微生物技术在矿山生态修复中的具体应用

近年来，采矿行业发展速度明显加快，而矿山废弃地的土壤与水源等污染问题也愈加严重，特别是重金属污染，严重威胁了人类的健康。在废弃矿山污染治理中，传统的治理技术需要投入较高的成本、操作不便且难度较大，很容易引发二次污染。而新兴废弃矿石与废水治理技术也逐渐发展成环境科学和有关矿业领域研究的重点。当前，我国科研人员提出重金属污染治理中应用微生物法的思想，通过对微生物的使用固定重金属颗粒或者是借助代谢途径，能够使有毒重金属离子向无毒亦或是低毒价态转化。

一、污染矿山生态修复

长期以来，治理土壤重金属污染的成本相对较高且难度大，很难在修复大规模矿山废弃地中应用。现阶段，生物修复指一般含括微生物修复方法、制备修复方法、植被-土壤微生物修复方法。在矿山废弃地环境中，土壤含有大量重金属，且pH数值的波动明显，保肥持水的能力相对薄弱且容易被侵蚀。修复矿山废弃地生态环境的过程中，植物修复的问题十分明显。微生物在自然环境中其代谢活动会使土壤重金属的污染情况得到改善，所以微生物修复技术的价值也逐渐凸显出来。微生物对矿山生态环境的修复过程可分成两个阶段：1）生物固定重金属；2）生物转化重金属。在微生物细胞膜中含括诸多阴离子官能团，在胞内累积、细胞络合与胞外沉淀等形式即可对重金属的阳离子加以吸附。另外，微生物在氧化还原、去甲基化以及甲基化的作用下，可以使毒性重金属向无毒重金属或者是低毒重金属转化。还有很多细菌能够使铁离子、汞离子等有效还原，也存在部分细菌可对铁离子等产生氧化。在金属价态发生变化后，其稳定性能也将随之变化。在重金属甲基化与去甲基化的过程中，此金属所具备的挥发性也更加突出，本身的毒性会降低。

二、酸性矿山废水生态修复

在矿山生态环境中，矿山废水也是十分常见的污染源，而危害最大的就是酸性矿山废水，并且发展成世界性治理难题。酸性矿山废水，即开采、运输硫化矿系的过程中，经过氧化与分解处理后，能够和水化合，进而产生硫酸并形成酸性水。如果处理不及时而随意排放，必然会引发严重的酸污染与重金属污染等问题，对管道、钢轨以及水泵等多种矿井设备以及混凝土结构造成腐蚀，同样也不利于人体的健康。在研究中指出，酸性废水中存在细菌的作用突出，因而在治理酸性矿山废水的过程中，微生物的重要性也愈加明显。经研究了解到，硫酸盐还原菌在治理酸性废水方面的效果显著，能够使硫酸盐向低价态有效还原，最终还原形成单质硫。于有菌条件、无菌条件下，黄铁矿的氧化速度存在明显差异。其中，氧化亚铁硫杆菌在氧化二价铁离子的过程中，二氧化碳会被细胞所利用，进而向细菌菌体物质转化，有效降低矿水的酸性，使得污染程度得到缓解^[4]。对于脱氮硫杆菌而言，则能够将硫化物当成电子供体，借助当成电子受体开展氧化还原反应，即可将废水当中的硝酸盐以及硫化物去除，进而对单质硫加以回收。在实践过程中，微生物技术应用于矿山污染区域的生态修复中，固体土壤与酸性矿水修复十分相似，均可细化成化学方法与物理方法。其中，物理方法就是借助微生物，在对微生物胞外聚合物粘性充分利用的基础上，能够和污染重金属的颗粒产生物理吸附亦或是物理沉降，进而使得污染扩散的速度得以降低。而所谓的化学方法，即微生物经代谢等多种路径合成酶类，向重金属离子状态有效转化，进而实现毒性降低的目的。最重要的是，微生物可对重金属的污染进行有效修复，所以其一定具备重金属抗性。一般情况下，重金属抗性基因在微生物质粒中存在，因而在对质粒重组构建的基础上，即可获取超级细菌，生态性与安全性明显，且用于重金属污染修复的效果显著。