一、土壤修复技术的定义
土壤修复技术微生物淋滤是指利用自然界中某些微生物与土壤中重金属发生直接或间接作用，通过氧化、还原、络合等反应将土壤中重金属分离、提取出来的一种技术。该技术成本低、对环境扰动小、不会造成二次污染，相对于化学淋滤，成本可降低约８０％，有较好的规模化应用前景，因此近年来得到研究者的广泛关注。
二、土壤修复技术的系统构成
1.常用的微生物
微生物淋滤通常选用自养微生物，以硫杆菌最为常用，因为它们在生长过程中无需添加有机碳源，可通过氧化单质硫或还原态硫化合物、铁化合物来满足自身的能量需求，可降低成本。但是自养微生物大多只能在ｐＨ 较低的环境中生存，而重金属污染土壤不仅ｐＨ 较高，还缺少自养微生物必需的
能源物质。异养微生物不仅可在较高ｐＨ 环境中生存，还可利用土壤中溶解性有机质作为营养物质，使得异养微生物也越来越受到研究者们的关注。
自养微生物
自养微生物对毒性较大的重金属如Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｎｉ等具有较好的去除效果，它们在土壤淋滤过程中可通过生长代谢直接或间接地与重金属发生氧化还原反应，促进重金属的淋滤，可降低土壤中残余重金属的毒性。ＮＡＲＥＳＨＫＵＭＡＲ等利用氧化硫硫杆菌从重金属污染土壤中成功淋滤出Ｃｄ、Ｃｒ和Ｐｂ。ＢＡＹＡＴ等。
从污泥中分离出的氧化亚铁硫杆菌对重金属Ｎｉ、Ｃｄ、Ｐｂ也具有很好的淋滤效果。ＰＡＴＨＡＫ等。使用铁氧化菌淋滤重金属污泥发现，５２％（质量分数，下同）的Ｃｒ和５８％的Ｎｉ被成功淋滤出来。ＧＵＶＥＮ 等用氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌的混合菌对Ｃｒ、Ｐｂ污染土壤进行淋滤，６８％的Ｃｒ和７２％的Ｐｂ被成功淋滤出来。另有研究表明，自养微生物在特定条件下对于一些不常见的重金属如Ｖ、Ｃｏ、Ｓｒ等也有一定的去除效果。目前，自养微生物只适用于修复有机质含量较低的污染土壤，当土壤中有机质含量较高时，一些低分子量水溶性有机质会对氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌等自养微生物产生毒性，从而降低淋滤效率。
异养微生物
有研究发现，很多异养微生物也有很高的重金属耐受性，因此近年来很多研究者开始将异养微生物应用于土壤重金属淋滤中。芽孢杆菌和假单胞杆菌可有效淋滤出非硫化物中的重金属。真菌中，曲霉菌和青霉菌种类繁多且重金属耐受性较强，因此在土壤重金属微生物淋滤中应用较为广泛。这些真菌可以产生大量的有机酸如柠檬酸、葡萄糖酸、草酸等，其中黑曲霉菌是最具优势的菌种，它不仅对于常见的重金属如Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｐｂ具有良好的淋滤效果，同时还能淋滤出Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ等。ＲＥＮ从重金属污染土壤中分离出一株重金属耐受性较强的黑曲霉菌并将其运用于土壤重金属淋滤，结果发现，９７．５％的Ｃｕ、８８．２％的Ｃｄ、２６％的Ｐｂ、１４．５％的Ｚｎ被成功淋滤出来。
ＱＵ等７３－７６使用黑曲霉菌淋滤出８４％的Ｐｂ、５０％的Ｎｉ、４４％的Ａｓ、２６％的Ｃｒ。ＡＭＩＲＩ等。使用黑曲霉菌对废渣中Ｍｏ、Ｎｉ进行淋滤，也取得了很好的淋滤效果。近年来，随着研究的深入，越来越多的真菌被筛选出来用于土壤重金属淋滤。
ＤＥＮＧ等从冶炼厂废渣污染土壤中分离出一株产黄青霉菌并应用于污染土壤修复，淋滤出６２．８％的Ｃｄ、５５．５％的Ｃｕ、５３．９％的Ｚｎ、１４．４％的Ｐｂ。ＢＨＡＲＡＤＷＡＪ等利用布氏酸菌淋滤出了废渣中全部的Ｍｏ和Ｎｉ。
三、土壤修复技术的技术特点
重金属在土壤中以不同形态存在，一般分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机态、残渣态，其中前两种形态的重金属迁移能力较强且生物有效性较高，更易对动植物造成危害。微生物在淋滤过程中可通过代谢活动改变重金属形态，达到去除或转化的目的，主要包括酸解络合、氧化还原及甲基化和去甲基化作用。
根据不同的修复目的，对于其他重金属污染土壤修复的研究还较少。
四、修复技术的影响因素，微生物生长过程中，可利用底物或代谢过程中产生的中间产物产生不同种类的有机酸，如葡萄糖酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、丙酮酸等，这些有机酸提供配位基团与重金属离子发生络合反应以提高土壤中重金属的淋滤效率。有报道指出，有机酸的释放还可以减弱土壤与重金属的联结，加快土壤表面重金属的淋出。使用产黄青霉菌在５％土液比微生物生长过程中，可利用底物或代谢过程中产生的中间产物产生不同种类的有机酸，如葡萄糖酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、丙酮酸等，这些有机酸提供配位基团与重金属离子发生络合反应以提高土壤中重金属的淋滤效率。
有报道指出，有机酸的释放还可以减弱土壤与重金属的联结，加快土壤表面重金属的淋出。ＤＥＮＧ等使用产黄青霉菌在５％土液比条件下进行淋滤实验，１５ｄ后产生了葡萄糖酸１０２．２ｍｇ／Ｌ、草酸１５６．４ｍｇ／Ｌ、丙酮酸１９１．６ｍｇ／Ｌ、琥珀酸７０．６ｍｇ／Ｌ，Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｒ的去除率分别达到７４％、２４％、５５％、２４％。ＱＵ等［３５］利用三色青霉菌进行淋滤实验，５０ｄ后发现，在１０％土液比条件下该菌产酸量最多达到１００ｍｍｏｌ／Ｌ，重金属淋滤效率也达到最高，Ｒａ去除率为７１％，Ｔｈ去除率为７７％。
酸解络合作用主要发生在异养真菌进行土壤淋滤的过程中，在整个过程中，有机酸占据了核心位置，不仅能够提供质子，同时还提供了与重金属离子配位的有机酸阴离子。
氧化还原作用
土壤重金属淋滤过程中，硫杆菌如氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌及排硫硫杆菌可通过氧化还原作用，使重金属形态发生变化，从而改变重金属的稳定性或生物有效性。以氧化亚铁硫杆菌为例，可分为直接淋滤（见式（１），其中Ｍ 表示重金属，下同）和间接淋滤（见式（２）至式（４））两种机制。在直接淋滤过程中，氧化亚铁硫杆菌通过分泌胞外多聚物与金属硫化物直接接触，利用细胞内特有的氧化酶直接 氧化金属硫化物，使得体系中难溶性重金属逐渐转变为可溶性的硫酸盐；在间接淋滤过程中，氧化亚铁硫杆菌可将底物中的Ｆｅ２＋ 氧化为Ｆｅ３＋，Ｆｅ３＋ 与金属硫化物发生氧化还原反应，Ｆｅ３＋ 又被还原为Ｆｅ２＋，并生成单质硫，单质硫可被细菌氧化成硫酸，而金属硫化物以硫酸盐的形式溶解出来，最终形成一个氧化还原循环系统。
研究发现，污泥中Ｃｕ、Ｐｂ和Ｚｎ经氧化硫硫杆菌微生物淋滤后碳酸盐结合态比例明显减少。从某矿的酸性矿井水中分离出一株氧化亚铁硫杆菌并将其用于微生物淋滤，Ｚｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｄ、Ｃｒ的淋滤效率分别达到９３．５６％、４６．５４％、８５．４８％、９０．６４％、４５．１５％。
研究发现，土著氧化硫硫杆菌对于Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｃｒ的淋滤效率都超过了８５％。
ＭＳ＋２Ｏ２→Ｍ２＋＋ＳＯ２－４ （１）
２Ｆｅ２＋＋１／２Ｏ２＋２Ｈ＋→２Ｆｅ３＋＋Ｈ２Ｏ （２）
ＭＳ＋２Ｆｅ３＋→Ｍ２＋＋２Ｆｅ２＋＋Ｓ （３）
２Ｓ＋３Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ→２Ｈ２ＳＯ４ （４）
还有一些细菌对Ｃｒ（Ⅵ）、Ａｓ５＋ 等高价态重金属离子具有还原作用，如棒状杆菌、微球菌、产碱杆菌等可将Ｃｒ（Ⅵ）还原为Ｃｒ（Ⅲ）；可在厌气条件下将Ａｓ５＋ 还原成Ａｓ３＋。
甲基化与去甲基化作用
根据不同的修复目的，微生物可通过酶促反应使烷基和重金属元素结合或分离，从而改变重金属在土壤中的存在形态，其中以Ｈｇ的甲基化和去甲基化最为典型。Ｈｇ是生物非必须的有毒重金属元素，其毒性与其在土壤中的形态紧密相关。甲基汞的去甲基化可使土壤中甲基汞的含量减少，Ｈｇ的毒性降低１００多倍。土壤微生物可通过有机汞裂解酶（ＭｅｒＢ）将甲基汞还原为Ｈｇ（Ⅱ），又可通过还原酶（ＭｅｒＡ）将Ｈｇ（Ⅱ）还原为单质汞，使其进入大气进行全球循环。另一方面，土壤中存在的硫酸盐还原菌、铁氧化菌、黑曲霉等则可通过酶促反应将甲基转移至Ｈｇ（Ⅱ），形成甲基汞，有效降低土壤中汞的迁移性。目前，甲基化与去甲基化作用主要存在于Ｈｇ污染土壤的微生物淋滤中，对于其他重 金属污染土壤修复的研究还较少。
四、土壤修复技术的影响因素
ｐＨ
温度..........
部分摘自 重金属污染土壤修复
