微生物吸附重金屬的研究進展

摘要：本文論述了目前微生物在吸附重金屬中的應用情況。研究了微生物吸附重金屬的機理、影響微生物吸附的因素以及活性污泥中微生物對重金屬吸附的前景預測，并提出下一步研究的重點，為工程化提供條件。

關鍵詞：微生物;污泥;重金屬;吸附;細胞

Abstract： This article discusses the current application of microorganisms in the adsorption of heavy metals. The mechanism of microbial adsorption of heavy metals， the factors that affect microbial adsorption， and the prospect of microbial adsorption of heavy metals in activated sludge are studied， and the focus of the next research is proposed to provide conditions for engineering.

Keywords： Microorganisms; Sludge; Heavy Metals; Adsorption; Cells

微生物吸附重金屬的機理十分復雜，通過多種途徑將重金屬吸附在其細胞表面。活細胞吸附重金屬分為兩個階段，第一階段吸附機理與死細胞吸附機理相同。第二階段為重金屬離子在微生物體內積累過程，此過程需要細胞代謝活動提供能量，因為過量的重金屬對微生物的生長有毒害作用，故活細胞內積累重金屬離子的能力有限，吸附實驗也表明，活細胞的吸附量并不比死細胞高。

目前國內外大量研究表明，一些微生物如細菌、真菌和藻類和一些水生動植物在水體凈化中起著獨特的作用[1]。細菌一般尺寸小而且對環境適應能力強，作為生物吸附劑運用較為廣泛。同時在重金屬吸附研究中關注較多的也有絲狀真菌和酵母菌，真菌因其易生長、產量高等特點[2]，便于進行基因改造，形成特定的生物菌劑，因此其研究潛力巨大。

1微生物吸附的影響因素

影響微生物吸附的因素很多，受吸附劑、金屬離子本身的物理化學性質以及各種操作的環境條件的影響[3]。不同的過程影響因素就不同，對金屬離子的生物吸附影響因素主要有以下幾個方面：（1）溫度;（2）重金屬濃度;（3）反應時間;（4）pH值;（5）其他影響因素，諸如吸附環境條件，吸附劑對重金屬離子的選擇性，細胞代謝產生抑制因子，共存離子之間相互反應等對吸附過程也有一定的影響。現有研究多集中于單一離子的生物吸附作用，但是在實際應用中，往往涉及到多組分金屬離子共存情況，而對多組分金屬離子的同時吸附過程研究不多。

2微生物吸附機理的研究

微生物生物吸附機理的研究一直是國內外學者探索的一個重要領域，雖然做了大量的工作，但至今仍沒有形成一個完整、詳細的理論體系。這主要是由生物吸附劑的廣泛性、多樣性以及金屬溶液組成的復雜性決定的[4]。普遍認為微生物從溶液中分離金屬離子的機理有以下幾種：（1）胞外富集/沉積;（2）細胞表面吸附或絡合;（3）胞內富集。其中細胞表面的吸附對死活微生物都存在，而胞外和胞內的大量富集則往往要求微生物具有活性。在一個吸附體系中，可能會存在上述一種或幾種機制。

3污泥中微生物在重金屬吸附領域中的前景

活性污泥具有高比表面積和大量生物活性位點，且相關研究表明[5]，污泥中的微生物對重金屬具有胞內吸收的作用，胞外聚合物能夠對重金屬具有高的吸附能力，這些作用使污泥對重金屬以及難降解有毒害的有機化合物具有高效富集效應。尤其在處理含有重金屬、高濃度、難降解工業水后，導致污泥中含有一定濃度的重金屬[6]，而通常對污泥都是采用物理方法進行處理，重金屬脫除方法成本較高、處理效果較差且容易造成二次污染。因此探究污泥中微生物吸附重金屬特征以及分布情況尤為重要。

4總結

綜上所述，微生物吸附重金屬是一種新型處理技術，從污泥中提取微生物進行重金屬吸附具有來源豐富、特定廢水適應性等優勢，可以引起廣大學者研究的重視性。但目前由于技術手段和研究局限還沒有大規模應用于生產實踐，因此，后續還需繼續研究微生物吸附重金屬的機理，利用基因工程技術建構具有較強吸附能力的或特異性吸附金屬能力的工程菌，可為微生物吸附重金屬的大規模工業化應用創造條件。

參考文獻

[1]Mahinda Wettasinghe， Fereidoon Shahidi， Ryszard Amarowicz. Identification ?and Quantification of Low Molecular Weight Phenolic Antioxidants in Seeds of Evening Primrose （Oenothera biennis L.）[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2002， 50（5）： 1267-1271.

[2]MANASI，RAJESH V，KUMAR A S K，et al.Biosorption of cadmium u-sing a novel bacterium isolated from an electronic industry effluent[J]. Chemical engineering journal， 2014， 235： 176-185.

[3]Ye Shuhong， Zhang Meiping， Yang Hong， et al. Biosorption of Cu 2+ ， Pb 2+ and Cr 6+ by a novel exopolysaccharide from Arthrobacter ps-5. 2014， 101：50-56.

[4]Ahmet Sar?， Mustafa Tuzen， ?zgür Do?an Ulu?zlü， et al. Biosorption of Pb（II） and Ni（II） from aqueous solution by lichen （ Cladonia furcata ） biomass. 2007， 37（2）：151-158.

[5]Kiss AK， Filipek A， Czerwinska M， et al. Oenothera paradoxa defatted seeds ?extract and its bioactive component penta-O-galloyl-D-glucose decreased production ?of reactive oxygen species and inhibited release of leukotriene B， interleukin-8， elastase， and myeloperoxidase in human neutrophils[J]. J Agric Food Chem， 2010， 58（18）： 9960-9966.

[6]CHEN X C， WANG Y P，LIN Q，et al. Biosorption of copper（ II） and zinc（ II） from aqueous solution by Pseudomonas putida CZ1[J].Colloid SurfB- Biointerfaces，2005， 46（ 2） ： 101-107.

作者簡介

常敏（1992-），女，陜西延安人，碩士，助理工程師，主要研究方向為土地工程，E-mail：526885826@qq.com。