傳統(tǒng)的處理重金屬的物理化學(xué)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(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，20 世紀(jì)80 年代人們逐漸將低含量重金屬污染治理的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了微生物修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)因其具有處理費(fèi)用低、對(duì)環(huán)境影響小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注。

1 重金屬污染的微生物修復(fù)原理

許多重金屬是生命必需的物質(zhì)或元素，但是當(dāng)它們?cè)诃h(huán)境中的濃度超過(guò)了限度就成了毒物，微生物可對(duì)它們進(jìn)行固定、移動(dòng)或轉(zhuǎn)化，改變它們?cè)谕寥乐械沫h(huán)境化學(xué)行為，從而達(dá)到生物修復(fù)的目的。重金屬污染的微生物修復(fù)原理主要包括生物吸附和生物轉(zhuǎn)化。

1.1 微生物對(duì)重金屬離子的生物吸附

細(xì)胞壁帶有負(fù)電荷而使整個(gè)細(xì)菌表面呈現(xiàn)陰離子特性，通過(guò)細(xì)菌細(xì)胞中均聚物或雜聚物上的羰基或磷?；汝庪x子作用可以增加金屬離子的吸附。此外，細(xì)胞壁中的分子結(jié)構(gòu)也具有活性，可以將金屬螯合在細(xì)胞表面。細(xì)菌可以通過(guò)細(xì)胞表面的絡(luò)合作用而阻止某些重金屬進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部敏感區(qū)域，而對(duì)于那些細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)需要的金屬則可以通過(guò)細(xì)胞壁運(yùn)輸?shù)皆|(zhì)中特定位點(diǎn)。真菌對(duì)重金屬的吸附方式主要有2 種：一是細(xì)胞壁上的活性基團(tuán)（如琉基、羧基、羥基等）與重金屬離子發(fā)生定量化合反應(yīng)（如離子交換、配位結(jié)合或絡(luò)合等）而達(dá)到吸收的目的；二是物理性吸附或形成無(wú)機(jī)沉淀而將重金屬污染物沉積在自身細(xì)胞壁上。細(xì)胞通過(guò)螯合作用吸附重金屬已被證明和真菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)有關(guān)，如細(xì)胞壁的多孔結(jié)構(gòu)使其活性化學(xué)配位體在細(xì)胞表面合理排列并易于和金屬離子結(jié)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(tuán)，它們對(duì)金屬離子有著較強(qiáng)的絡(luò)合能力。

1.2 微生物對(duì)重金屬的生物轉(zhuǎn)化作用

微生物對(duì)重金屬進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化主要作用機(jī)理包括微生物對(duì)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(jī)絡(luò)合配位降解轉(zhuǎn)化重金屬，改變其毒性，從而形成某些微生物對(duì)重金屬的解毒機(jī)制[1]。細(xì)菌對(duì) Hg 的抗性歸結(jié)于它所含的2 種誘導(dǎo)酶：Hg 還原酶和有機(jī) Hg 裂解酶，其機(jī)制是通過(guò)Hg-還原酶將有機(jī)的Hg2+化合物轉(zhuǎn)化成低毒性揮發(fā)態(tài)Hg。微生物也可通過(guò)改變重金屬的氧化還原狀態(tài)，使重金屬化合價(jià)發(fā)生變化，改變重金屬的穩(wěn)定性。微生物能氧化土壤中多種重金屬元素，某些自養(yǎng)細(xì)菌如硫-鐵桿菌類(lèi)（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(fā)生生物氧化，降低這些重金屬元素的活性。硫還原細(xì)菌可通過(guò)2 種途徑將硫酸鹽還原成硫化物，一是在呼吸過(guò)程中硫酸鹽作為電子受體被還原；二是在同化過(guò)程中利用硫酸鹽合成氨基酸，如胱氨酸和蛋氨酸，再通過(guò)脫硫作用使S2-分泌于體外，與重金屬Cd 形成沉淀，這一過(guò)程在重金屬污染治理方面有重要的意義。另外，金屬價(jià)態(tài)改變后，金屬的絡(luò)合能力也發(fā)生變化，一些微生物的分泌物與金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用，這可能是微生物具有降低重金屬毒性的另一機(jī)理。 2 重金屬污染微生物修復(fù)技術(shù)的研究與應(yīng)用

（1）重金屬污染的微生物修復(fù)是利用微生物的生物活性對(duì)重金屬的親合吸附或轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物，從而降低重金屬的污染程度。目前應(yīng)用微生物的高效降解、轉(zhuǎn)化能力在治理重金屬污染方面已經(jīng)取得了良好效果。其治理過(guò)程分為：①高效生物降解能力和極端環(huán)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(gòu)建；③生物恢復(fù)的實(shí)際應(yīng)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(fù)技術(shù)研究的第1 步。根據(jù)微生物與污染物的作用機(jī)制，選擇高效微生物的標(biāo)準(zhǔn)包括：①對(duì)污染物有較高的耐性；②對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)；③對(duì)污染物的降解效率高、專(zhuān)一性強(qiáng)；④不影響環(huán)境中原有的生物多樣性。我國(guó)對(duì)生物修復(fù)高效降解微生物的篩選源于對(duì)農(nóng)藥高效降解微生物的研究，現(xiàn)已篩選出大量的可用于生物修復(fù)技術(shù)開(kāi)發(fā)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(jià)鉻抗性菌株能耐受 40mmol/L Cr6+。

（3）由于大多數(shù)微生物對(duì)重金屬的抗性系統(tǒng)主要由質(zhì)粒上的基因編碼，且抗性基因亦可在質(zhì)粒與染色體間相互轉(zhuǎn)移，許多研究工作開(kāi)始采用質(zhì)粒來(lái)提高細(xì)菌對(duì)重金屬的累積作用，并取得了良好的應(yīng)用效果。李福德[3]利用復(fù)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(fù)存在的問(wèn)題與展望

3.1 微生物資源及其生物降解途徑

需繼續(xù)篩選和馴化新的降解菌株，進(jìn)一步解析典型污染眾的氣象信息，并不屬于專(zhuān)門(mén)氣象經(jīng)濟(jì)學(xué)的范疇；而專(zhuān)業(yè)氣象預(yù)報(bào)則是為訂制單位“量體裁衣”的精確氣象信息，能幫助企業(yè)預(yù)測(cè)，進(jìn)而直接指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)、采購(gòu)、銷(xiāo)售。一條準(zhǔn)確的氣象信息有時(shí)減少經(jīng)濟(jì)損失或帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益可數(shù)以百萬(wàn)元計(jì)。

我國(guó)的部分氣象局雖然也有專(zhuān)業(yè)性服務(wù)，譬如為行業(yè)提供特定的氣象信息，但是并沒(méi)有多少企業(yè)重視，表示希望訂購(gòu)氣象服務(wù)。由于大多數(shù)專(zhuān)業(yè)氣象產(chǎn)品乏人問(wèn)津，氣象臺(tái)推出的專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)大都只收取成本費(fèi)，投入大于支出；而且新推出的氣象產(chǎn)品無(wú)人問(wèn)津，新產(chǎn)品又因缺乏經(jīng)費(fèi)無(wú)法開(kāi)發(fā)，長(zhǎng)期下去，將走上惡性循環(huán)的道路，最終結(jié)果是氣象產(chǎn)業(yè)發(fā)展不起來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展受阻。

3 市場(chǎng)化的“屏障”

分析人士認(rèn)為，氣象服務(wù)市場(chǎng)化的障礙之一是市場(chǎng)需求不足，其癥結(jié)是許多企業(yè)對(duì)氣象信息有償使用的意識(shí)不足。國(guó)內(nèi)氣象服務(wù)還是一種以國(guó)家投入為主的公益事業(yè)，即使是市場(chǎng)化程度較高的上海市氣象局，其每年有償服務(wù)收入也僅有數(shù)百萬(wàn)元。

氣象服務(wù)市場(chǎng)化的障礙之二是地區(qū)發(fā)展不平衡。據(jù)調(diào)查，氣象經(jīng)濟(jì)在我國(guó)發(fā)展很不平衡，東南沿海地區(qū)在市場(chǎng)化發(fā)展上走得較快，訂購(gòu)氣象信息的企業(yè)逐年遞增，如手機(jī)短信服務(wù)已成為氣象部門(mén)的主要業(yè)務(wù)之一。與氣象服務(wù)相關(guān)的產(chǎn)品有些已成為新興產(chǎn)業(yè)，如廣東的防雷產(chǎn)品。比較而言，中西部地區(qū)氣象經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后， 氣象服務(wù)市場(chǎng)基本上未開(kāi)發(fā)，人們獲得的仍然是氣象部門(mén)發(fā)布的單一氣象預(yù)報(bào)服務(wù)。氣象服務(wù)市場(chǎng)化的障礙之三是氣象服務(wù)產(chǎn)品的提供能力有限。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)氣象服務(wù)都是公益性的，大家都不認(rèn)為氣象服務(wù)也應(yīng)該商業(yè)化，也要付費(fèi)，都希望氣象部門(mén)無(wú)償提供服務(wù)。還有就是企業(yè)的觀念和意識(shí)落后，他們還不習(xí)慣把天氣當(dāng)成商品買(mǎi)賣(mài)，認(rèn)為沒(méi)有必要花錢(qián)“買(mǎi)天氣”。其實(shí)，像經(jīng)營(yíng)服裝類(lèi)、餐飲類(lèi)的一些商家，他們的商業(yè)活動(dòng)與天氣息息相關(guān)，小投入可能會(huì)給他們帶來(lái)大效益。

據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在氣象部門(mén)提供的專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足巨大的市場(chǎng)信息需求，提供氣象服務(wù)的部門(mén)相對(duì)較少；同時(shí)，服務(wù)體系還很不健全，提供專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)的公司或有關(guān)部門(mén)市場(chǎng)化程度不夠；氣象產(chǎn)品提供者對(duì)自身的宣傳還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，很多需要這方面信息的個(gè)人和企業(yè)不知道在哪里能得到這些信息；另外，氣象服務(wù)提供者與信息需求者之間還需要更多的溝通和聯(lián)系，了解市場(chǎng)的需要和客戶(hù)的需求；提供氣象信息產(chǎn)品的質(zhì)量、氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率等還有進(jìn)一步提高的空間。

誠(chéng)然，在我國(guó)，“氣象經(jīng)濟(jì)”要成為新的消費(fèi)熱點(diǎn)，需要?dú)庀蟛块T(mén)面向市場(chǎng)不斷開(kāi)拓。雖然目前接受氣象消費(fèi)的還不多，“氣象經(jīng)濟(jì)”的威力還無(wú)法凸顯，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與國(guó)民生活質(zhì)量的提高，專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)必將進(jìn)入人們生活的方方面面，氣象經(jīng)濟(jì)將大有可為。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 王黎平，陳少勇，董安祥.中國(guó)霧區(qū)的分布及季節(jié)變化[J].地理學(xué)報(bào)， 2005（4）：689-697.

[2] 劉小寧，張洪政，李慶祥，等.我國(guó)大霧的氣候特征及變化初步解釋[J]. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2005（2）：220-230，271.

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