重金属

与有机污染物相比, 重金属具有难降解、易通过作物吸收、食物链累积等特点, 使得现代作物产量、质量严重下降。因此, 如何降低土壤中重金属的生物有效性是目前土壤修复的重点。传统修复策略主要是有客土、土壤清洗和植物修复等, 而这些方法存在着处理效率低、运行成本高、时间周期长、破坏土壤原生态系统等缺点。有研究者指出, 通过向受污染土壤中添加适当的改良剂可将土壤中的重金属固定与稳定化, 从而降低土壤重金属的流动性和生物有效性。如棘孢曲霉、黄孢原毛平革菌等微生物可通过生物积累、吸附、转化、胞外沉淀等作用, 吸附、吸收并固化重金属, 从而降低土壤中重金属的生物有效性。枯草芽孢杆菌等土壤微生物分泌的草酸、柠檬酸等有机酸能与重金属发生鳌合或形成草酸盐沉淀, 从而降低重金属对生物的伤害。同时, 生物炭表面存在的大量含氧官能团, 如羧基、羟基和酚等, 对重金属有很强的亲和力, 能高效吸附重金属。因此, 综合生物炭多孔隙结构与强吸附能力与微生物的优势, 生物炭与功能性微生物菌株的结合被认为是可持续修复重金属污染土壤的有效策略, 该体系结合了生物炭吸附和微生物降解污染物的优势, 通过提高微生物丰度增强土壤污染物的降解效果, 具有可重复利用的特点, 是一类有前景的污染物处理模式。如玉米秸秆生物炭接种耐重金属菌株假单胞菌后降低了Cd和Cu的不稳定性和生物可利用度。应用松木生物炭与青霉菌复合修复土壤砷污染时, 发现生物炭的孔隙为青霉菌提供了附着点, 使青霉菌定殖而丰度增加, 从而使得砷的钝化率高达27.6%。生物炭与微生物的共同作用对控制土壤污染具有极大的潜力, 生物炭固定微生物的技术为绿色可持续的污染修复提供了新视角。