重金属抗性微生物的筛选及其应用研究
利用微生物降解重金属污染物的研究
利用微生物降解重金属污染物的研究在当今社会中，环境污染问题已经成为人们普遍关注的话题。
其中，重金属污染被认为是严重危害环境和人类健康的问题之一。
然而，通过研究发现，微生物在降解重金属污染物方面具有巨大的潜力。
本文将探讨利用微生物降解重金属污染物的研究进展，以及其在环境治理中的应用前景。
一、微生物降解重金属污染物的原理微生物对重金属污染物的降解主要依赖于其代谢活性和抗重金属能力。
微生物在代谢途径中会利用金属离子作为能源或电子受体，通过与金属之间的相互作用进行还原或氧化反应，将重金属离子还原为其原始形态或将其转化为无毒的物质。
此外，微生物还通过细胞表面的吸附作用或胞内金属沉积等方式来抑制重金属离子的毒性。
二、已知的微生物降解重金属污染物能力微生物降解重金属污染物的能力在不同的微生物菌株中存在差异。
以耐重金属微生物为例，硫酸还原菌属可将重金属离子以硫化物形式沉淀，降低其毒性。
而某些细菌则能够利用重金属离子作为电子受体，通过还原反应将其还原为无毒物质。
此外，一些真菌和藻类也被发现具有对重金属污染物较高的耐受能力和降解能力。
三、微生物降解重金属污染物的影响因素微生物降解重金属污染物的效果受到许多因素的影响。
其中，环境因素如重金属浓度、pH值、温度等对微生物活性和降解效果具有重要影响。
此外，微生物菌株的选择和培养条件对降解效果也起着至关重要的作用。
因此，在利用微生物降解重金属污染物时，需要综合考虑这些影响因素，优化实验条件，以提高降解效果。
四、微生物降解重金属污染物的应用前景利用微生物降解重金属污染物在环境治理中具有广阔的应用前景。
首先，微生物降解具有效果明显、成本低廉的特点，相较于传统的物理化学处理方法更加可行。
其次，微生物降解还能在原地进行，避免了在处理过程中产生的二次污染问题。
此外，微生物降解技术还可以与其他环境治理技术相结合，形成综合治理的方案。
综上所述，微生物降解重金属污染物是一种有效的环境治理技术。
《重金属吸附菌的选育、吸附特性和机理研究》范文
《重金属吸附菌的选育、吸附特性和机理研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，重金属污染已成为全球关注的热点问题。
如何有效去除水体中的重金属离子成为环保领域的迫切需求。
在众多治理技术中，生物法以其经济、高效、环保等优势备受关注。
其中，重金属吸附菌因其在重金属离子去除方面的优异表现，成为研究的热点。
本文旨在探讨重金属吸附菌的选育、吸附特性和机理研究，为重金属污染治理提供理论依据和技术支持。
二、重金属吸附菌的选育1. 选育方法重金属吸附菌的选育主要采用富集培养法、驯化培养法和基因工程法等方法。
其中，富集培养法是利用含重金属离子的环境筛选出对重金属有抗性的微生物，然后通过逐级提高离子浓度的方式选育出高耐受性菌株。
驯化培养法则是通过长时间培养含低浓度重金属的液体或固体培养基来获得能稳定吸收某种或多种重金属的微生物。
基因工程法则通过基因编辑技术改良微生物的基因，提高其对重金属的吸附能力。
2. 选育过程选育过程中需严格控制培养条件，如温度、pH值、培养基组成等，以优化菌株的生长和吸附能力。
此外，还需定期检测菌株对不同浓度和类型的重金属离子的吸收性能，以及在吸附过程中菌体的活性、毒性等。
经过多次重复和优化筛选，最终可获得高耐受性、高吸附性的重金属吸附菌株。
三、重金属吸附特性和机理研究1. 吸附特性重金属吸附菌具有广泛的吸附范围和较高的吸附能力。
不同菌株对不同重金属离子的吸附能力存在差异，但大多数菌株都能有效去除水体中的铅、镉、铜等重金属离子。
此外，该类微生物在较宽的pH值范围内都能保持良好的吸附性能。
其高效率、高稳定性的特点使得其成为治理水体重金属污染的理想生物材料。
2. 吸附机理重金属吸附菌的吸附机理主要包括静电作用、配位作用和生物膜作用等。
静电作用主要发生在带负电荷的细菌表面与带正电荷的重金属离子之间；配位作用则是通过微生物细胞表面的活性官能团与重金属离子发生络合反应；生物膜作用则是通过微生物细胞分泌的生物膜物质与重金属离子结合，形成稳定的复合物。
抗重金属微生物的筛选及其抗镉机理和镉吸附特性研究
目录
01 材料和方法
03 参考内容
02 抗镉机理
随着工业化的快速发展，重金属污染问题日益严重。其中，镉是一种常见的重 金属元素，过量的镉摄入对人类和环境具有极大的危害。微生物在自然界中具 有广泛的分布和适应各种环境的能力，因此筛选具有抗镉特性的微生物并研究 其抗镉机理和镉吸附特性，对环境保护和生物治理具有重要意义。
未来的研究还可以发掘更多具有抗汞镉能力的微生物种类和基因，以构建更高 效的微生物群落和基因工程菌株。结合新兴的生物技术手段，如基因编辑和人 工合成生物学等，我们可以进一步优化微生物抗汞镉性能，提高重金属污染土 壤的修复效率。
总之，重金属污染土壤中抗汞镉微生物基因的筛选鉴定为解决这一问题提供了 新的视角和途径。通过深入研究和探索，我们有信心在这一领域取得更多的突 破性成果，为保护生态环境和人类健康做出更大的贡献。
结论
本次演示研究了耐镉细菌筛选与吸附镉机理研究及其在镉污染土壤修复中的应 用。通过筛选得到一株耐镉细菌CD，其对Cd²⁺具有较强的吸附能力，并能有效 降低镉污染土壤中的Cd²⁺含量，促进植物生长。研究结果对于今后进一步探究 耐镉细菌的吸附机制以及开发高效修复镉污染土壤的生物技术具有重要参考价 值。
3、氧化还原反应：某些微生物 能够利用氧化还原反应将毒性较 强的重金属离子转化为毒性较
1、深入研究不同抗镉金属污染生物治理体系提供理论依据。
2、优化抗镉微生物的吸附条件，提高其对镉的吸附容量和吸附速率。
3、研究抗镉微生物在不同环境因素下的适应性和抗性机制，为实际应用中发 挥微生物的治理效果提供技术支持。
未来研究方向建议包括：（1）深入研究耐镉细菌CD吸附Cd²⁺的分子机制，探 讨相关吸附基因的作用；（2）考察CD菌株在不同类型镉污染土壤中的修复效 果，优化生物修复技术；（3）结合其他修复方法（如化学、物理等），构建 综合修复体系，提高镉污染土壤修复效率。
微生物对环境中重金属污染的修复与控制
微生物对环境中重金属污染的修复与控制在环境科学领域，重金属污染一直是一个严重的问题。
重金属元素的累积和释放对环境和人类健康带来了巨大的风险。
然而，微生物修复和控制技术已经被证明是一种有效的方法，可以降低或去除环境中的重金属污染物。
本文将介绍微生物在环境中对重金属污染的修复和控制方法，并对其应用潜力进行讨论。
一、微生物修复重金属污染的机制微生物在修复重金属污染中发挥着重要的作用，其主要通过以下机制来降低重金属的污染程度：1. 吸附：微生物体表面的生物膜可以吸附并固定重金属离子，减少其在环境中的浓度。
2. 螯合：微生物细胞内的代谢产物，如胞外多糖、蛋白质等，可以与重金属形成络合物，降低其毒性。
3. 沉淀：某些微生物可以通过沉淀作用将溶解态的重金属转化成不溶态的沉淀物，从而使其在环境中沉降。
4. 活化：部分微生物具有还原性能，可以将重金属离子还原成固体金属，或将重金属沉淀还原成可溶性离子，从而降低其对环境的危害。
二、常见的微生物修复技术1. 微生物菌株筛选：通过对不同环境中采集的微生物进行分离培养和筛选，可以得到具有吸附、螯合、沉淀等重金属修复能力的微生物菌株，如产生胞外多糖的酵母菌、铁还原菌等。
2. 植物-微生物共生修复技术：选择适应重金属环境的植物作为宿主，利用它们的根系与土壤中的微生物进行共生，共同修复重金属污染。
植物通过根系释放物质吸引和维持微生物群落，而微生物则通过修复机制减轻重金属的毒性。
3. 人工引种：将具有修复能力的微生物人工引入污染环境，通过增加微生物数量及活性来加速重金属修复过程。
这种方法具有操作灵活、定向性强的特点，可以在不同环境条件下实施。
4. 基因工程改造：通过基因工程手段改造微生物的代谢途径，提高其对重金属的抗性和修复能力。
例如，通过基因工程改造，使得微生物具有降解重金属离子的能力，从而进一步提高修复效果。
三、微生物修复技术的应用潜力微生物修复技术已经在实际应用中取得了一定的成果。
电厂灰渣场微生物分布及其重金属耐性菌的筛选研究
该文 通过 对芜 湖火 力发 电厂粉 煤灰 堆放地 重
金 属污染 土壤 的微 生 物学 指 标 的 检 测 ， 探索 重 金 属 污染 与土壤 微 生 物 学 指标 的 内在 联 系 ， 为粉 煤
灰 重金属 污染 提 供 预 警 ； 同时从 高 浓 度 重金 属 污
黑龙 江 农 业 科 学 ２ ０ １ ３ （ １ １ ） ： ４ １ ～４ ５
Ｈｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ
电厂 灰 渣 场 微 生 物 分 布 及 其 重金 属 耐性 菌 的筛 选 研 究
大耐受浓度为 １ ０ ｍｇ ・ Ｌ 。
关 键词 ： 灰渣 场； 微生物 ； 重金 属 ； 耐 性 菌株
中图分类号 ： Ｘ５ ０ ３ ． ２ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ２ ７ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ｌ 一 ０ ０ ４ １ — ０ ５
土 壤 微 生 物 群 落 与 土 壤 重 金 属 污 染 之 间 的关
个 土样 ， 共 采 集 土 样 ６份 ， 每个 土样取 ５ ０ ０ ｇ左
右， 用 干净 的牛皮纸 袋装 好封 口 ， 编号备 用 。
１ ． ２ 方 法
称取 样 土 １ ． ０ ｇ ， 放人 盛有 ９ ９ ｍＬ无 菌 水 的
收 稿 日期 ： ２ ｏ １ ３ － ０ ５ － ０ ５ 基 金项 目 ： 安 徽 省 高 校 省 级 自然 科 学 研 究 资 助 项 目 （ Ｋ Ｊ ２ Ｏ ｌ Ｏ Ｂ ２ ８ ６ ） ； 安 徽 省 省 级 自然 科 学 研 究 资 助 项 目 （ ＫＪ ２ ０ Ｏ ９ Ｂ Ｏ ８ ９ Ｚ ） ； 安 徽 工程 大 学 青 年 基 金 资 助 项 目（ ２ ０ ０ ５ ｙ ｑ Ｏ １ ８ ） 第 一 作者 简 介 ： 丁佳 红 （ １ ９ ７ ７ 一 ） ， 女， 安徽省 宿州 市人 ， 硕士 ， 讲 师， 从 事环 境 污 染 生 态 学 方 面 的 研 究 。Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｄ ｊ ｉ ａ ｈ ｏ ｎ ｇ ＠
重金属抗性菌的筛选.2
一 实验预备
用品灭菌：平板，培养基，枪头，牙签 其它用品：超净工作台，涂棒 固体培养基配置 富集培养基(活化保藏培养基)：牛肉膏3.0g， 氯化钠5.0g，蛋白胨10g，琼脂20g，蒸馏水 1000mL ，pH 7.2。 倒平板
二 分离培养步骤
操作步骤
整理超净工作台，将涂棒、酒精灯准备好备用。 打开紫外灯杀菌30min，打开吹风3-5min。 稀释10-1,10-2,10-3三个梯度，每个梯度做3个 平行，涂平板。同一样品从低浓度到干浓度涂 布，无需灼烧涂棒。不同样品间，将涂棒浸泡 到酒精中，并放到酒精灯火焰灼烧至干，将沾 取的菌体灭活，放置待冷却备用。 全部涂布完成后，将平板倒置，在37℃条件下， 于培养箱中培养24h后观察培养结果。
三 菌株纯化
操作步骤
在分离平板上挑选优势单菌落，编号，记录菌 落形态特征，包括颜色，相比较厚度，是否湿 润，菌落直径，菌落边缘特征。 按分区划线法或者连续划线法，对挑选的菌落 进行划线分离。并在平板下盖上做好标记。 待都划线后，将平板倒置，在37℃条件下，于 培养箱中培养24h后观察培养结果。
未完待续
重金属抗性菌的筛选2011Βιβλιοθήκη 9-28 熊薇实验步骤框架
采 样
→
驯 化
→
分 离 纯 化
→
二 次 驯 化
→
菌 株 鉴 定
→
生 长 曲 线 绘 制
实验目的
在重金属污染区寻找对重金属具有较强抗性的 微生物，并就其微生物特性进行研究，为获得 有效治理重金属污染物的微生物菌株提供候选 资源，以期为重金属污染土壤的生态修复提供 理论依据。
微生物修复技术在重金属污染治理中的研究进展
微生物修复技术在重金属污染治理中的研究进展一、本文概述随着工业化进程的加快，重金属污染问题日益严重，对人类健康和生态环境构成了巨大威胁。
微生物修复技术作为一种绿色、高效的污染治理方法，近年来受到了广泛关注。
本文旨在综述微生物修复技术在重金属污染治理领域的研究进展，探讨其应用现状、存在问题及未来发展方向。
通过对相关文献的梳理和分析，本文旨在为重金属污染治理提供新的思路和方法，促进环境保护事业的可持续发展。
在本文中，我们将首先介绍重金属污染的危害及治理现状，阐述微生物修复技术的基本原理和分类。
随后，我们将重点综述微生物修复技术在重金属污染治理中的应用实例，包括土壤修复、水体修复等方面。
我们还将探讨微生物修复技术的优势与局限性，以及影响其应用效果的关键因素。
我们将对微生物修复技术在重金属污染治理中的未来发展方向进行展望，以期为推动该领域的研究和应用提供有益参考。
二、重金属污染与微生物修复技术随着工业化进程的加快，重金属污染问题日益严重，对人类健康和生态环境构成了巨大威胁。
重金属污染主要来源于采矿、冶炼、化工、电镀等工业过程，以及农业活动中农药和化肥的滥用。
这些重金属元素，如铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）和砷（As）等，具有生物毒性、持久性和生物累积性，能在食物链中逐级放大，最终影响人类健康。
微生物修复技术作为一种绿色、环保的修复方法，在重金属污染治理中展现出巨大的潜力。
该技术利用特定微生物或其产生的代谢产物，通过吸附、沉淀、氧化还原、络合等机制，降低重金属的生物毒性，实现其在环境中的无害化或减量化。
与传统的物理和化学修复方法相比，微生物修复技术具有成本低、效率高、环境友好等优势，因此在重金属污染治理中得到了广泛应用。
近年来，随着分子生物学和基因工程技术的飞速发展，微生物修复技术在重金属污染治理中的研究不断深入。
通过基因工程手段，研究人员成功构建了一些能高效降解或转化重金属的微生物菌株，提高了微生物对重金属的耐受性和修复效率。
抗重金属霉菌的筛选鉴定及其特性研究
１ 材 料 与 方 法
１ １ 实 验 材 料 ．
１１ １ 菌株 来 源 活 性 污 泥 采 自大 连 第 一 污 水 处 理 厂 污 水 处理 池 ； 样 采 自鞍 山钢 铁 厂 内及 辽 宁 师 范 大 学 校 园 内锅 炉 ． ． 土 房旁的土样． １ １２ 主要 仪 器 ．． Ｚ ８ｏ 一 ｏＯ原 子吸 收 分光 光 度 计 （ 日本 日立 公 司 ） ＡＦ ２Ｏ 、 Ｓ ２ １双 道 原 子 荧 光 光 度 计 （ 京 海 光 仪 器 厂 ） 北 、
为 了修 复 重 金 属 污 染 ， 性 菌株 的筛 选 和育 种 已成 为该 领 域 研 究 的 热 点 ， 国 内 这 方 面 的 研 究 尚处 于 起 步 阶段 ， 关 报 抗 但 相 道 较 少 ． 实 验 通 过 生 物 耐 受 性诱 导 驯 化 ， 污 泥 中 筛 选 得 到 了 ４ 抗 ５种 金 属 离 子 镉 、 、 、 、 的霉 菌 ， 本 从 株 铬 砷 汞 铅 并检 测 了 菌 株对 这 几 种 重金 属 离 子 的去 除 效 果 ， 期 获 得 修 复 重 金 属 污染 的 高效 菌株 ， 工 业 化 生 产 提 供 重 要 菌 种 ． 以 为
关键词 ： 重金 属 污 染 ； 茵 ； 生物 修 复 霉 微
中图 分 类 号 ： ３ ． ６ Ｑ９ ９ ９ 文 献标 识码 ： Ａ
பைடு நூலகம்
据 统 计 ， 球 每 年 释 放 到 环 境 中 的有 毒 重 金 属 高 达 数 百 万 吨 ． 金 属 能 使 土 壤 质量 下降 、 全 重 降低 农 产 品产 量 与 品 质 、 恶 化 水 体 环 境 ， 通 过 食 物 链 进 入 人 体 ， 生 态 环 境 及 人 类 健 康 造 成 严 重 危 害 ［２． 此 ， 效 控 制 重 金 属 元 素在 环 境 中扩 并 对 １ 因 － ３ 有 散、 污染 ， 已成 当 务 之 急 ． 重 金 属 污 染 的 处 理 ， 统 的物 理 和化 学 等 方 法 因 为 成 本 高 、 生 二 次 污 染 、 较 低 浓 度 的 重 金 对 传 产 对
吸附重金属镉优势菌的筛选及鉴定
吸附重金属镉优势菌的筛选及鉴定摘要:随着工农业的发展,重金属污染越来越受到人们的关注。
本研究以受重金属污染的土壤及生活污水处理厂污泥为原料,从中筛选驯化出抗镉菌株各一株,编号A、B,其结果显示,A抗镉浓度可达为547.5 mg/L,B抗镉浓度可达438 mg/L。
关键词:微生物镉筛选鉴定随着工农业的发展,采矿、冶炼、电镀等行业向环境中排放了大量的重金属离子,引起环境和生态恶化,其中镉是污染程度最严重的重金属之一。
据统计,在过去半个世纪里,全球排放到环境中的镉达到22000[1]p样品1:采自内江市某电镀厂边缘的土壤。
样品2:采自某生活污水处理厂的活性污泥。
1.2 主要仪器主要仪器:BT224S型电子分析天平；LRH－150F型生化培养箱；YXQ－LS－50 SLL立式压力蒸汽灭菌器；SW－CJ型超净工作台；摇床。
1.3 培养基牛肉膏蛋白胨固体培养基:牛肉膏0.5 g、蛋白胨1.0 g、0.5 g NaCl、琼脂15 g、去离子水定容至100 ml,调节pH为7.2～7.4。
豆芽汁葡萄糖培养基:黄豆芽10 g、葡萄糖5 g、琼脂1.5～2.0 g,去离子水定容至100 ml,自然pH。
1.4 方法(1)选择最适培养浓度。
称取5 g土壤鲜样加到15 ml灭菌水中,置于摇床振荡10 min。
吸取悬浮液0.1 ml、无菌水0.9 ml加入无菌试管中,此时菌悬液浓度为10-1。
以浓度为10-1菌悬液为基准液,采用逐步稀释法,配制浓度分别为10-2、10-3、10-4、10-5、10-6的菌悬液；吸取不同浓度的菌悬液各0.1 ml于相应的培养基中,涂布均匀,置于培养箱中28 ℃培养48 h 后,观察培养基中微生物的生长状况,选取生长单菌落数量合适的相应浓度作为最适培养浓度。
按上述方法制备污泥悬浮液,并选取最适培养浓度[3]。
(2)菌株的分离。
取最适培养浓度悬浮液涂布于Cd(Ⅱ)浓度为43.8 mg/L的牛肉蛋白胨培养基上,至于恒温培养箱中培养,48 h后观察平板上的菌落,挑取单个菌落进行划线培养,重复三次以上,直到在显微镜下观察为纯菌[4]。
《耐盐耐重金属PGPR菌株的筛选及促生作用研究》范文
《耐盐耐重金属PGPR菌株的筛选及促生作用研究》篇一一、引言近年来，随着工业化和城市化的快速发展，土壤和水体污染问题日益严重，尤其是盐分和重金属污染对农业生态系统的负面影响愈发显著。
为了应对这一挑战，微生物学领域的研究者们开始关注具有耐盐耐重金属特性的微生物群落。
PGPR（Plant Growth Promoting Rhizobacteria）菌株作为一种具有显著促生作用的微生物，其在改善土壤环境、提高作物产量和品质方面具有巨大潜力。
因此，筛选耐盐耐重金属的PGPR菌株并研究其促生作用，对于改善受污染环境的农业生产和生态保护具有重要意义。
二、方法本研究采用平板法、液体培养法及分子生物学技术等手段，对耐盐耐重金属的PGPR菌株进行筛选、鉴定和促生作用研究。
（一）耐盐耐重金属PGPR菌株的筛选1. 采样：在受污染的农田、盐碱地等不同环境中采集土壤样品。
2. 分离纯化：采用平板法对土壤样品进行分离纯化，获得单菌落。
3. 耐盐性筛选：通过在含有不同浓度NaCl的液体培养基中培养菌株，筛选出耐盐性强的菌株。
4. 耐重金属性筛选：采用类似的方法，在含有不同浓度重金属（如Cu、Zn、Pb等）的液体培养基中筛选耐重金属菌株。
（二）PGPR菌株的鉴定1. 形态学观察：对筛选出的菌株进行形态学观察，初步判断其种类。
2. 分子生物学鉴定：采用16S rRNA基因序列分析等方法，对菌株进行分子生物学鉴定，确定其种类和亲缘关系。
（三）促生作用研究1. 盆栽试验：在受污染的土壤中种植作物，接种筛选出的PGPR菌株，观察其对作物生长的影响。
2. 生理生化指标测定：测定接种菌株后作物的根长、株高、叶绿素含量等生理生化指标，评估其促生作用。
三、结果与讨论（一）耐盐耐重金属PGPR菌株的筛选结果经过一系列的筛选和鉴定，本研究成功筛选出多株耐盐耐重金属的PGPR菌株，其中以某菌株表现最为突出，该菌株在NaCl 浓度达到5%的条件下仍能正常生长，且在Cu、Zn、Pb等重金属浓度较高的环境中也表现出较强的适应性。
微生物与环境中重金属的作用及其防治策略探究
微生物与环境中重金属的作用及其防治策略探究重金属污染是当前环境问题中的一个重要方面。
在自然环境中，重金属衍生物具有一定的生物毒性，在生态系统中会造成不可逆转的损害。
微生物是环境中最为广泛分布的生物类群之一，它们可以参与和影响重金属的化学转化，从而对环境中重金属的去除和修复起到积极作用。
一、微生物在环境中的作用1. 重金属的生物转化微生物参与环境中重金属的生物转化是研究的热点之一。
在自然环境中，许多微生物都能够利用重金属作为生长、代谢和能量来源，这种行为被称为生化还原。
一些微生物还能够产生特殊的环氧化酶和氧化铁酶，将重金属离子转化为无毒或低毒的形态。
这些生物转化为环境的生态化学贡献是无法忽略的。
2. 微生物与自净作用微生物也参与环境中的自净作用，将环境中的有机物和无机物转化为生物可利用的形态。
通过吸附、钝化、还原和调解重金属的生物转化过程，微生物能够降低重金属的生物毒性，达到环境自然修复的效果。
二、重金属污染的防治策略1. 微生物生物技术微生物生物技术是利用微生物菌株和其代谢产物改变重金属的结构、形态，实现污染物的降解和修复的新技术。
例如，采用微生物转化离子组分钝化或还原为更稳定、生物可利用的形态，或者通过对微生物的筛选和改良选育更为适合处理重金属的新型菌株，实现重金属污染的防治。
2. 土壤修复技术采用土壤修复技术能够有效地降低重金属的毒性，恢复土地的生产功能。
例如，采用化学改良、物理治理和生物修复技术等方法，通过改变土壤的物理、化学和生物特性，控制和减少重金属的毒性和危害，实现土壤对重金属的吸附和稳定作用。
三、总结在环境重金属污染防治方面，微生物生物技术和土壤修复技术是非常有效的防治手段。
微生物可以参与重金属的生物转化和自净作用，通过微生物生物技术可以实现重金属污染的防治；采用土壤修复技术能够有效地修复重金属污染土壤，恢复土壤的生产功能。
未来环境污染的防治需要各个领域的人才共同推进，进一步加强重金属污染的监测和防治，不断推动环境治理的进程，加快构建可持续发展的环境生态体系。
一株北极斯瓦尔巴德群岛重金属耐受菌株的筛选及性质的初步研究
一株北极斯瓦尔巴德群岛重金属耐受菌株的筛选及性质的初步研究岑梓牧1,2,李宁梅3,丁 琛2,张 琨3(1.中国人民大学附属中学,北京100080;2.中国科学教育促进会,北京100080;3.陕西省微生物研究所,陕西西安710043)收稿日期:2017⁃08⁃23 修回日期:2017⁃10⁃20第一作者简介:岑梓牧(1999⁃),男,浙江人,中国人民大学附属中学学生。
通信作者:张 琨。
摘 要:【目的】在所采集的土样中筛选并分离出分别耐Ni 2+、Zn 2+、Pb 2+三种重金属离子的细菌,并对耐受性高的菌株进行深入研究,绘制出生长曲线。
【方法】在北极斯瓦尔巴群岛4个不同坐标位置和开采年代的废弃矿区附近采集11份土样,采用稀释涂布法在分别添加不同浓度Ni 2+、Zn 2+和Pb 2+的R2A 固体培养基上筛选土壤中的重金属离子耐受菌株。
【结果】经分离纯化获得分别耐受2mmol ·L -1Ni 2+、Zn 2+和Pb 2+的细菌67株;分别耐受4mmol ·L -1Ni 2+、Zn 2+和Pb 2+的细菌36株。
其中A4菌株对Ni 2+、Zn 2+、Pb 2+三种重金属离子均有较好的抗性,将A4菌株与大肠杆菌的生长情况进行比较,结果发现,A4菌株对三种重金属离子的耐受性明显高于大肠杆菌的耐受性。
对A4菌株进行鉴定,Blast 比对结果表明A4菌株与Pseudomonas yamano⁃rum 最为接近。
【结论】鉴于A4菌株在低温环境下对Ni 2+、Zn 2+、Pb 2+三种重金属离子的高耐受性,可以将其作为高纬度地区污染土壤治理的工程菌株进行研究。
关键词:北极斯瓦尔巴德群岛;土壤;重金属;Pseudomonas sp.微生物修复技术[1~4]是当今最有效的治理重金属污染的方法,北极作为常年冰川覆盖人类活动较少的地区,其土壤中的极端微生物有巨大的研究意义,因此引发了众多学者的关注与研究[5~8],这些学者也在该地区发现了数量众多的不同微生物。
微生物在重金属污染处理上的应用
微生物在重金属污染处理上的应用摘要：为了要研究微生物修复技术在重金属污染治理中的应用，特综述了国内外近几年有关微生物修复技术作用机理及方法的研究，也同时阐述了不同微生物（细菌、真菌和藻类）对重金属的修复及其应用现状。
尽管微生物修复治理重金属污染具有良好的应用前景，但因为该技术在工业化应用等方面还存在不足，今后仍需要进一步研究。
关键词：重金属污染；微生物修复；生物吸附；生物转化前言由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动的日益增多，造成了不少重金属如Pb，As，Hg，Cd，Cu等进人大气、水、土壤中，由此引起严重的环境污染。
而以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或者生态系统后就会存留、积累和迁移，造成危害。
重金属指的是密度在4 g／cm3以上大约60种元素或密度在5．0 g／cm3以上的45种元素，主要包括有Hg、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ag、Co、Ni等。
某些重金属像Cu、Zn、Cr、Ni、Co等是生物体新陈代谢所必须的微量元素，适量的摄取可促进生物体正常生长，但如果生物体对其的摄人量超过所需范围后，就会影响到生物的生长发育。
而其它某些重金属如：Hg、Cd、Pb、As等元素，就算浓度很低，也会对人体及其他生物体造成毒害作用，这类重金属应该严格控制其使用。
随着城市化、工业化、农业化的集约发展，大量有毒重金属通过各种方式被排放到环境中，人类和一切动植物赖以生存的土壤、水体、大气等环境受到严重的重金属污染。
由于重金属不能被降解消除，会随着土壤、水体及大气的迁移和流动在环境中进行迁移富集，并最终通过食物链进人人体，危害到人类身体健康。
如震惊世界的“水俣病”和“骨痛病”就是因为汞污染和镉污染所致。
因此，寻找科学、合理、有效的重金属污染处理方法成为人类生态环境保护领域一个亟待解决的问题。
1.微生物修复技术以及作用机制生物修复技术是利用生物的生命代谢活动来降低环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害，从而使污染的土壤部分地或者完全地恢复到原始状态。
微生物对土壤中重金属的修复与去除
微生物对土壤中重金属的修复与去除随着工业化和城市化的发展，土壤中重金属的污染日益严重，给生态环境和人类健康带来了巨大的威胁。
微生物在土壤中发挥着重要的作用，其对重金属的修复和去除具有显著的潜力。
本文将探讨微生物在土壤中修复和去除重金属的机制和应用。
一、微生物修复重金属的机制1. 吸附：微生物通过胞外聚合物、菌丝等结构物质，吸附重金属离子，从而降低土壤中重金属的可溶性，减少其对环境和生物的毒性。
2. 螯合：微生物表面的功能基团可以与重金属形成络合物，将重金属离子固定在微生物体内或表面，阻止其进一步释放到土壤环境中。
3. 沉淀：某些微生物能分泌胞外多糖和氧化还原酶等物质，与重金属形成沉淀物，从而减轻土壤中重金属的毒性。
4. 生物转化：部分微生物能通过还原、氧化反应改变重金属的化学形态，使其从有机态转变为无机态或反之，从而降低其对环境的危害。
二、微生物修复重金属的应用1. 微生物肥料的应用：利用微生物修复土壤中重金属的能力，研发出微生物肥料，可添加到受重金属污染的土壤中，通过微生物的作用降低土壤中重金属含量，提高土壤质量。
2. 微生物菌剂的使用：某些菌株能够耐受高浓度的重金属离子，通过菌剂的喷洒或施加到种植宿主上，将其引入受重金属污染的土壤中，进行修复。
3. 合成微生物群的应用：通过筛选和组合具有不同功能的微生物，形成合成微生物群，利用其协同作用，提高土壤中重金属的修复效果。
4. 基因工程应用：通过基因工程技术，改造微生物的基因，使其具有更高的重金属修复能力，提高修复效率和效果。
三、微生物去除重金属的机制1. 吸附：微生物通过复杂的细胞壁和胞外物质结构，吸附重金属离子，并将其转移至微生物体内。
2. 沉淀：某些微生物能分泌特定物质，与重金属形成沉淀物，沉降到底泥中，从而将重金属从土壤中去除。
3. 离子交换：微生物体内的离子通道和离子交换物质能与土壤中的重金属发生离子交换，实现重金属的去除。
4. 同化代谢：部分微生物可以通过同化代谢将重金属离子转化为无毒或低毒的物质，从而实现去除。
重金属协同选择环境细菌抗生素抗性及其机制研究进展
重金属协同选择环境细菌抗生素抗性及其机制研究进展抗生素的长期滥用，引起环境细菌耐药性不断增强，加速了抗生素抗性基因在环境中的传播扩散。
在重金属污染的环境中，细菌不仅具备重金属抗性，并且具备多种抗生素抗性，抗生素抗性基因的污染水平也随之升高。
本文在介绍重金属与抗生素抗性最新研究进展的基础上，阐述了环境细菌的抗生素抗性、重金属抗性及其相关抗性机制，并着重论述重金属和抗生素协同选择环境细菌耐药性及其机制。
摘要: 抗生素的长期滥用，引起环境细菌耐药性不断增强，加速了抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes, ARGs）在环境中的传播扩散。
在重金属污染的环境中，细菌不仅具备重金属抗性，并且具备多种抗生素抗性，抗生素抗性基因的污染水平也随之升高。
在介绍重金属与抗生素抗性最新研究进展的基础上，阐述了环境细菌的抗生素抗性、重金属抗性及其相关抗性机制，并着重论述重金属和抗生素协同选择环境细菌耐药性及其机制。
关键词：抗生素抗性；重金属抗性；协同选择抗性；协同选择抗性机制近年来，由于抗生素的滥用引起细菌耐药问题越来越受到关注。
在抗生素长期作用下抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes，ARGs）在环境中以及细菌中被不断筛选和富集，从而表现为耐药性整体水平升高，进而导致抗生素类药物的治疗效力大大降低，迫使抗生素不断升级换代。
通常抗生素在环境中的含量极低（通常在10^-9~10^-6数量级），远低于最低抑菌浓度（MIC），在低浓度抗生素长期选择压力作用下，细菌逐渐产生耐药性且携带的抗性基因持久存在，并在各种环境介质中传播扩散。
尤其是最近出现的“超级细菌”被赋予了能够抵抗几乎所有抗生素的能力，其抗性根源在于该细菌携带的NDM-1（New Delhi metallo-β-lactamase-1）抗性基因，该基因自首次发现以来已经在全球迅速蔓延。
据此，抗生素抗性基因作为一个新的全球性污染问题已经引起广泛关注，世界卫生组织（WHO）已将“细菌耐药问题”作为21世纪威胁人类健康最大的挑战之一，并将在全球范围内对抗性基因的控制做出战略部署。
矿区重金属污染土壤中铅镉抗性细菌的筛选及其活化作用研究
关 键词 ： ； ； 性 菌 株 ； 选 ； 化 镉 铅 抗 筛 活
中图分类号 ： １４３ Ｓ５ －
文献标识 ０ ０ ～ １３ ０ １０ — １ １２ １ ）２ ０ ５ — ３
Ｓｃ ｅ ｎ ｎｇ ｏ ａ ｔ ｒａ ｒ ｓｓ ａ ｏ ｈｅ ｖ ｅ ａ ｏ ａ ｉ ｔ ｄ ｓ ｉ ｒ ｅ ｉ ｆｂ ｃ ｅ ｉ ｅ ｉｔ ｎｔｔ ａ ｙ ｍ ｔ ｌｃ ｎｔ ｍ ｎａ ｅ ｏ ｌ
广西农业科 学 ２ １ ， １２ ： ５ — ５ ０ ０ ４ （ ） １３ １５ Ｇ ａｇｉ ｇｉｕｔｒｌ ｃｅｃ ｓ ｕｎｘ ｒ ｌ ａ Ｓ ｉｎｅ Ａ ｃ ｕ
・ １ ・ ５３
矿区重金属污染土壤 中铅镉抗性细菌的筛选 及其 活化作 用研究
付 骁 ，蒋代华 ，崔俊峰 ，王 晶
ｉ ａ ｍ ｉ － ｅ ｄ ｉ ｉ ｒ ａ ａ ｄ ｔ ｉ ｆｅ ｔ ｎ ａ ｔｖ ｔｏ ｆ ｎ ｃ ｄ ｕｍ ｌ ａ ｍ ｎ ｎｇ ａ ｅ ｎ ｈｅｒ ｅ ｃ ｓｏ ｃ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｃ ｄ ｉ ｍ －ｌａ ａ ｍ ｕ ｅｄ
Ｆ ａ ，ＪＡＮＧ Ｄａ－ ｕ ＵＩＪ ｎ ｆｎ ，ＷＡＮＧ Ｊｎ Ｕ Ｘｉｏ Ｉ ｉ ｈ ａ ，Ｃ ｕ －ｅ ｇ ｉｇ
（ ｒｃ ｌ ｒｌＣ ｌ ｇ ，Ｇｕ ｎ ｘ ｉｅｓｔ ，Ｎａ ｎｎ ３ ０ ３，Ｃ ｉａ Ａｇ ｕｔ ａ ｏｌ ｅ ｉ ｕ ｅ ａ ｇ ｉＵｎｖ ｒｉ ｙ ｎ ｉｇ５ ０ ０ ｈｎ ）
耐镉微生物的筛选及其吸附能力研究
耐镉微生物的筛选及其吸附能力研究摘要:以桃园土壤为试验材料,从中筛选出3株分别耐0.5､40.0､60.0 mg/L镉的细菌Cd-R-1､Cd-R-2和Cd-R-3,并对其耐镉遗传稳定性､镉吸附能力､对种子发芽率的影响等方面进行研究｡结果表明,所获得的3个菌株均具有稳定的耐镉特性;菌株Cd-R-1对镉吸附能力最强,吸附率达到76.6%,Cd-R-2､Cd-R-3则相对较弱,吸附率在20%~30%之间;3株细菌对花生､小麦和番茄种子的发芽率基本没有影响;Cd-R-1和Cd-R-2对玉米种子发芽有明显的促进作用,而Cd-R-3对其发芽率的影响不大;无论何种菌株,对豌豆种子的发芽率均有很强的抑制作用｡关键词:镉;微生物;筛选;吸附能力Screening of Cadmium Resistant Microbes and Analysis of Their Adsorption CapabilityAbstract:Three bacterial strains resistant to cadmium at 0.5mg/L, 40mg/L and 60mg/L respectively were isolated, viz. Cd-R-1, Cd-R-2, and Cd-R-3 from peach orchard soil. Furthermore, the hereditary stability of cadmium resistance, cadmium adsorption capacity and the effects on seed germination of the three bacterial strains were investigated. The results showed that the three bacterial strains had stable heredity of cadmium resistance. The cadmium adsorption capacity of Cd-R-1 was the strongest as its adsorptive rate reached 76.6%; while the absorptive rates of Cd-R-2 and Cd-R-3 were relatively weak,ranged from 20% to 30%. The three bacterial strains had hardly any effects on germination rate of peanut, tomato and wheat seed; Cd-R-1 and Cd-R-2 significantly promoted the germination rate of maize seeds, while Cd-R-3 had few. In addition, the three bacterial strains had strong inhibitory effects on the germination of pea seeds.Key words:cadmium; microbe; screening; adsorption capability随着电镀工业､颜料工业､电子工业､农药和食品添加剂生产等工业的发展,大量的镉及其化合物随生产产生的废水､废气､废渣排放到环境中,造成大气､土壤､农作物及水产品的污染｡排放到土壤中的镉通过农作物的生产,进一步转移到动､植物有机体内,严重地威胁着人类的身体健康｡重金属污染的传统治理方法——物理和化学法,由于其所需费用高和能耗大,且易造成二次污染[1-3],现正逐渐被生物吸附法所代替[4]｡微生物特别是细菌,数量众多､比表面积大､带电､代谢活动旺盛,可通过多种方式影响土壤重金属的活性[5]和对重金属进行生物吸附[6-8]｡本试验从青岛市城阳区大北曲村桃树果园(病虫害发生严重)取土壤样品,筛选具有耐镉特性的微生物,现将结果报告如下｡1材料与方法1.1主要仪器与试剂主要仪器:303-3型电热培养箱(江苏东台县电器厂);202型电热鼓风干燥箱(中国龙口市先科仪器公司);SW-CJ型超净工作台(苏净集团安泰公司制造);立压式蒸汽灭菌器(上海华线医用核子仪器有限公司);TGL-16C型高速台式离心机(上海安亭科学仪器厂);FA1604型电子天平(上海天平仪器厂);原子吸收分光光度计(AA-6800日本岛津公司)｡主要材料及试剂:马铃薯(新鲜),蔗糖､琼脂､葡萄糖､氯化钠､磷酸二氢铵､磷酸氢二钾､硫酸镁､氯化镉,均为分析纯;浓硝酸,为优级纯｡1.2方法1.2.1耐镉微生物的分离及获得取6 g预先经50 mg/kg土壤镉处理20 d的桃树果园土壤(来自青岛市城阳区大北曲村)于盛有150 mL无菌水的三角瓶中,振荡5 min后,采用10倍系列梯度稀释法进行稀释[9],然后取0.3 mL 10-6稀释液注入培养皿(直径6cm)中,再分别加入含镉[CdCl2·2.5H2O]浓度为0.1､0.2､0.3､0.4､0.5､1.0､5.0､10.0､15.0､20.0､30.0､40.0､50.0､60.0､70.0 mg/L的PDA培养基(马铃薯200 g,蔗糖20 g,琼脂20 g,水1 000 mL,121℃灭菌20 min),摇匀后倒置于28℃培养箱中｡以不加氯化镉为对照,每个处理设3次重复｡将在各含镉培养基上获得的单菌落,按平板划线法接种于PDA培养基上,28℃恒温培养观察其培养性状｡1.2.2微生物耐镉遗传稳定性分析将分离获得的耐镉菌株先经过10次PDA培养基(无镉)传代培养后,然后再转入各菌株相应耐镉浓度的PDA培养基上传代培养10次,观察各菌株的生长状况｡所有培养温度均为28℃｡1.2.3耐镉微生物对镉的吸附能力分析将所获得的菌株菌悬液(浓度约108CFU/mL)0.5 mL分别培养于相应镉浓度的50 mL培养液(每升溶液中含葡萄糖5.0 g,NaCl 5.0 g,NH4H2PO4 1.0 g,K2HPO4 1.0 g,MgSO4·7H2O 0.5 g)中,28℃下悬浮培养,设3个重复,以不加菌株的为对照(以0.5 mL无菌水代替)｡经过一定时间培养后,细菌悬浮液经12 000 r/min离心5 min后,取其上清液备用,空白对照也采用同样的处理｡所得溶液先在电炉上小火蒸发至近干,用硝酸消解､定容至50 mL｡用原子吸收分光光度法测定上清液中镉的浓度｡菌株对培养液中有效镉的吸附率=(C0-Ct)/C0×100%｡式中,C0为对照的浓度(mg/L);Ct为吸附后的上清液中镉的浓度(mg/L)｡1.2.4耐镉微生物对种子发芽率的影响试验选用豌豆､花生､玉米､小麦和番茄种子,分别为50､30､50､60､50粒｡用无菌水制备各菌株的菌悬液,将各种种子浸泡于其中,时间为10 min,然后将晾干的种子分别放入铺有用菌悬液湿润滤纸的培养皿中,置于28℃的恒温箱中控温作发芽试验｡每一品种均设置一个对照(以无菌水处理过的种子为对照)｡2结果与分析2.1耐镉微生物的筛选镉处理果园土壤经系列梯度稀释法分离获得的土壤微生物在各培养基上的生长情况见表1｡由表1可知,在28℃的恒温条件下培养1､2､7 d后,含氯化镉浓度0~0.5 mg/L的PDA培养基上均有菌落(全部为细菌)出现｡除此以外,经恒温培养7 d后的含氯化镉浓度40.0､60.0 mg/L的PDA培养基上也均有少量的单个菌落(细菌)出现｡分别选取氯化镉浓度0.5､40.0､60.0 mg/L培养基上的单菌落,经平板划线法接种于PDA培养基上观察其培养性状,所得菌株分别相应命名为Cd-R-1､Cd-R-2和Cd-R-3｡在28℃恒温条件下培养12 h后,各菌株的形态特征为:Cd-R-1为菌落乳白色,呈分枝状,生长较快;Cd-R-2为菌落乳白色,较小,圆形或椭圆形,表面凸起;Cd-R-3为菌落乳白色,较大,圆形,表面凹陷｡2.2微生物耐镉遗传稳定性分析在28℃恒温培养条件下,将所获得的3个耐镉菌株Cd-R-1､Cd-R-2和Cd-R-3首先转接于无镉PDA培养基上进行10次传代培养,然后再转接于各菌株相应含镉(0.5､40.0､60.0mg/L)PDA培养基上进行10次传代培养,试验证实3个菌株在各种类型PDA培养基(有镉或无镉)上均能生长｡由此可见,3个菌株耐镉性属于遗传性状控制的特性,而不属于随环境变化而改变的表现型适应的性状｡有区别的是3个菌株在含镉PDA培养基上生长较慢,菌落黏稠,灰白色｡2.3耐镉微生物对镉的吸附能力经过液体悬浮培养,3个菌株对培养液中有效镉的吸附能力见图1｡由图1可知,3个菌株对镉的吸附率大小依次为Cd-R-1(76.6%)､Cd-R-3(29.6%)､Cd-R-2(24.8%),相对于3个菌株的耐镉性大小[Cd-R-3(60.0 mg/L)､Cd-R-2(40.0 mg/L)､Cd-R-1(0.5 mg/L)]来说,耐低浓度镉的菌株Cd-R-1表现出较强的镉吸附性能｡2.4耐镉微生物对种子发芽率的影响控温种子萌发试验表明,各菌株菌悬液对不同种子发芽率的影响作用不同(表2)｡由表2可知,耐镉微生物对花生､小麦､番茄种子的发芽率没有影响或影响不大;对玉米种子而言,Cd-R-1､Cd-R-2对种子发芽有明显的促进作用,而Cd-R-3则影响不大｡3个菌株处理后的豌豆种子发芽率远低于对照,表明所得菌株对豌豆种子的发芽率有很强地抑制作用｡3讨论镉污染对农用土壤中微生物类群动态变化的影响是多样的[10-12],沈国清等[13]报道10 mg/kg土的镉污染对土壤真菌､细菌和放线菌的毒理抑制作用大小依次为真菌>细菌>放线菌,而本试验中所采用的是50 mg/kg镉驯化土壤来筛选耐镉微生物,结果得到一些不同程度耐镉微生物,且这些微生物均为细菌,未见有土壤真菌等,这与文献[12]报道的高浓度Cd对土壤真菌等的抑制作用大的结果基本相符｡耐镉微生物的平板筛选结果表明,恒温培养7 d后筛选得到的耐镉微生物与培养1､2 d后的结果有所差异,这或许是由培养基中镉的诱导作用所导致,此结果相似于段学军等[14]利用DGGE方法对经1.0 mg/kg镉处理稻田土壤在第1周和第4周时间下土壤微生物的变化情况｡耐镉遗传稳定性分析结果表明,3个耐镉菌株Cd-R-1､Cd-R-2和Cd-R-3在无镉和含镉培养基上的培养性状(菌落色泽和生长速度)有明显区别｡在菌落色泽方面,无镉培养基上3个菌株菌落色泽呈现乳白色,而在相应浓度含镉培养基上,3个菌株菌落色泽呈现灰白色,说明镉的存在至少影响了这些菌株的某些外泌色素的产生,与刘爱民等[8]报道的抗Cd细菌J5在大于12 mmol/L Cd2+浓度的情况下,细菌色素产生受抑制的现象一致;在生长速度方面,同样的培养条件下,无镉培养基上3个菌株菌落出现所需时间短(约12 h),而在含镉培养基上菌落的出现则需24 h以上,生长速度的减慢最终体现在细胞内各种物质(可溶性蛋白､可溶性糖和核酸等)的质量浓度的减小,以增强细胞对镉胁迫的适应力[15]｡耐镉微生物对镉的吸附能力试验结果表明,耐镉性较强的菌株Cd-R-3对有效镉的吸附能力却表现一般,而耐镉性较弱的菌株Cd-R-1却表现出较强的吸附能力,造成这种现象的原因或许与吸附试验中培养液中的菌体浓度[6]､溶液pH值[16,17]､有效镉浓度[16]､溶质类型[18]等有关｡种子萌发率试验结果表明,从自然界土壤中筛选到的耐镉微生物,并不是适合于任何类型农作物土壤污染的生物修复,首先必须考虑测试所得微生物是否会对农田作物产生负作用,否则就不能加以使用｡本研究是用所采果园土壤经过镉强化胁迫来筛选耐镉性土壤微生物,以期得到耐镉性较强､吸附性能好的土壤微生物用于农业生产中镉污染土壤的生物修复;但研究证实即使获得耐镉性较强的菌株,要想达到最大程度的生物修复作用,还必须综合考虑其他众多因素,如作物类型､土壤理化性状(有机质､全氮､碱解氮､速效磷､速效钾､pH值)等｡参考文献:[1] 刘淼,董德明,张白羽,等. 光催化法处理电镀含铬废水的研究[J]. 吉林大学学报(自然科学版),1998,3(4):98-102.[2] 陈红,叶兆杰,方士,等. 不同状态MnO2对废水中As(Ⅲ)的吸附研究[J]. 中国环境科学,1998,18(2):126-130.[3] 苏海佳, 贺小进, 谭天伟. 球形壳聚糖树脂对含重金属离子废水的吸附性能研究[J]. 北京化工大学学报,2003,3(2):19-22.[4] KRATOCHVIL D, VOLESKY B. 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利用微生物消除重金属污染及其机理分析
利用微生物消除重金属污染及其机理分析重金属污染是一种严重影响环境和人体健康的污染形式。
随着工业化进程的加速和人类活动的增加，重金属污染问题日益严重。
传统的重金属污染治理方法较为繁琐且成本较高，因此，寻找一种高效且经济的治理方法具有重要意义。
微生物技术作为一种新的环境修复技术，已逐渐受到广泛关注。
本文将探讨利用微生物消除重金属污染的方法及其机理分析。
一、微生物的种类及其应用微生物是一类复杂多样的生物体，包括细菌、真菌和藻类等。
其中，细菌在微生物修复中起到了重要的作用。
一些特定的细菌能够通过吸附、螯合和还原等方式从环境中去除重金属。
通过选择特定的微生物菌株，可以使其在重金属污染环境中发挥作用，从而达到消除重金属污染的目的。
二、微生物消除重金属污染的机理分析1. 吸附作用微生物细胞表面具有丰富的功能基团，如羧基、羟基和胺基等，可与金属离子发生物理吸附和化学吸附。
通过微生物细胞表面的活性基团与重金属离子之间的化学键形成，重金属离子被吸附在微生物细胞表面，从而减小了重金属离子在环境中的浓度。
2. 螯合作用一些微生物菌株在代谢过程中分泌出具有螯合能力的有机分子，如细菌胞外多糖、蛋白质和有机酸等，可与重金属形成络合物，将重金属离子与环境中的其他物质分离开来。
此过程称为螯合作用，通过螯合作用，微生物能够有效地降低重金属离子的毒性。
3. 还原作用一些微生物菌株具有还原性能，可以通过还原作用将重金属离子还原为金属离子或沉淀形式，从而使重金属减少毒性。
这些微生物通过代谢过程中产生的还原酶，将重金属离子还原为相对无害的金属离子或形成沉淀，沉积到微生物细胞表面，或者释放到环境中。
三、微生物治理重金属污染的应用案例1. 铜污染铜是一种常见的重金属污染物，严重影响水体和土壤的质量。
研究发现，某些铜耐受性细菌能够利用吸附和还原机制，有效去除水体中的铜离子。
其中，革兰氏阴性菌杆状芽胞杆菌是一种具有较强耐受性的微生物菌株，其细胞外多糖产生的羟基和羧基能够吸附并沉淀铜离子，实现铜的去除。
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重金属抗性微生物的筛选及其应用研究摘要：关键词：目录：引言：重金属污染具有长期性，累积性，潜伏性和不可逆性等特点，危害大治理成本高，我国在长期的矿产开采，加工以及工业化进程中累积形成的重金属污染近年来逐渐显现，污染事件呈多发态势，对生态环境和健康构成了严重威胁。
与传统的处理方法相比，其具有无二次污染、处理效率高、适应范围广、成本低等优点，在低浓度下，金属可被选择性地去除、分离回收。
随着生物技术的发展，20 世纪80 年代人们逐渐将低含量重金属污染治理的研究重点转向了微生物修复技术，该技术因其具有处理费用低、对环境影响小、效率高等优点，越来越受到人们的广泛关注。
一、重金属污染的微生物修复1.1概述重金属污染的微生物修复:利用微生物的生物活性对重金属的亲合吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。
重金属不能被微生物降解并且对它们有毒害作用，但是许多重金属是生命必需的物质或元素，微生物对重金属又有一定的抗性和解毒作用，可以吸附和转化重金属，改变它们在土壤中的环境化学行为，从而达到生物修复的目的。
目前，研究比较多，在生产中得到应用主要是自养微生物，大部分是土著微生物。
土著微生物是有固定碳素的光合细菌、抑制病害的放线菌，分解糖类的酵母菌，在嫌气状态下有效分解的乳酸菌等群落。
已使用的应用有，将微生物制成微生物吸附剂去除水中重金属；生物通风工艺处理重金属污染的土壤；菌根真菌促进植物对重金属的吸收；也有的对微生物进行基因工程改造，以加强对重金属离子的吸附或代谢，但还停留在实验水平，有待进一步研究。
2.1微生物修复特点及优势传统的处理重金属的物理化学方法很多，如化学沉淀法、离子交换法、电解法、反渗透法、萃取法、活性炭吸附法、膜分离法等，它们各有优缺点。
但是这些方法都不同程度地存在着投资大、能耗高、操作困难、易产生二次污染等缺点，特别是在处理低含量重金属污染时，其操作费用和原材料成本相对过高。
植物修复则对气候、PH、盐度等自然和人工条件有一定要求，并受病虫害影响，植物培养较困难且培养时间长。
另外，受植物根系限制，处于植物根系意外以外的污染物很难去除。
微生物跟动、植物相比,具有个体微小,比表面积大,繁殖快,代谢能力强繁殖快，种类多、分布广，遗传稳定性差,容易发生变异适应性强容易培养等特点。
此外，某些微生物的生物活性对重金属具有吸附、吸收、溶解、沉淀以及转化等作用，降低土壤中重金属的污染程度。
重金属不能被微生物降解并且对其有伤害作用，但是微生物对重金属又有一定的抗性和解毒作用。
因此，只要恰当地利用微生物自身特点和其与重金属的相互作用，就可高效处理重金属污染的水体或土壤，并且对重金属的回收也有重大作用。
如：芽孢杆菌属的菌株由于其细胞壁表面存在一层很厚的、网状的肽聚糖结构，因此都有强大的吸附金属的能力。
而曲霉属的一些真菌菌株对多种重金属和放射性核素的吸附效果也很好。
微生物修复具有以下优点：1.对环境影响小，几乎不引起二次污染；2.投资较少，实施简单，运行费用低；3.去除含极低浓度（1～100mg/L）重金属的废液效率高；4.操作PH值及温度范围宽（PH=3～9，温度4～90℃）；5.吸附速率高，选择性好，易回收；6.如果采用酵母工业废弃菌丝制备的生物吸附剂，由于价格低廉，不必回收，可直接采用煅烧法回收被吸附出的重金属；二、现状：国内目前，我国用微生物的高效降解、转化能力在治理重金属污染方面已经取得了良好效果。
如肖伟等人从宝钢电镀污泥中分离得到一系列高六价铬抗性菌株能耐40mmol/L Cr6+。
但是，我国在微生物处理重金属这方面的研究尚处于起步阶段，需要加大微生物与重金属的作用机制和应用的研究。
国外1.对微生物与重金属相互作用，尤其是其抗性机制的深入研究，为其应用提供了理论依据。
2.高效生物吸附剂的研发，使用死的微生物制成生物吸附剂去除水中的重金属，例如AMT-BIOCLAIM工艺就是利用死的芽孢杆菌制成球状生物吸附剂吸附水中的重金属离子。
3.大力应用微生物基因工程技术，将重金属与微生物中的肽结合，以增强微生物对重金属的吸附和耐性的。
如利用微生物外源表达金属硫蛋白（Metallothionein，MT）、植物螯合肽（Phy-tochelatin，PC）和谷光甘肽等其他一些小分子肽，或者同时表达金属离子结合蛋白和其他蛋白来同时增加微生物对重金属离子的吸附和转运。
4.对菌根真菌植物结合修复重金属污染的土壤有了一定的研究并取得相应成果。
如，Ricken等将紫花苜蓿和燕麦接种囊霉菌根真菌后Zn、Cd、Ni的含量增加。
5.加强重金属污染对微生物的毒理学研究，从研究壤重金属污染的毒理效应，风险评价及其诊断指标的建立入手，建立相关环境质量指标体系。
总体上说, 目前对于微生物的重金属抗性及其机制的问题还缺少大规模的细致的定性研究, 国内外也未形成统一的抗性理论及标准, 但这些问题的提出与研究具有重大的理论与实践意义。
随着环境的进一步恶化, 微生物的长期适应或产生抗性, 必然存在抗性微生物的筛选及应用问题。
三、筛选3.1微生物选择筛选污染物高效降解菌株的研究是微生物修复技术研究的第 1 步。
根据微生物与污染物的作用机制，选择高效微生物的标准包括：①对污染物有较高的耐性；②对环境的适应性较强；③对污染物的降解效率高、专一性强；④不影响环境中原有的生物多样性。
修复重金属污染的微生物主要是土著真菌和细菌，不同微生物对重金属污染的耐性也不同，通常为“真菌>细菌>放线菌”。
真菌在自然界中分布很广，对环境适应能力强，在生物修复中得到广泛关注。
污染土壤中的土著微生物往往具有较高的重金属抗性从中分离的微生物由于适应当地的自然环境，所以能有效修复重金属污染。
因此，采用稀释平板分离法在矿区重金属污染土壤中分离、筛选耐重金属的微生物，研究重金属耐性，以期为重金属污染的治理及修复开辟一条高效的途径。
3.2筛选方案3.2.1培养基制作微生物从中吸取营养并赖以生存繁殖的介质称培养基。
可分为业液体和固体两种形式。
不同的微生物，培养基的制作方法也不同。
根据需要配制充分数量的马铃薯葡萄糖培养基（用于真菌的培养）和牛肉膏蛋白胨培养基（用于细菌的培养）。
马铃薯葡萄糖培养基的制作方法如下：200g马铃薯切块，加水煮烂（需沸腾20～30min）,用纱布过过滤加入20克葡萄糖，加蒸馏水至1000ml，自然PH，搅拌溶解；封装后放入压力蒸汽灭菌器中，在121℃温度下灭菌30min。
牛肉膏蛋白栋培养基制作方法:用新切到0.001g的电子天平称取牛肉膏3g,蛋白胨10g,氯化钠5g，依次将他们放入盛1000ml蒸馏水的锥形烧杯中加热溶解，调节PH＝7.4～7.6.宗庄荷放入压力蒸汽灭菌器中，在121℃的温度下，灭菌30min.固体培养基是在上述培养基中再加上1.5%左右的琼脂和一定量的硅胶，冷却至常温即制成平板分离用的固体培养基。
3.2.2采样与分离培养水体微生物采集:取50～250ml细口玻璃瓶，洗净并配好胶塞，用牛皮纸包好瓶口，置于121℃的烘箱灭菌20分钟，冷却后即可用作采集瓶。
带采集瓶到预先选定的水样中采样，并做好时间，地点等采样信息的标记。
要注意的是，水样不能装满，留一定空间存空气，取样后立即盖好瓶塞并用牛皮纸包好瓶口，带回实验室。
矿区土壤采样：使用无菌纸袋到预先选定的地方，采集数份的土壤，不同位置的样品分装到不同的塑料袋，并做好标记。
带回实验室，用合适大小的烧杯加入蒸馏水，搅拌溶解，静置沉淀，然后起上层清液。
将上面两类稀释10倍后涂布于普通培养基上,在28℃～35℃条件下，恒温摇床中培养(一般24小时以上)，待长出菌落后，使用接种环根据细菌、真菌形态、颜色等特征分别采用牛肉膏蛋白胨培养基和马铃薯葡萄糖培养基进行划线培养。
如此反复进行2～3次平板划线分离培养，即可获得纯菌株。
再将菌株接种到液体培养基中，以获得更多的该种菌株。
这些菌株一方面可用于下一步的抗性检测；另一方面则用于冷冻保存，具体方法如下：使用仪液枪吸取500μml菌株液注射到1.5ml的离心管中，加入500μml的丙三醇并混合均匀。
将其盖紧并置于4000r/min的离心机中离心10分钟，取出放在-80℃的冰箱中冷冻保存。
3.2.3抗性检测能抑制菌株完全不生长的培养基中金属离子的最低浓度为该金属的最低抑菌浓度，用来反映细菌对金属的抗性。
将重金属溶液加入液体培养基配制成Mn、Cd、Cr浓度分别为0mg/L,5mg/L,15mg/L,50mg/L的80mL培养基，然后将培养好的纯菌珠接种到培养基中，置于恒温培养箱中28℃培养,观察菌落生长情况,确定各金属离子的最低抑菌浓度，筛选出重金属抗性较强或具有其他优点的微生物。
3.3.4纯化及鉴定为了以后的研究和应用，需要将重金属抗性强的微生物进一步纯化培养，保存，然后去鉴定其属于什么类型的微生物。
3.3.5驯化修复微生物在使用之前要进行驯化，使之适应修复过程中可能对细菌不利的工艺条件或对细菌具有毒害作用的物质成分。
驯化的办法是逐渐变化不利因素强度之后对细菌进行转移培养，在训化过程中，那些对新环境不适应的细菌受到抑制和死亡，而某些活力较强的细菌会通过变异等途径演变成耐受性更强的细菌而活下来，形成对新环境具有耐性的菌株。
3.3.6预期结果在经过上述筛选培养后可得到1～2种具有良好重金属抗性其他优点的微生物，作为较好试验材料应用于重金属污染的治理，为重金属污染的微生物筛选丰富了菌种来源，申请1～2个微生物专利。
3.3.7注意事项无菌无菌室微生物筛选成功的保障，主要包含以下几个方面：1.培养基的高压灭菌；2.使用仪器的灭菌处理；3.操作环境的无菌，一般在洁净无菌工作台内操作；标记和记录从采样到筛选结束的整个实验过程中，标记和记录是必不可少的。
标记可采用一般标记方式，也可采用个人方式的标记。
但需要遵循简单、清楚、易区别的原则。
记录需包含时间，实验内容，实验现象及结果等必要信息，有的则需记录地点，如某份土壤是从某矿区植物根际采集而得。
保存在微生物的晒选中保存菌种是非常重要的，主要是用来做后续的培养、研究和鉴定工作。
四、应用2.1微生物修复原理及应用某些微生物能够产生胞外聚合物这些物质具有大量的阴离子基团，从而与重金属离子结合而解毒。
某些微生物能代谢产生柠檬酸、草酸等物质，这些代谢产物能与重金属产生鳌合或是形成草酸盐沉淀，从而减轻重金属的伤害。
另外，在重金属的胁迫下微生物能够通过自身的生命活动积极的改变环境中重金属的存在状态。
例如，微生物活动可改变土壤溶液的pH值，从而改变除氧对重金属的吸附特征来影响重金属的化学行为。
此外，微生物也可通过改善土壤的团粒结构、改良土壤的理化性质和影响植物根分泌等过程间接地影响重金属。
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