最新微生物对重金属污染的修复

4.2 微生物对重金属的生物转化作用 铬矿山分离的芽孢杆菌
还原Cr(VI),形成结晶性低的Cr(III)化合物
Chemosphere 96 (2014) 112–121
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4.2 微生物对重金属的生物转化作用
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4.2 微生物对重金属的修复机理小结
微生物对重金属离子的修复机理
Chemical Engineering Journal 360 (2019) 1553–1563
氧化
As(V)
硫酸盐还原细菌 M(II)
金属 沉淀
Chemical Engineering Journal 360 (2019) 1553–1563
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4.2 微生物对重金属的生物转化作用 硫铁杆菌类能够氧化As(II)，Cu(I)，Mo(IV)等重金属 假单胞杆菌可使As(III)，Mn(II)等发生氧化。
大肠杆菌中ZntA 编码的金属硫蛋白在拟南芥中的稳定表达提高了转化
植株对Pb(II)和Cd(II)的抗性.
Plant Physiol. Vol. 133, 2003
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4.1 微生物对重金属离子的生物吸附
ZntA转基因拟南芥植株对不同浓度 Pb(II)、Cd(II)和Zn(II)的抗性增强
Plant Physiol. Vol. 133, 2003
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4.1 微生物对重金属离子的生物吸附
杜立栋等从铅矿土壤中分离筛选出一株青霉菌，对人工培养 基中有效铅的最大去除率达96.54%，而且富集效果比较稳定，可 应用于铅矿区土壤生物修复
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4.1 微生物对重金属离子的生物吸附
波兰科学家考察了两种红球菌的胞外聚合物对Cd(II), Pb(II), Ni(II), Co(II)和 Cr(VI)的吸附行为，结果如下。
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4.1 微生物对重金属离子的生物吸附
很多研究认为藻细胞重金属富积与金属硫蛋白有关。
Cao等报道了刚毛藻对 Pd 的吸收累积与其体内 MT 显著相关。 邓旭等研 究 发 现， 转 MT-like 基 因 的 莱 茵 衣 藻 对Pb2 +、Zn2 + 和 Cd2+ 的抗性得到明显增强。 Cai 等报道了转外源金属硫蛋白基因的微藻， 可以表达具有较强的重 金属结合能力 。
许多微生物通过蛋白质，特别是金属硫蛋白发挥贮存调节金属 离子浓度的作用 。
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4.2 微生物对重金属的修复 微生物活细胞对重金属的修复
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Chemical Engineering Journal 360 (2019) 1553–1563
4.1 微生物对重金属离子的生物吸附
Figure 3. Enhanced resistance of ZntA-expressing Arabidopsis plants to Pb(II) or Cd(II).
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4.2 微生物对重金属的修复
第四节 微生物对重金属污染的修复
重金属无法被降解，但是微生物可通过对重金属的吸附、沉 淀、络合、氧化或还原，使重金属离子的活性或毒性降低，以 减轻土壤重金属污染。
细胞外富集
细胞内富集
酶解毒 活跃出口
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4.2 微生物对重金属的生物转化作用
许多微生物可以利用金属(Fe(III))或准金属(S0)作为终端电子 受体来催化重金属的氧化还原反应，降低重金属毒性。
Cr(VI)

还原
Cr(III)
Pseudomonas putida FB1
Pseudomonas sp. B50A
Hg(II)
Hg0
As(III)
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Bioresource Technology 225 (2017) 113–120.
4.1 微生物对重金属离子的生物吸附 第二阶段是微生物累积这一主动过程，它紧发生在活细胞内。
微生物细胞体内含有某些特定蛋白如金属硫蛋白，对Hg、Cd、 Cu、Ag等重金属有强烈的亲和性，可以将重金属吸附富集在细胞 体内。多数真菌细胞内均存在金属硫蛋白。
第四节 微生物对重金属污染的修复
1、 微生物对重金属离子的生物吸附
Biosorption
2、 微生物对重金属的生物转化作用
Biotransformation
3、 重金属污染微生物修复技术的研究与应用
Applications
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4.1 微生物对重金属离子的生物吸附 微生物吸附最早是由Ruchhoft在1949年提出的，他利用活
红球菌的胞外聚合物对 Cd(II), Pb(II), Ni(II), Co(II)和Cr(VI)均具有很 高的吸附能力。
Effect of temperature on: A) Ni(II), B) Pb(II), C) Co(II), D) Cd(II) and E) Cr(VI) adsorption
性污泥去除水中的放射性元素Pu,并认为Pu的去除是由于微 生物的繁殖形成较大面积的凝胶网，而使微生物具有吸附能 力。
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4.1 微生物对重金属离子的生物吸附
微生物吸附重金属的机制十分复杂，研究表明他们对重金属 的作用可分为微生物吸着和微生物累积两个不同的生物化学阶段。
第一阶段是重金属在细胞表面吸附，即微生物吸着阶段，主要是指重 金属离子与生物体细胞壁表面的一些基团-COOH,-OH,-NH2,-SH,-PO43-等 通过络合，螯合，离子交换，静电吸附，共价吸附以及无机微沉淀等作用 中的一种或者几种相结合的过程。
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4.2 微生物对重金属的生物转化作用
湖南大学环境科学与工程学院运用TMT标记方法结 合高通量质谱的方法，通过比较未暴露与长期暴露 于Cr(VI)的异化金属还原菌S. oneidensis MR-1，研究 揭示了该微生物在长期Cr(VI)胁迫下的还原作用和抗 性机制。
异化金属还原菌的培养
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Ecotoxicology and Environmental Safety, 2015, 112: 231-237 Biotechnology, 2007, 17( 6) : 66-68 International Journal of Phytoremediation, 1999, 1: 53-65