耐铅真菌对土壤中铅影响研究

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本文作者：贾婷婷作者单位：西山煤电集团公用事业公司

重金属污染已成为全球关注的环境问题之一，尤其是土壤的重金属污染，因其隐蔽性、不可逆性和积累性的特点，对土壤圈生态系统以及人类健康构成巨大的潜在风险。土壤重金属通过植物吸收作用并经由食物链进入人体，最终在人体内积累，并产生严重危害［1－2］。当重金属进入血液中会引起多种疾病如贫血、高血压、肾炎等，严重者可导致死亡。土壤中铅的来源是多途径的。首先是成土母质本身含有铅，不同的母质、成土的过程所形成的土壤中铅含量的差异很大［3］。此外，人类工农业生产活动也造成铅对大气、水体和土壤的污染，最终造成铅在土壤中的积累［4］。目前，铅污染土壤的修复主要采用物理化学修复技术和生物修复技术［5］。笔者从生物技术角度出发，通过室内分离筛选，结合生物试验，从当地石灰性土壤中筛选出一些耐铅菌株，为铅污染土壤的微生物修复提供理论依据和有效途径。

1材料与方法

取某建筑工地3m深的生土。主处理为加耐铅菌株处理M1、M2、M3、M4、M5，以不加耐铅菌株的M0为对照。其中，M1为奈瑟氏球菌科;M2为硫杆菌科;M3为硫杆菌科;M4为青霉;M5为腐霉科。副处理为铅处理，设500、1000、1500mg/kg3个水平，分别以Pb1、Pb2、Pb3表示。每个处理重复3次，随机排列。在玉米幼苗期、拔苗期、抽穗期、收获期分别采集土样。每盆选3点均匀采样，取样深度为20cm。每盆所采新鲜土样充分混匀后，风干磨碎过筛，备用。分析项目为交换态铅和碳酸盐态铅含量。

2结果与分析

2．1耐铅菌株对土壤交换态铅的影响

交换态铅在土壤环境中最为活跃，活性大，毒性也强，易被植物吸收，也易被吸附、淋失或发生反应转化为其他形态［6］。从图1可以看出，随着玉米生长期的增长，土壤中的交换态铅含量在0．05水平显著下降，下降率最高达50%。在Pb1、Pb2、Pb3不同铅浓度水平上，交换态铅含量随施铅量的增加而增加。在Pb1水平，交换态铅含量由大到小的顺序是处理M5＞处理M2＞处理M3＞处理M4＞处理M0＞处理M1，处理M5比处理M0提高了近1．3倍;在Pb2水平，交换态铅含量由大到小的顺序为处理M3＞处理M4＞处理M2＞处理M5＞处理M1=处理M0，处理M3比处理M0提高了1．15倍;在Pb3水平，交换态铅含量由大到小的顺序为处理M3＞处理M4＞处理M1＞处理M0＞处理M5＞处理M2，处理M2比处理M0降低了1．06倍。在幼苗期主处理中处理M0与处理M1、处理M2、处理M3、处理M4、处理M5差异在0．05水平显著，在拔苗期处理M1与处理M2、处理M3、处理M4、处理M5差异在0．05水平显著，处理M0同处理M1;副处理Pb1中的交换态铅含量与处理Pb2、Pb3中的交换态铅含量差异在0．05水平显著。经M1菌处理后，交换态铅含量一直较低，并且与空白差异在0．05水平显著，可得处理M1对交换态铅有明显的效果。处理M5也可让交换态铅含量降低。主处理M2虽然与空白差异不显著，但是在高浓度铅条件下，它对降低交换态铅含量仍有显著的效果。

2．2耐铅菌株对土壤碳酸盐态铅的影响

从图2可以看出，在Pb1、Pb2、Pb3不同铅浓度水平上，土壤中碳酸盐态铅含量随施铅量的增加而增加。在Pb1水平，不同时期碳酸盐态铅含量由大到小的顺序为处理M4＞处理M5＞处理M2＞处理M3＞处理M0＞处理M1，处理M4比处理M0提高了35．7%，处理M1比处理M0降低了3%;在Pb2水平，其顺序为处理M5＞处理M4＞处理M2＞处理M3＞处理M1＞处理M0，处理M5比处理M0提高了2倍;在Pb3水平，其顺序为处理M5＞处理M4＞处理M0＞处理M3＞处理M2＞处理M1，则处理M5比处理M0提高了23．2%，处理M1比处理M0降低了43．3%。在收获期，主处理中只有处理M5与处理M4、处理M2差异在0．05水平显著;副处理中，在Pb1、Pb2不同浓度下，处理M2、处理M1碳酸盐态铅的含量差异不显著。此外，Pb1、Pb2、Pb3的不同浓度下碳酸盐态铅的含量差异在0．05水平显著。处理M3土壤碳酸盐态铅含量呈倒“V”型，且与空白差异在0．05水平显著，说明硫杆菌科菌株对碳酸盐态铅含量的影响起主要作用。而该菌株对碳酸态铅含量的影响虽然不显著，但是在低浓度铅时对于降低碳酸盐态铅有明显的作用。

3结论与讨论

研究表明，铅污染土壤中，经过耐铅菌的处理后，2种铅形态含量大小为碳酸盐态＞交换态。对于交换态铅，处理M1、处理M5含量一直保持较低的水平;随着施铅量的增加，处理M2交换态铅含量减少，说明硫杆菌科菌株在高浓度铅时固定交换态铅的作用明显。对于碳酸盐态铅，处理M3下，其含量随着施铅量的增加呈现倒“V”型;处理M5下，其含量会随施铅量的增加而增加。总之，为减少交换态铅含量，可以施用M1、M5菌株;如果在高浓度铅的地区，还可以施加M2菌株。而对于碳酸盐态铅，M5菌株在低浓度铅污染的土壤施用会降低其含量。

在土壤化学和环境化学研究中，目前还没有一种方法能够分离出化学上认同的化学形态。当前往往用各种不同的浸提剂对土壤中的铅进行连续提取，并根据所使用的浸提剂对铅的形态分组。因此，所谓土壤铅的形态都只是操作定义上的形态。一般，将土壤中的铅分为水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残留态等。因浸提剂系列的组成和浸提方法不同，上述分组方式也有变化。研究土壤中重金属形态，应着重于各形态对生物产生的毒性，以便为准确预测土壤重金属污染的临界质量，防止并缓解土壤污染提供可靠依据。而该研究仅对作物在苗期时的土壤中铅形态做了研究，今后还应进行进一步的研究。