)。
丛枝菌根( Arbuscular Mycorrhizae，AM) 真菌是一类广泛分(fēn)布于土壤生态系统中的有(yǒu)益微生物(wù)，能(néng)与 90% 以上的陆生高等植物(wù)形成共生體(tǐ)。研究发现，AM 真菌能(néng)够增强宿主植物(wù)对土壤中重金属胁迫的耐受性。
当前，利用(yòng) AM 真菌开展重金属污染土壤的生物(wù)修复已经引起环境學(xué)家和生态學(xué)家的广泛关注。
形成物(wù)理(lǐ)防御體(tǐ)系
丛枝根菌孢子
AM 真菌菌丝體(tǐ)表面重金属离子交换作用(yòng)及螯合物(wù)的形成，真菌细胞壁组分(fēn)如几丁质等对重金属的钝化固定，真菌體(tǐ)内有(yǒu)机酸根离子或无极酸根离子与重金属形成沉淀等作用(yòng)可(kě)使土壤中的重金属固化，移动性减弱，从而有(yǒu)效降低重金属对宿主植物(wù)的毒害性 。研究表明，菌根化玉米( Zea mays) 籽苗中 Pb 主要存在于菌丝细胞壁、菌丝内腔细胞膜、菌丝内腔和液泡内腔膜，因此植株體(tǐ)内 Pb 含量减少，缓解了Pb 对玉米幼苗的毒害作用(yòng)。
① 植物(wù)根系/菌根分(fēn)泌的鳌合物(wù)与重金属产生絮凝作用(yòng)；
② 植物(wù)根系/菌根表面(即细胞壁)对重金属的吸附作用(yòng)；
③ 植物(wù)根系/菌根细胞壁对重金属的屏障作用(yòng)；
④ 进入细胞壁的重金属被固定在原生质膜上；
⑤ 植物(wù)根系/菌根细胞膜上的运输體(tǐ)将重金属选择性吸收到细胞内；
⑥ AM真菌菌中的重金属运输體(tǐ);
⑦ AM真菌上的膜转运蛋白通过主动/被动运输将重金属运输到植物(wù)细胞内；
⑧ 重金属离子与细胞基质中的聚磷酸、蛋白质、氨基酸、有(yǒu)机/无机鳌合剂形成沉淀；
⑨ 将重金属區(qū)域化到细胞液泡中；
⑩ 将细胞内的重金属通过代謝(xiè)作用(yòng)主动排出；
⑪ 重金属向植物(wù)地上部分(fēn)转移并积累。
调控植物(wù)的生理(lǐ)代謝(xiè)活动
1.改善宿主营养状况
2.改变植物(wù)根系形态
3.改变根系环境的理(lǐ)化状况
产生生化拮抗物(wù)质
1.次生代謝(xiè)物(wù)质的合成
2.影响防御酶活性、调节重金属诱导蛋白的合成
AM真菌因其具有(yǒu)扩大植物(wù)根系的吸收面积、加快营养物(wù)质和灰分(fēn)的运输速率、分(fēn)泌活化物(wù)质等直接或间接作用(yòng)，从而改善植物(wù)营养，促进植物(wù)生長(cháng)。重金属污染土壤中接种适宜的AM真菌可(kě)以有(yǒu)效减轻重金属对植物(wù)的毒害水平，增加植株地上部分(fēn)重金属元素的吸收或根系中的积累量，从而对重金属污染土壤生物(wù)修复起到促进作用(yòng)。利用(yòng)AM真菌进行生物(wù)修复是一门新(xīn)兴的环境科(kē)學(xué)领域，國(guó)际上开展研究的历史较短，尚需加强以下领域的深入研究：
1.深化基础理(lǐ)论研究。
2.增加野外和自然条件下的试验研究。
3.利用(yòng)分(fēn)子生物(wù)技术及基因工程等手段，选育、驯化、培养耐性/抗性较强的AM真菌菌株。
4.筛选高效的植物(wù)-AM真菌组合，最大限度缩短生物(wù)修复进程。
5.进行AM真菌与其他(tā)有(yǒu)益微生物(wù)、有(yǒu)机残渣的组合研究，强化AM真菌的生物(wù)修复效果。
Aalipour等采用(yòng)丛枝菌根真菌接种于亚桑柏根部以修复Cd污染土壤，可(kě)实现经济高效修复的同时防止二次污染的产生。其中，接种丛枝菌根真菌的亚桑柏的植株叶绿素含量显著增大，光合作用(yòng)效果增强，且促进植株对土壤中磷的吸收，在实际应用(yòng)中还可(kě)将假单胞菌与丛枝根菌协同接种使用(yòng)，效果更显著。
针对土壤中Se(III)的修复，采用(yòng)Acinetobactersp.JH7治理(lǐ)，可(kě)显著降低Se(III)的浓度，且菌群的生長(cháng)代謝(xiè)不受影响，在微生物(wù)场地修复应用(yòng)中潜力巨大。
此外，微生物(wù)指标已被广泛用(yòng)于评价冶炼厂、矿山(shān)铅锌污染废物(wù)处置區(qū)及含铅矿冶炼渣區(qū)，在边缘采集土路，表现出较高的金属浓度和微生物(wù)多(duō)样性。检测到的主要门样品中分(fēn)别為(wèi):变形菌门、拟杆菌门和酸杆菌门。细菌耐潜在有(yǒu)毒金属(PTM)的存在，如Rhodoplanes, Kaistobacter,Sphingomonas和Flavisolibacter。单个微生物(wù)生物(wù)量虽然对土壤变化高度敏感，但在监测土壤污染方面存在一定的局限性。
生物(wù)量碳Cmic指数与土壤中重金属Cd、Cu、Pb 及Zn的浓度的含量呈负相关关系，但与土壤中的可(kě)溶性Cu浓度无相关关系。
生物(wù)量氮Nmic指数与重金属浓度的相关性较低，但对于污染程度较高的场地，可(kě)较好地评估Cu、Zn、Cd、Pb、Ni 及Zn污染状况及修复状况。
此外,当重金属污染浓度较低时，如Cd、Cu、Zn的浓度较低时，Cmic的短时间培养的效果不显著，无法判断修复的效果。Cmic/Nmic比值可(kě)有(yǒu)效用(yòng)于修复效果的评估。Cmic/Nmic的比值升高，可(kě)显示高重金属含量，归因于重金属耐受菌真菌数量的增多(duō)，且相对于放線(xiàn)菌和细菌，真菌的重金属耐受度更好。
此外，Cmic/Corg比值也可(kě)作為(wèi)一种敏感的评估重金属污染的工具，与As及Cu的含量呈负相关关系。在实际研究及应用(yòng)中，应采用(yòng)几种方式（生物(wù)指标）进行土壤质量诊断。