微生物在重金屬污染處理上的應用

微生物重金屬篇一：微生物在重金屬污染處理上的應用

由於人類對重金屬的開採、冶煉、加工及商業製造活動的日益增多，造成了不少重金屬如Pb，As，Hg，Cd，Cu等進人大氣、水、土壤中，由此引起嚴重的環境污染。而以各種化學狀態或化學形態存在的重金屬，在進入環境或者生態系統後就會存留、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範圍後，就會影響到生物的生長髮育。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，這類重金屬應該嚴格控制其使用。隨着城市化、工業化、農業化的集約發展，大量有毒重金屬通過各種方式被排放到環境中，人類和一切動植物賴以生存的土壤、水體、大氣等環境受到嚴重的重金屬污染。由於重金屬不能被降解消除，會隨着土壤、水體及大氣的遷移和流動在環境中進行遷移富集，並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、合理、有效的重金屬污染處理方法成為人類生態環境保護領域一個亟待解決的問題。

1.微生物修復技術以及作用機制

生物修復技術是利用生物的生命代謝活動來降低環境中有毒有害物質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到原始狀態。相比常規的物理、化學修復方法，它的最大特點是經濟高效且不會形成二次污染，一些科學家形象地稱之為替環境“天然排毒”。微生物修復技術是指利用天然存在的或者是所培養的功能微生物羣，在適宜環境條件下，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的生物修復技術，它已經成為污染土壤生物修復技術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境下逐漸形成了一些對重金屬有抗性的種羣,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生抗性,並且能夠在重金屬污染的環境中生長繁殖。目前，對微生物修復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，同時增加細胞內重金屬的排放來控制胞內金屬離子濃度。而細菌的修復機理主要在於改變重金屬的形態從而改變其生態毒性。真核微生物它能夠減少破壞性較大的活性遊離態重金屬離子，原理是其體內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、胞外沉澱、生物轉化、生物累積和外排作用。

2.研究與應用

（1）重金屬污染的微生物修復技術是利用微生物的生物活性對重金屬的親合吸附或將其轉化為低毒產物，從而降低重金屬的污染程度。目前應用微生物的高效降解、轉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：

①高效生物降解能力和在極端環境下微生物的篩選、鑑定；

②重金屬污染物生物降解基因的分離、鑑定和特殊工程菌的構建；

③生物恢復技術的實際應用和工程化。

（2）篩選污染物高效降解菌株的研究是微生物修復技術重要的的第1步。根據微生物對重金屬污染物的作用機制，選擇高效微生物的.標準就包括有：①對重金屬污染物有較高的耐性；

②對環境的適應性比較強；

③對重金屬污染物的降解效率高、專一性強；

④不會影響環境中原有的生物多樣性。

我國對生物修復高效降解微生物的篩選來源於對農藥高效降解微生物的研究，現已經篩選出大量的可用於生物修復技術開發的微生物。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）由於大多數微生物對重金屬的抗性系統主要是由質粒上的基因編碼，且抗性基因也可在質粒與染色體間相互轉移，因此許多研究工作開始採用質粒來提高細菌對重金屬的累積作用，並取得了良好的應用效果。李福德就利用過複合功能菌處理電鍍廢水並取得了很好的去除效果。

3.總結與展望

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+等重金屬離子技術也已經投入市場並取得了預期效果。但國內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，並沒有投入實際應用。隨着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着手：

(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構及功能也要進行研究。

(2)運用紫外線誘變技術，在含有重金屬的模擬環境中，利用紫外線照射微生物細胞，以此誘導基因突變，引起微生物遺傳性狀發生改變，來獲得高活力變異菌株，並提高菌種活性，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，但發現並運用於重金屬污染治理的相對較少。如何才能有效利用轉基因技術，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：關於微生物處理重金屬

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

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,並利用細菌生物膜內產生的氫,將硫酸鹽還原成硫化氫,從氧化還原反應中獲得生存的能量。

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。

當環境中氯化鈉含量小於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，大於2.45%時srb生長完全受到抑制。

厭氧條件下srb生長的適宜ph區間在6.5--7.5小於5.5或大於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生成溶解度很低的金屬硫化物沉澱而去除重金屬離子[21]。

關於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出了很強的能力和多樣性，迄今發現可支持其生長的基質已超過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，温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點，因而具有長遠的研究價值。

隨着城市污水排放量增大，用SRB淨化城市污水也引起了人們的關注。有人曾採用SRB對哈爾濱城市生活廢水進行了處理試驗，結果各項指標均達到了排放標準。同時也表明，

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

綜上以及查閲有關資料顯示：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澱。