微生物在重金屬污染處理上的應(yīng)用

　　微生物重金屬篇一：微生物在重金屬污染處理上的應(yīng)用

　　由于人類對重金屬的開采、冶煉、加工及商業(yè)制造活動的日益增多，造成了不少重金屬如Pb，As，Hg，Cd，Cu等進人大氣、水、土壤中，由此引起嚴重的環(huán)境污染。而以各種化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)形態(tài)存在的重金屬，在進入環(huán)境或者生態(tài)系統(tǒng)后就會存留、積累和遷移，造成危害。

　　重金屬指的是密度在4g／cm3以上大約60種元素或密度在5．0g／cm3以上的45種元素，主要包括有Hg、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ag、Co、Ni等。某些重金屬像Cu、Zn、Cr、Ni、Co等是生物體新陳代謝所必須的微量元素，適量的攝取可促進生物體正常生長，但如果生物體對其的攝人量超過所需范圍后，就會影響到生物的生長發(fā)育。而其它某些重金屬如：Hg、Cd、Pb、As等元素，就算濃度很低，也會對人體及其他生物體造成毒害作用，這類重金屬應(yīng)該嚴格控制其使用。隨著城市化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)化的集約發(fā)展，大量有毒重金屬通過各種方式被排放到環(huán)境中，人類和一切動植物賴以生存的土壤、水體、大氣等環(huán)境受到嚴重的重金屬污染。由于重金屬不能被降解消除，會隨著土壤、水體及大氣的遷移和流動在環(huán)境中進行遷移富集，并最終通過食物鏈進人人體，危害到人類身體健康。如震驚世界的“水俁病”和“骨痛病”就是因為汞污染和鎘污染所致。因此，尋找科學(xué)、合理、有效的重金屬污染處理方法成為人類生態(tài)環(huán)境保護領(lǐng)域一個亟待解決的問題。

　　1.微生物修復(fù)技術(shù)以及作用機制

　　生物修復(fù)技術(shù)是利用生物的生命代謝活動來降低環(huán)境中有毒有害物質(zhì)的濃度或使其完全無害，從而使污染的土壤部分地或者完全地恢復(fù)到原始狀態(tài)。相比常規(guī)的物理、化學(xué)修復(fù)方法，它的最大特點是經(jīng)濟高效且不會形成二次污染，一些科學(xué)家形象地稱之為替環(huán)境“天然排毒”。微生物修復(fù)技術(shù)是指利用天然存在的或者是所培養(yǎng)的功能微生物群，在適宜環(huán)境條件下，促進或強化微生物代謝功能，從而來達到降低有毒污染物活性或降解成無毒物質(zhì)的生物修復(fù)技術(shù)，它已經(jīng)成為污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的一個重要組成部分。其原理主要是利用微生物對土壤中重金屬元素具有特殊富集、吸收、降解能力。

　　微生物在重金屬污染環(huán)境下逐漸形成了一些對重金屬有抗性的種群,包括細菌、放射菌、真菌等,它們能夠通過生物解毒對重金屬污染物產(chǎn)生抗性,并且能夠在重金屬污染的環(huán)境中生長繁殖。目前，對微生物修復(fù)重金屬污染的具體機

　　理還不是很清楚，但不同類型的微生物對重金屬的修復(fù)機理各不相同，像原核微生物主要通過減少重金屬離子的攝取，同時增加細胞內(nèi)重金屬的排放來控制胞內(nèi)金屬離子濃度。而細菌的修復(fù)機理主要在于改變重金屬的形態(tài)從而改變其生態(tài)毒性。真核微生物它能夠減少破壞性較大的活性游離態(tài)重金屬離子，原理是其體內(nèi)的金屬硫蛋白可以螯合重金屬離子。不同類型微生物對重金屬污染的耐性也不同，通常認為：真菌>細菌>放線菌。

　　研究者一般認為,微生物抗金屬的機制主要有生物吸附、胞外沉淀、生物轉(zhuǎn)化、生物累積和外排作用。

　　2.研究與應(yīng)用

　　（1）重金屬污染的微生物修復(fù)技術(shù)是利用微生物的生物活性對重金屬的親合吸附或?qū)⑵滢D(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取得了一些良好效果。其治理過程分為：

　�、俑咝�生物降解能力和在極端環(huán)境下微生物的篩選、鑒定；

　�、谥亟饘傥廴疚锷�物降解基因的分離、鑒定和特殊工程菌的構(gòu)建；

　�、凵�物恢復(fù)技術(shù)的實際應(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)重要的的第1步。根據(jù)微生物對重金屬污染物的作用機制，選擇高效微生物的標(biāo)準就包括有：①對重金屬污染物有較高的耐性；

　　②對環(huán)境的適應(yīng)性比較強；

　�、蹖χ亟饘傥廴疚锏慕到庑�率高、專一性強；

　　④不會影響環(huán)境中原有的生物多樣性。

　　我國對生物修復(fù)高效降解微生物的篩選來源于對農(nóng)藥高效降解微生物的研究，現(xiàn)已經(jīng)篩選出大量的可用于生物修復(fù)技術(shù)開發(fā)的微生物。像肖偉等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/LCr6+。

　�。�3）由于大多數(shù)微生物對重金屬的抗性系統(tǒng)主要是由質(zhì)粒上的基因編碼，且抗性基因也可在質(zhì)粒與染色體間相互轉(zhuǎn)移，因此許多研究工作開始采用質(zhì)粒來提高細菌對重金屬的累積作用，并取得了良好的應(yīng)用效果。李福德就利用過復(fù)合功能菌處理電鍍廢水并取得了很好的去除效果。

　　3.總結(jié)與展望

　　利用微生物處理重金屬污染已取得了一定成果，國外利用微生物來治理Hg+,Cd3+、Pb、Cu2+、Zn、Ag2+等重金屬離子技術(shù)也已經(jīng)投入市場并取得了預(yù)期效果。但國內(nèi)利用微生物來處理重金屬污染起步比較晚，因此利用微生物處理重金屬污染機理還不是很明確，很多研究也還處在實驗性階段，并沒有投入實際應(yīng)用。隨著對微生物處理重金屬機理的不斷深入，接下來的工作主要從以下幾個方面大力著手：

　　(1)需要加大實驗力度，馴化和篩選高效高活的菌株，培育具有超量蓄積重金屬能力的微生物，對微生物的重金屬抗性基因結(jié)構(gòu)及功能也要進行研究。

　　(2)運用紫外線誘變技術(shù)，在含有重金屬的模擬環(huán)境中，利用紫外線照射微生物細胞，以此誘導(dǎo)基因突變，引起微生物遺傳性狀發(fā)生改變，來獲得高活力變異菌株，并提高菌種活性，減少重金屬對微生物的毒害。

　　(3)自然界微生物種類雖然很多，但發(fā)現(xiàn)并運用于重金屬污染治理的相對較少。如何才能有效利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將微生物中具有重金屬抗性的基因克隆到不具有重金屬抗性基因的微生物上，從而培育出大量抗重金屬微生物。

　　微生物重金屬篇二：關(guān)于微生物處理重金屬

　　硫酸鹽還原菌(Sulfate-ReducingBacteria,簡稱SRB)是一種厭氧的微生物；廣泛存在于土壤、海水、河水、地下管道以及油氣井等缺氧環(huán)境中。

　　研究表明在無氧或極少氧情況下,它能利用金屬表面的有機物作為碳源,并利用細菌生物膜內(nèi)產(chǎn)生的氫,將硫酸鹽還原成硫化氫,從氧化還原反應(yīng)中獲得生存的能量。

　　Srb不是嚴格的厭氧菌，它能耐受一定濃度（約4.5mg/l）的環(huán)境溶解氧，但在接近飽和的溶解氧濃度（9.0mg/L）下不能存活。

　　當(dāng)環(huán)境中氯化鈉含量小于0.818%時srb菌株課正常生長，含量在0.972%—2.28%時可在沉積物中生長，大于2.45%時srb生長完全受到抑制。

　　厭氧條件下srb生長的適宜ph區(qū)間在6.5--7.5小于5.5或大于8.0時srb不能生長。有氧條件下srb在ph為8--8.5時仍能生存乃至增殖。

　　SRB的代謝機理

　　SRB處理法的原理是利用SRB在厭氧條件下，通過稱之為異化的硫酸鹽還原作用，將硫酸鹽還原為H2S，H2S與廢水中的重金屬離子反應(yīng)生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而去除重金屬離子[21]。

　　關(guān)于SRB的合成代謝甚少，但對其分解代謝已有人作了不少研究[22]，可以簡單地將SRB的代謝過程分為3個階段：分解代謝、電子傳遞、氧化，這一過程可以看出，有機物不僅是SRB的碳源，也是其能源，SRB利用SO4作為最終電子受體，將有機物作為細胞合成的碳源和電子供體，同時將SO42-還原為硫化物。SRB在利用多種多樣的化合物作為電子供體時表現(xiàn)出了很強的能力和多樣性，迄今發(fā)現(xiàn)可支持其生長的基質(zhì)已超過100種。

　　2.2影響SRB還原硫酸鹽的因子及特點

　　影響SRB還原硫酸鹽的因子主要有：不同的有機碳源細菌，pH值，污泥量，硫酸根離子的溶度，COD/sulfate，活性碳量，重金屬，H2S濃度，溫度和磷酸鹽濃度等等。SRB處理法的特點是：處理費用低；處理效果好；處理廢水和重金屬種類多，出水的COD低和對重金屬的毒害作用小等優(yōu)點，因而具有長遠的研究價值。

　　隨著城市污水排放量增大，用SRB凈化城市污水也引起了人們的關(guān)注。有人曾采用SRB對哈爾濱城市生活廢水進行了處理試驗，結(jié)果各項指標(biāo)均達到了排放標(biāo)準。同時也表明，

　　SRB不僅可使固體懸浮物凝集沉淀，而且可以降低BOD，這是其它類型絮凝劑無法比擬的。

　　綜上以及查閱有關(guān)資料顯示：srb在厭氧的條件下，能將含有硫酸根的重金屬污水中的重金屬沉淀。

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