微生物在水体重金属污染治理中的应用
微生物对环境中重金属的吸附及生物降解
微生物对环境中重金属的吸附及生物降解在我们生活的环境中，很多地方都存在重金属等有害物质的污染，导致土壤、水体等环境受到严重影响，甚至危及人类健康。
然而，我们会发现，一些微生物却具备对这些有害物质的吸附和降解能力，这成为了环境治理领域的一项重要研究方向。
一、微生物在重金属吸附方面的应用重金属的吸附过程是指重金属离子与吸附材料（如土壤、纳米纤维素等）间的吸附作用，而微生物则是这种吸附材料的一种，在重金属污染环境治理中也被广泛运用。
在微生物的体内，有一些微生物菌株已经被证明具备吸附重金属的能力，例如铜绿假单胞菌、重链菌等。
它们通过吸附重金属离子，将它们从环境中移除，从而达到治理环境污染的目的。
除了这些细菌外，还有一些微生物可以利用其特殊的结构吸附重金属，例如藻类等，它们通过细胞壁对重金属的吸附能力较强，被广泛运用于水体环境中的治理。
此外，还有一些微生物可以在某些环境条件下产生某种化学物质，使重金属产生沉淀作用，达到环境治理的效果。
二、微生物在重金属生物降解方面的应用除了吸附，微生物还具备对重金属的生物降解功能，这是指微生物通过其酶的作用，将重金属离子转化为可吸附或可溶性的物质，减少重金属对环境的危害，促进环境治理的效果。
目前，已经发现了一些微生物可以在自然环境中生长，同时还能进行重金属的生物降解。
例如一些能产生硫酸的细菌，可以加速重金属的溶解和转化，从而起到生物去除污染的作用。
另外，一些外泌物（extracellular compounds）也能促进重金属的生物降解。
这些物质包括胞外聚合物、蛋白质、多糖等，在微生物生命周期的不同阶段产生，能够吸附排放到环境中的重金属，并通过生物降解降低其危害程度。
三、微生物在环境治理方面的前景微生物在环境治理方面的应用前景非常广阔。
随着环境污染问题日益严峻，人类需要更为有效的治理方法，而微生物治理则成为了一种越来越受到重视的方法。
与传统的物理化学处理方法相比，微生物治理在技术、成本和效果方面具备很大的优势。
微生物技术在重金属污染物处理中的应用
微生物技术在重金属污染物处理中的应用重金属污染已成为世界上一个严重的环境问题。
高浓度的重金属污染物能够对人体和环境造成严重的损害，如癌症、贫血、肝脏和肾脏疾病等。
因此，开发一种有效的处理重金属污染的方法是至关重要的。
微生物技术作为一种绿色环境保护技术，近年来逐渐受到人们的重视。
在重金属污染物处理中，微生物技术起到了重要作用。
微生物技术在重金属污染物处理中的原理微生物技术处理重金属污染物的原理是利用微生物的多样性和代谢机制来转化和去除重金属污染物。
通常，微生物处理重金属污染物主要分为氧化还原、螯合、共沉淀、吸附和微生物群落重建等过程。
首先，微生物通过氧化还原反应将重金属污染物从无机态转化为无毒的有机物。
举例说，硫酸还原菌能够利用有机物还原硫酸盐，产生硫化物沉淀物，使污染物形成不溶性沉淀物，从而有效去除重金属污染物。
其次，一些微生物能够分泌螯合剂，以吸附重金属离子，使其进入微生物体内。
同时，通过螯合阴离子、阳离子和有机酸等重金属离子，能够有效地降低重金属的毒性。
再者，微生物整合和共沉淀作用是通过微生物的吸附、沉积和共沉淀作用来去除重金属污染物。
微生物从水中吸收并沉积重金属污染物，导致其沉淀，从而达到去污效果。
最后，微生物群落重建是微生物技术在重金属污染物处理中的另一种方法。
通过选择适合的微生物菌株调节和优化微生物群落，加速微生物的代谢、吸附和转化重金属离子，有效去除重金属污染物。
微生物技术在重金属污染物处理中有广泛的应用。
下面系统地分析几种典型应用。
1. 生物富集技术生物富集技术是利用微生物对重金属的吸附、浓缩、沉积和螯合作用，采用生物工程手段和化学分析技术完善技术开发和利用的方法。
分离和富集重金属污染物。
生物富集技术的基本思想是利用微生物作用对污染水体中的重金属进行富集，达到有效去除污染的目的。
2. 微生物修复技术微生物修复技术是将特定的微生物根据处理污染负荷量和处理污染负荷时间来选定并品种，以去除污染物，达到污染物显著减少的目的。
微生物吸附技术在重金属污染治理中的应用
微生物吸附技术在重金属污染治理中的应用重金属污染是目前全球环境领域的一个严重问题，由于其在环境中的积累和毒性效应，对人类健康和生态系统产生了巨大的威胁。
因此，研究和应用高效、环境友好的治理技术对于减轻重金属污染的影响具有重要意义。
微生物吸附技术作为一种生物修复的方法，因其具有高效、经济可行、具备环境容忍性等优点，在重金属污染治理中得到了广泛的应用。
一、微生物吸附技术的原理微生物吸附技术是通过微生物体或其代谢产物与重金属离子间的物理、化学作用，将重金属从溶液中转移至微生物体表面或内部，实现对重金属的吸附和去除。
其原理主要包括两个方面：一是微生物表面的功能基团参与重金属离子的吸附，如羧基、羟基、磷酸基等与重金属形成络合物；二是微生物体内的生物反应参与了重金属的还原、氧化、沉淀等过程。
二、微生物吸附技术的优势1. 高效性：微生物具有较大的比表面积和生物吸附能力，能够迅速将重金属吸附到自身表面，从而加速重金属的去除速度。
2. 经济可行性：微生物吸附技术相对于传统的物理化学方法具有成本更低的优势，微生物可以利用廉价的废弃物作为培养基，且操作简便。
3. 环境友好：微生物吸附是一种无二次污染的处理方法，对环境没有进一步的负面影响，而且微生物可以在合适的条件下自行降解或转化。
4. 广泛适用性：微生物吸附技术对于各种重金属污染物有较好的适应性，能够同时处理多种重金属离子的混合污染。
三、微生物吸附技术的应用案例1. 微生物修复土壤重金属污染：通过培养适宜的微生物菌种，可以利用植物根系与微生物协同作用的方式，达到修复土壤重金属污染的目的。
菌根真菌和一些细菌可以与植物根系共生，使根系更具吸附重金属离子的能力。
2. 微生物吸附水体重金属污染：在水处理中，通过培养适宜的微生物菌群，在水体中引入微生物体系进行“自净”过程，以实现水体中重金属离子的吸附和去除。
此外，一些微生物也可以生产出特殊的胞外多聚物质，具有较强的重金属吸附能力。
微生物与水污染治理
微生物与水污染治理一、引言随着工业和农业的快速发展，水污染问题日益严重。
微生物作为一种天然存在的生物资源，具有处理和治理水污染的巨大潜力。
本文将探讨微生物与水污染治理之间的关系，以及微生物技术在水污染治理中的应用。
二、微生物在水污染治理中的作用1、降解污染物：许多微生物具有分解有机污染物的功能，如细菌、真菌和原生动物等。
这些微生物能够将有机污染物分解为无害的物质，如二氧化碳和水，从而降低水体中的污染物浓度。
2、去除重金属：一些微生物能够通过吸附或转化作用去除水体中的重金属。
例如，某些细菌能够将汞等重金属离子转化为无毒或低毒的形态，降低其对环境和生物的毒性。
3、营养物质循环：微生物在自然界中扮演着重要的角色，参与营养物质的循环。
例如，硝化细菌能够将氨氮转化为硝酸盐，为水生植物提供营养；反硝化细菌则能够将硝酸盐转化为氮气，从水中去除氮元素。
三、微生物技术在治理水污染中的应用1、生物滤器：生物滤器是一种利用微生物降解有机污染物的装置。
通过在滤器中填充活性炭、火山岩等材料，为微生物提供附着生长的空间，从而实现对水体中污染物的降解。
2、生物膜反应器：生物膜反应器是一种以生物膜为催化剂的反应装置。
通过在反应器内填充生物膜，提高微生物的降解效率，从而降低水体中的污染物浓度。
3、污水生物修复技术：污水生物修复技术是一种利用微生物降解有机污染物的方法。
通过向污染水体中添加特定的微生物或促进微生物的生长，提高污染物的降解效率。
四、结论微生物作为一种天然存在的生物资源，具有巨大的潜力用于治理水污染。
通过利用微生物降解有机污染物、去除重金属和参与营养物质循环等特点，可以有效地解决水污染问题。
在实践中，微生物技术已被广泛应用于生物滤器、生物膜反应器和污水生物修复技术等领域，取得了良好的治理效果。
随着科学技术的不断进步，相信微生物在水污染治理领域的应用将越来越广泛，为保护水资源和环境质量做出更大的贡献。
化学与水污染治理随着工业和农业的快速发展，水污染问题日益严重。
微生物对水质的净化
微生物对水质的净化水是生命之源，而保护并净化水资源是人类责任重大的任务之一。
微生物作为自然界中的重要组成部分，对水质的净化起着不可忽视的作用。
本文将探讨微生物在水质净化中的作用，并分析其机制与应用。
一、微生物在水质净化中的作用1. 生物降解有机物：水体中的有机物污染常常导致水质下降，而微生物通过吸附、吸附后分解等途径来降低有机污染物的浓度。
例如，某些细菌能够降解废水中的油类物质，将其分解为无害的气体和水等。
2. 去除重金属离子：重金属离子的存在对水质构成严重威胁。
微生物通过吸附、螯合、沉淀等方式，能够有效地去除水体中的重金属离子。
例如，某些细菌能够利用金属离子作为电子受体进行代谢，从而将水体中的重金属还原为无毒的沉淀物。
3. 水体氮磷的转化：水体中的氮、磷元素是另一个常见的污染源。
微生物通过固氮细菌、硝化细菌、反硝化细菌等参与水体中氮的转化过程，降低氮的浓度。
同时，某些微生物还能够利用磷酸盐将水体中的磷转化为无机磷酸盐，减少磷污染。
4. 控制藻类生长：水体中过量的藻类生长会引发富营养化现象，破坏水质平衡。
微生物通过食物链中的调节，控制藻类生长，从而维持水体的生态平衡。
二、微生物净化水质的机制1. 吸附作用：微生物通过表面的菌体结构、胞外多糖等作用，吸附和富集水体中的有害物质。
例如，某些藻类能够通过细胞外多糖吸附重金属离子，起到净化作用。
2. 降解作用：微生物通过代谢作用降解水体中的有机物质和污染物。
例如，某些细菌能够分解废水中的有机物质，将其转化为无害的物质。
3. 转化作用：微生物通过氮循环和磷循环等过程，将水体中的氮、磷等污染物转化为无害物质。
例如，硝化细菌能够将氨氮转化为硝态氮，而反硝化细菌能够将硝态氮转化为氮气释放至大气中。
4. 生态调控作用：微生物通过食物链与其他生物相互作用，控制藻类生长等现象，维持水体的生态平衡。
例如，某些微生物能够利用藻类作为自身的营养来源，控制藻类的过度生长。
三、微生物在水质净化中的应用1. 污水处理：利用微生物的降解能力，将污水中的有机物质降解为无害物质，达到污水处理的目的。
微生物清除水体中重金属污染的研究
微生物清除水体中重金属污染的研究随着人类社会的不断发展，环境污染成为了我们必须要面对的一个难题。
其中，水污染作为一种影响最直接的环境污染之一，对我们的日常生活、经济社会发展以及生态保护都带来了极大的影响。
而水中重金属污染又是水污染中最为严重的一种情况，是我们需要重点关注和解决的问题之一。
在这个问题上，微生物清除水体中重金属污染的研究成为了一个备受关注的话题。
那么，什么是微生物呢？简单来说，微生物是包括细菌、真菌、病毒等在内的微小生物体，是自然界中一种极为重要的生物类群。
微生物既可以生存于自然环境中，也可以栖息在人类生活的各个角落，又是环境治理的一个重要手段。
针对水体中的重金属污染，微生物清除技术成为了一个广泛研究的领域，并取得了较好的应用效果。
一、水体中重金属污染的现状和影响水体中的重金属污染是指由人为活动或自然因素导致水体中出现的重金属元素超标的情况。
重金属元素是指密度大于4.5g/cm³，原子量大于20的元素，如铅、镉、汞、铬等。
这些元素长期存在于水体中，会对人类健康和生态环境造成极其严重的危害。
首先，水中重金属的超标会直接影响人类的健康。
例如，铅超标易导致神经系统损伤，对于儿童的影响尤为明显，可导致智力下降，甚至死亡；镉超标会对人体肝、肺、肾等器官造成损伤，引起肾病；汞超标经皮肤、呼吸道进入人体后可引起急性中毒或慢性中毒等症状。
其次，水中重金属的超标还对生态环境造成了很大的破坏。
重金属元素会对水体生态环境中的各种生物产生直接影响，对于生态平衡的破坏和生物类群的损害极为严重，导致的后果难以估量。
二、微生物清除水体中重金属污染的原理及应用重金属在水中的“自净”过程较为缓慢，需要借助环境因素，如溶液的氧化还原电位、pH值等，才能发生反应。
而利用微生物对水体中重金属进行清除是一种高效、符合环保的方法。
微生物清除水体中重金属的原理是：通过微生物代谢活动，将重金属离子还原成相对稳定的化合物，并将其转化为可进行沉淀下降或固定的不同形式。
微生物介导的重金属去除技术
微生物介导的重金属去除技术重金属污染是当前环境领域面临的严重问题之一，对人类健康和生态系统造成了严重威胁。
传统的重金属去除技术存在着成本高、效率低、操作复杂等问题，因此急需寻找一种高效、环保的重金属去除技术。
微生物介导的重金属去除技术应运而生，通过微生物的作用，可以高效去除水体和土壤中的重金属污染物，成为当前研究的热点之一。
一、微生物介导的重金属去除技术原理微生物介导的重金属去除技术是利用微生物的生长、代谢和吸附作用，将重金属离子转化为无毒、无害的形态，从而达到去除重金属的目的。
微生物可以通过吸附、沉淀、还原、螯合等方式与重金属离子发生相互作用，将其固定在生物体内或周围环境中，降低重金属在环境中的浓度，减少对生态系统和人体的危害。
二、微生物介导的重金属去除技术的优势1. 环保性：微生物介导的重金属去除技术是一种绿色环保的技术路线，不会产生二次污染，对环境友好。
2. 高效性：微生物具有较强的生物活性，能够快速吸附和转化重金属离子，去除效率高。
3. 经济性：相比传统的化学方法，微生物介导的重金属去除技术成本较低，操作简便，适用于大规模应用。
4. 可持续性：微生物具有自我繁殖和再生能力，能够持续地发挥去除重金属的作用，具有较长的使用寿命。
三、微生物介导的重金属去除技术的应用领域1. 水处理领域：微生物介导的重金属去除技术可应用于工业废水处理、生活污水处理等领域，有效去除水体中的重金属污染物。
2. 土壤修复领域：微生物介导的重金属去除技术可用于土壤重金属污染的修复，改善土壤质量，恢复土壤生态系统功能。
3. 矿山废弃物处理领域：微生物介导的重金属去除技术可应用于矿山废弃物的处理和资源化利用，减少矿山对周围环境的影响。
四、微生物介导的重金属去除技术的发展趋势随着环境保护意识的增强和技术的不断进步，微生物介导的重金属去除技术在未来具有广阔的应用前景。
未来的发展趋势主要包括：1. 微生物菌种的筛选和改良：针对不同的重金属污染物，筛选和改良具有高效去除能力的微生物菌种，提高去除效率。
微生物在环境污染治理中的应用
微生物在环境污染治理中的应用环境污染是当前社会面临的严峻问题之一，对人类的生态系统和健康造成了严重的威胁。
为了有效地减少和治理环境污染，科学家们不断寻求新的方法和技术。
微生物技术作为一种环境友好且高效的治理手段，被广泛应用于环境污染治理中。
本文将介绍微生物在环境污染治理中的应用，并探讨其优势和挑战。
一、生物修复技术生物修复技术是利用微生物代谢活性和降解能力来修复环境中的有机物污染物。
微生物通过降解有毒有害物质，将其转化为无毒或低毒的物质，从而达到治理环境污染的目的。
生物修复技术被广泛应用于土壤、水体和空气等环境污染的治理中。
例如，通过在受污染土壤中加入具有分解能力的微生物，可以有效降解土壤中的有害物质，恢复土壤的生态系统功能。
二、污水处理技术微生物在污水处理过程中发挥着重要的作用。
传统的污水处理方法需要大量的能源和化学药剂，且产生大量的废水和污泥。
相比之下，微生物技术具有能源消耗低、处理效果好、无二次污染等优势。
常见的微生物污水处理技术包括厌氧处理、好氧处理和生物膜法等。
通过利用微生物的降解能力和吸附作用，可以有效地去除污水中的有机物和重金属等污染物，达到排放标准。
三、气体治理技术随着工业化进程的加快，大量的有机污染物和气体排放给大气环境带来了严重的污染。
微生物技术在气体治理中展示出了巨大的潜力。
例如，通过利用特定的微生物菌株，可以将废气中的有机废弃物转化为无毒的物质。
此外，微生物还可以用于处理含硫气体和氮氧化物等有害气体。
微生物在气体治理过程中具有能源消耗低、操作方便和废物产生少的优势。
四、挑战和展望尽管微生物技术在环境污染治理中具有许多优势，但仍面临一些挑战。
首先，微生物的应用受到环境因素的限制，包括温度、酸碱度、氧气含量等。
其次，不同微生物菌株的适应能力和降解效率存在差异，需要对不同的污染物选择合适的微生物菌株。
此外，微生物技术在大规模应用时还需要解决工程化操作和成本等问题。
展望未来，微生物技术在环境污染治理中的应用前景广阔。
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国外医学医学地理分册 2006年3月第27卷第1期微生物在水体重金属污染治理中的应用郑玉建,张杰,依不拉音(新疆医科大学公共卫生学院,乌鲁木齐830054)摘要:介绍重金属废水微生物处理技术的一般原理、研究现状及应用前景,指出了微生物 处理技术的特点和优越性。
关键词:微生物;重金属;废水处理中图分类号:X172The application of microorganismin the treatmentfor heavy metal wastewaterZHENG Yu2jian ,ZHANGJie , YI Bu2la2yin(TheDepartment of Public Health in Xinjiang Medical University ,Urumqi 830054,China)Abstract :Thethesis introduces the general principlesof the microorganism treatment technology for heavy metal waste2water and present research situation and application prospects. Point out the characteristic and su2 periorities of microorganism treatment techniques.Key wor ds:microorganism;heavy metals;wastewater treatment水中重金属的传统处理方法包括化学沉淀法、离子交换法、活性炭和硅胶吸附法以及膜分离法等。
他们各有优缺点,但是在处理含有较低浓度的重金属离子废水时,其操作费用和原材料成本相对较高。
而生物处理方法因其成本低、效率高、容易操作、无 二次污染等优点而成为治理水体重金属污染研究中的一个热点。
生物处理法是利用细菌、真菌(酵母)、 藻类等的生命活动过程,通过将废水中的重金属沉淀、吸附吸收、降低其毒性从而达到治理重金属废水 的目的。
国外利用藻类治理重金属方面的研究始于70年代,已有大量的研究报道,而利用微生物处理 废水重金属到了90年代才受到重视。
目前,国内在 这方面的研究尚不多见。
本文就微生物处理技术在 污水重金属治理中的应用及前景做简要的概述。
1 微生物的吸附作用微生物吸附法是利用具有吸附重金属特性的微 生物材料来吸附水溶液中的重金属。
与离子交换树 脂等传统的处理方法相比,微生物吸附法具有来源用Ca2+、Na+溶液预处理后的真菌生物材料吸附收稿日期:2005206216作者简介:郑玉建(1955-),男,教授,博士生导师,主要从事环 境与健康研究。
· 文献标识码:A 文章编号:100128883(2006)0120039204丰富、成本低、处理低浓度重金属污染的废水效果好等优点。
111 吸附作用机制 研究表明,细菌、真菌等微生物具有吸附重金属 离子的功能。
微生物活细胞吸附重金属的过程由两 个阶段组成,即胞外吸附和胞内转移。
首先重金属 不依靠细胞代谢直接结合在细胞表面,其速度相当 快。
随后被吸附的金属被缓慢转移进入胞内,这是 一个主动的,与代谢有关的过程。
而非活性的微生物只有表面吸附〔1～5〕。
王亚雄等〔6〕对产碱假单胞菌和藤黄微球菌对Cu2+ ,Pb2+的吸附特性研究表明, 两者对Cu2+、Pb2+的吸附速度很快,3min 内细菌对金属离子的吸附量达到总吸附量的75%,然后吸 附速度逐渐降低。
微生物细胞表面吸附主要是由金属离子与细胞 表面活性基团中的质子进行离子交换而完成的。
在 密闭系统中进行的实验结果显示,用酸洗过的生物量吸附重金属的过程中,能降低溶液的p H 值〔7〕。
Zn2+、Pb2+等重金属时,随着溶液中重金属浓度的降低,Ca2+、Na+的浓度反而增加,而且生物材料所··吸附的Zn2+、Pb2+等离子的浓度与溶液中Ca2+和 Na+的增加量几乎相等。
说明离子交换是微生物吸附重金属的主要机制。
研究显示,重金属能与微生物细胞壁的2COOH 、2PO3-4 、2SO3H 、2NH2等官能团 相配位。
真菌细胞壁的弱酸性羧基基团是构成离子 交换部位的主要基团,革兰氏阳性细菌细胞壁的肽 聚糖层中的羧基基团R2COOH 在细菌对重金属的 富集过程中也起着重要作用〔10〕。
除羧基集团外,真 菌壳质(R22NH)和壳聚糖(R2NH2)中的氨基基团 在金属结合作用中起一定的作用,有研究表明,根霉Rhizopus arrhizus 主要通过细胞壁的壳质和壳聚糖吸附重金属,细胞壁对锌的最大吸附能力达213 μmol/ 112 影响吸附作用的因素微生物吸附重金属的能力受到作用体系p H值、温度、金属离子浓度、光和共存离子等因素的影响。
活细胞所受的外界环境影响因素较多,而非活性的生物质(dead biomass)吸附重金属一般受p H 值影响较大,其他因素影响小。
徐容等〔9〕研究固定化产黄青霉废菌体对Pb2+的吸附和脱附平衡的结 果表明,该生物量在p H 值为2～5时,吸附量随p H 值的增大而呈线性增加,p H 值大于5以后,逐渐趋 于最大值,吸附Pb2+的最佳p H 值为5～515。
温度 对吸附的影响则很小,发酵工业的废生物质肉桂链 轮生菌(streptoverticillium cinnamoneum)菌丝体被 制成颗粒,进行Pb 和Zn 的吸附实验结果显示,用 沸水预处理15min ,能提高菌丝体对Pb 和Zn 的吸 附量分别为52%和41%〔10〕。
113 固定技术及脱附剂的应用由于微生物细胞太小,与水溶液的分离较难,容 易造成二次污染。
而用固定化技术处理废水的固液分离效果好、可提高生物反应器内的微生物浓度,增 强其稳定性、延长使用周期。
微生物细胞的固定化 对其重金属富集特点有一定的影响。
McEl2downey 〔11〕比较了固定在玻璃表面的和自由悬浮荧光素H2假单胞菌(pseudomonas fluorescens H2)对 镉的富集作用。
结果显示虽然两者均通过两个阶段 富集镉,但达到饱和状态所需时间存在差异,Zn2+ 影响悬浮细胞对Cd2+的富集,而不影响固定化细 胞,代谢抑制剂羧氰基2间氯苯腙(carbomyl cyanidem2chlorophenyl2hydrazone) 使自由悬浮细胞的 Cd2+吸收量减少40%,固定化细胞的吸收量减少 25%。
此外,固定化的生物质少孢子根霉(rhizopus oligosporus)对镉的吸附量也比非固定化的生物量· 高。
微生物吸附剂通过脱附剂洗脱,可以反复使用。
不同的脱附剂脱附能力有所差异,一般常用酸碱溶液和EDTA 作为脱附剂。
链球菌属生物质肉桂链 轮生菌(streptoverticillium cinnamoneum)对Pb 的 最高吸附量为5715 mg/g 对Zn 的最高吸附量为2113mg/g ,用碳酸钠洗脱后,其吸附容量减少14%～37%。
而用EDTA 洗脱后吸附Pb 的细菌生物质的脱附率可达100%〔12〕。
目前普遍应用的生物吸附材料大多是工业发酵 过程中产生的废弃菌丝体,其来源丰富、价廉、吸附 能力强且便于回收重金属。
微生物吸附处理法作为 g(干重)〔8〕。
应用前景。
2 微生物的沉淀作用许多微生物通过还原反应使重金属离子转变成 不易溶解的沉淀状态或降低其毒性。
细菌的上述代 谢特点被用来治理废水中重金属〔12,13〕。
柠檬酸利 用菌株铜绿假单孢菌(pseudomonas aeruginosa)和 恶臭假单孢菌(pseudomonas putida)可将Cd 、Zn 、Cu 、Fe 、Co 、Ni 等重金属磷酸化而沉淀〔14〕;一种海洋光合作用菌在L2苹果酸存在的厌氧状态下能将Ni2+离子还原成Ni 元素〔15〕。
目前常用的生物治理技术是利用硫酸还原细菌在厌氧状态下形成的硫化 氢,使重金属离子与硫化氢结合成硫化金属沉淀物, 从而达到分离重金属离子的目的。
多数嗜温Fe3+ 还原菌能使水溶液中的有毒金属离子沉淀,这在治 理高温工业重金属污水方面有重要的意义,这些嗜 温菌在较高温度下通过自身的代谢特点将废水中重 金属离子转变成难溶性沉淀状态,有利于金属离子 的分离。
一种发酵微生物在65℃下将Cr6+还原成难溶的低毒的Cr3+状态〔16〕。
Kazem Kashefi 和De2rek R. Lovley 对一种高度嗜热酸硫杆菌(P.island2 icum)的研究显示,在100℃高温状态下该细菌能将 Cr(VI),Co (III),Mn (IV),U (VI)和 Tc (VII)还原〔17〕。
深入了解细菌的这种特殊的代谢机制,将有 助于治理环境重金属污染。
3 生物工程技术在该领域的应用随着现代生物工程技术的发展,使细菌上表达 异源型蛋白质成为了可能。
该技术在免疫学,疫苗 学和生物工程学方面已被广泛应用〔18,19〕。
自然存 在的生物材料对重金属的吸附能力和特异性都比较 低。
利用生物工程技术,在微生物细胞上表达金属 结合蛋白或金属结合肽,从而制备全细胞工具国外医学医学地理分册 2006年3月第27卷第1期重金属生物吸附法的主要组成部分,具有更广阔的国外医学医学地理分册2006年3月第27卷第1期(whole cell tools)来分离废水中重金属方面的研究日益受到关注〔20〕。
研究表明,自然存在的金属结合蛋白在细菌细胞内或外膜表达能提高其对重金属的富集能力〔21〕。
金属硫蛋白是绝大多数动物体内普遍存在的一类低分子量(6～7kDa)、富含半光氨酸的蛋白质,通过半胱氨酸残基与过渡金属键交联。
金属结合肽是富含半光氨酸残基和组氨酸残基的,对金属离子有高度的亲和力的肽链。
金属结合肽和金属结合蛋白通过表达在胞内或胞外,能增强微生物细胞对重金属的富集水平和亲和力,金属结合肽比自然存在的金属结合蛋白赋予细胞更高的亲和力、特异性和更高的富集容量〔22〕。
因为金属结合肽和金属结合蛋白富含半光氨酸残基,在胞浆内表达会受到胞浆内氧化还原代谢的干扰,很容易被蛋白酶所降解,影响其稳定性和寿命〔23～26〕。
Romeyer等〔27〕使人类MT与ara B融合蛋白表达在细胞内,提高了MT的稳定性并对使其对镉的富集能力较对照组增加了五倍。
含有(Cys2Gly2Cys2Cys2Gly)3序列(motif)的基因被人工合成并融合在麦芽糖结合蛋白,在大肠杆菌内表达,提高细胞对Cd2+和Hg2+结合能力约10倍〔28〕。
因受到通过细胞膜吸收水平的限制,MT在细胞内表达的细菌株对重金属的富集效率较低。