重金屬污染的微生物修復技術
傳統的處理重金屬的物理化學方法很多，但不同程度地存在著投資大、能耗高、操作困難、易產生二次污染等缺點。隨著生物技術的發展，20 世紀80 年代人們逐漸將低含量重金屬污染治理的研究重點轉向了微生物修復技術，該技術因其具有處理費用低、對環境影響小、效率高等優點，越來越受到人們的廣泛關注。
1 重金屬污染的微生物修復原理
許多重金屬是生命必需的物質或元素，但是當它們在環境中的濃度超過了限度就成了毒物，微生物可對它們進行固定、移動或轉化，改變它們在土壤中的環境化學行為，從而達到生物修復的目的。重金屬污染的微生物修復原理主要包括生物吸附和生物轉化。
1.1 微生物對重金屬離子的生物吸附
細胞壁帶有負電荷而使整個細菌表面呈現陰離子特性，通過細菌細胞中均聚物或雜聚物上的羰基或磷酰基等陰離子作用可以增加金屬離子的吸附。此外，細胞壁中的分子結構也具有活性，可以將金屬螯合在細胞表面。細菌可以通過細胞表面的絡合作用而阻止某些重金屬進入細胞內部敏感區域，而對于那些細胞化學反應需要的金屬則可以通過細胞壁運輸到原生質中特定位點。真菌對重金屬的吸附方式主要有2 種：一是細胞壁上的活性基團（如琉基、羧基、羥基等）與重金屬離子發生定量化合反應（如離子交換、配位結合或絡合等）而達到吸收的目的；二是物理性吸附或形成無機沉淀而將重金屬污染物沉積在自身細胞壁上。細胞通過螯合作用吸附重金屬已被證明和真菌細胞壁結構有關，如細胞壁的多孔結構使其活性化學配位體在細胞表面合理排列并易于和金屬離子結合。此外，胞壁多糖可提供氨基、羧基、羥基、醛基以及硫酸根等官能團，它們對金屬離子有著較強的絡合能力。
1.2 微生物對重金屬的生物轉化作用
微生物對重金屬進行生物轉化主要作用機理包括微生物對重金屬的生物氧化和還原、甲基化與去甲基化以及重金屬的溶解和有機絡合配位降解轉化重金屬，改變其毒性，從而形成某些微生物對重金屬的解毒機制[1]。細菌對 Hg 的抗性歸結于它所含的2 種誘導酶：Hg 還原酶和有機 Hg 裂解酶，其機制是通過Hg-還原酶將有機的Hg2+化合物轉化成低毒性揮發態Hg。微生物也可通過改變重金屬的氧化還原狀態，使重金屬化合價發生變化，改變重金屬的穩定性。微生物能氧化土壤中多種重金屬元素，某些自養細菌如硫-鐵桿菌類（Thiobacillus ferrobacillus）能氧化As、Cu、Mo 和 Fe 等，假單孢桿菌屬（Pseudomonas）能使As、Fe 和Mn 等發生生物氧化，降低這些重金屬元素的活性。硫還原細菌可通過2 種途徑將硫酸鹽還原成硫化物，一是在呼吸過程中硫酸鹽作為電子受體被還原；二是在同化過程中利用硫酸鹽合成氨基酸，如胱氨酸和蛋氨酸，再通過脫硫作用使S2-分泌于體外，與重金屬Cd 形成沉淀，這一過程在重金屬污染治理方面有重要的意義。另外，金屬價態改變后，金屬的絡合能力也發生變化，一些微生物的分泌物與金屬離子發生絡合作用，這可能是微生物具有降低重金屬毒性的另一機理。 2 重金屬污染微生物修復技術的研究與應用
（1）重金屬污染的微生物修復是利用微生物的生物活性對重金屬的親合吸附或轉化為低毒產物，從而降低重金屬的污染程度。目前應用微生物的高效降解、轉化能力在治理重金屬污染方面已經取得了良好效果。其治理過程分為：①高效生物降解能力和極端環境微生物的篩選、鑒定；②污染物生物降解基因的分離、鑒定和特殊工程菌的構建；③生物恢復的實際應用和工程化。
（2）篩選污染物高效降解菌株的研究是微生物修復技術研究的第1 步。根據微生物與污染物的作用機制，選擇高效微生物的標準包括：①對污染物有較高的耐性；②對環境的適應性較強；③對污染物的降解效率高、專一性強；④不影響環境中原有的生物多樣性。我國對生物修復高效降解微生物的篩選源于對農藥高效降解微生物的研究，現已篩選出大量的可用于生物修復技術開發的微生物。肖偉等[2]從寶鋼電鍍污泥中分離得到一系列高六價鉻抗性菌株能耐受 40mmol/L Cr6+。
（3）由于大多數微生物對重金屬的抗性系統主要由質粒上的基因編碼，且抗性基因亦可在質粒與染色體間相互轉移，許多研究工作開始采用質粒來提高細菌對重金屬的累積作用，并取得了良好的應用效果。李福德[3]利用復合功能菌處理電鍍廢水取得了很好的去除效果。
3 微生物修復存在的問題與展望
3.1 微生物資源及其生物降解途徑
需繼續篩選和馴化新的降解菌株，進一步解析典型污染眾的氣象信息，并不屬于專門氣象經濟學的范疇；而專業氣象預報則是為訂制單位“量體裁衣”的精確氣象信息，能幫助企業預測，進而直接指導企業生產、采購、銷售。一條準確的氣象信息有時減少經濟損失或帶來經濟效益可數以百萬元計。
我國的部分氣象局雖然也有專業性服務，譬如為行業提供特定的氣象信息，但是并沒有多少企業重視，表示希望訂購氣象服務。由于大多數專業氣象產品乏人問津，氣象臺推出的專業氣象服務大都只收取成本費，投入大于支出；而且新推出的氣象產品無人問津，新產品又因缺乏經費無法開發，長期下去，將走上惡性循環的道路，最終結果是氣象產業發展不起來，經濟發展受阻。
3 市場化的“屏障”
分析人士認為，氣象服務市場化的障礙之一是市場需求不足，其癥結是許多企業對氣象信息有償使用的意識不足。國內氣象服務還是一種以國家投入為主的公益事業，即使是市場化程度較高的上海市氣象局，其每年有償服務收入也僅有數百萬元。
氣象服務市場化的障礙之二是地區發展不平衡。據調查，氣象經濟在我國發展很不平衡，東南沿海地區在市場化發展上走得較快，訂購氣象信息的企業逐年遞增，如手機短信服務已成為氣象部門的主要業務之一。與氣象服務相關的產品有些已成為新興產業，如廣東的防雷產品。比較而言，中西部地區氣象經濟發展滯后， 氣象服務市場基本上未開發，人們獲得的仍然是氣象部門發布的單一氣象預報服務。氣象服務市場化的障礙之三是氣象服務產品的提供能力有限。長期以來，我國氣象服務都是公益性的，大家都不認為氣象服務也應該商業化，也要付費，都希望氣象部門無償提供服務。還有就是企業的觀念和意識落后，他們還不習慣把天氣當成商品買賣，認為沒有必要花錢“買天氣”。其實，像經營服裝類、餐飲類的一些商家，他們的商業活動與天氣息息相關，小投入可能會給他們帶來大效益。
據調查，現在氣象部門提供的專業氣象服務，還遠遠不能滿足巨大的市場信息需求，提供氣象服務的部門相對較少；同時，服務體系還很不健全，提供專業氣象服務的公司或有關部門市場化程度不夠；氣象產品提供者對自身的宣傳還遠遠不夠，很多需要這方面信息的個人和企業不知道在哪里能得到這些信息；另外，氣象服務提供者與信息需求者之間還需要更多的溝通和聯系，了解市場的需要和客戶的需求；提供氣象信息產品的質量、氣象預報的準確率等還有進一步提高的空間。
誠然，在我國，“氣象經濟”要成為新的消費熱點，需要氣象部門面向市場不斷開拓。雖然目前接受氣象消費的還不多，“氣象經濟”的威力還無法凸顯，但隨著經濟的發展與國民生活質量的提高，專業氣象服務必將進入人們生活的方方面面，氣象經濟將大有可為。
4 參考文獻
[1] 王黎平，陳少勇，董安祥.中國霧區的分布及季節變化[J].地理學報， 2005（4）：689-697.
[2] 劉小寧，張洪政，李慶祥，等.我國大霧的氣候特征及變化初步解釋[J]. 應用氣象學報，2005（2）：220-230，271.
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