微生物通过各种代谢活动产生多种低分子量的有机酸(如甲酸、乙酸、丙酸、柠檬酸等),能影响土壤中重金属沉淀-溶解平衡,从而改变重金属在土壤中存在形态的分布。杨卓等利用反向高效液相色谱测定巨大芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌发酵液中的有机酸成分,发现在发酵过程中巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌能产生柠草酸、檬酸、苹果酸等有机酸,而这些有机酸能改变土壤Cd存在形态,提高土壤中Cd的生物有效性。芽孢杆菌通过代谢活动产生的有机酸能活化土壤重金属Cd,影响植物对Cd的吸收,可用于微生物强化植物修复土壤重金属Cd污染的研究。
芽孢杆菌对Cd、Pb、Cr等重金属有较强的吸附作用,且在改善土壤理化性质和降低土壤重金属含量方面表现出积极效果,在Cd、Pb、Cr等重金属污染土壤修复的发展前景十分广阔。然而,芽孢杆菌在修复土壤重金属污染方面的应用还处于初级阶段,仍需从以下几个方面进行深入研究:(1)利用基因工程、细胞工程等生物技术手段提高芽孢杆菌对Cd的耐受性和吸收性,对具有修复能力的菌株进行优化培养,使之达到优的生物修复效果。
随着工业快速发展以及人类活动逐渐加强,土壤重金属污染的问题也日益严重,其中土壤Cd污染范围最广、污染程度最严重。由2014年的全国土壤污染状况调查公报可知,我国耕地土壤污染点位超标率为19.4%,且以无机污染物,特别是重金属污染为主。其中重金属Cd点位超标率达到7.0%,是重金属污染物中点位超标率高的。