典型黏土礦物-土壤細菌相互作用對鎘固定的影響

The impact of typical clay mineral-soil bacteria interactions on cadmium immobilization

WAN Xue-ya，LAIPAN Min-wang* ，WEI Meng-zhen，YUAN Meng-yao， WANG Zi-yu，ZHANG Chen-hao，REN Xin-hao

（School of Environmental Science and Enginering，Shaanxi University of Science amp;. Technology， Xi^′ an ，China）

Abstract：Cd（II） is a focal point in the prevention and control of soil heavy metal pollution due to its high toxicity and bioaccumulation. The interactions between soil minerals and microorganisms are key factors influencing the migration and transformation of Cd（I） in soils. Different types of microorganisms may lead to variations in the microbial-mineral interaction system concerning heavy metal immobilization due to their diverse life activities and modes of interaction with soil minerals. This study investigates the effects of interactions between four soil bacteria （strains NPl142，Y42，CMX-5，and D417） and the typical clay mineral montmorillonite on the removal of Cd（ II） under varying nutrient conditions. It also evaluates the potential of specific bacterial strains for heavy metal remediation. The results indicate that the performance of Cd（I） removal through the synergistic treatment system of bacteria and montmorillonite significantly surpasses the effects achieved by either bacteria or montmorillonite alone，especially under oligotrophic conditions，where the removal rate of Cd（I） can increase by 10%～45% . Among the four bacterial strains of Bacillus and Sporolactobacillus， strains NP1142 and Y42 exhibit the highest efficiency in removing Cd（I） when interacting with montmorillonite.During the interaction with montmorillonite，bacteria can notably increase the solution's pH and alter the functional groups on the surface of montmorillonite， thus achieving a significant enhancement in the efciency of removing Cd from aqueous solutions.This research elucidates the influence of bacterial-montmorillonite interactions on the efficiency of Cd removal， providing scientific evidence for selecting appropriate microbial strains and optimizing strategies for remediation of soil Cd contamination，and offering new insights into the application of clay minerals in heavy metal management.

Key words：soil bacteria； montmorillonite; heavy metals; immobilization performance

0 引言

微生物與土壤礦物的相互作用在重金屬污染治理中的作用逐漸受到關注[1-3].在土壤環境中，大約 80% 至 90% 的微生物傾向于附著在礦物表面上，這一過程促成了有機-礦物復合物和生物膜礦物結構的生成.這種相互作用不僅增強了土壤的生物活性，還有助于重金屬的固定和轉化，從而減輕其對環境和生態系統的潛在危害[4.5].因此，在探究土壤微生物或者礦物對環境污染物凈化作用時，應充分考慮微生物和礦物的相互作用及其復合體對污染物凈化的影響.目前，已有研究開始關注礦物-微生物相互作用及其對污染物的降解、吸附、氧化還原與固定等[.例如，在表生環境，黏土礦物結構 Fe²⁺ 可通過與微生物耦合或直接作用，實現污染物的還原或氧化降解或吸附固定，該過程還能有效去除多余質子，有助于維持土壤酸堿平衡.此外，這種機制還促進了土壤有機碳的穩定化，增強了對污染物的長期封存能力，從而為土壤修復提供了更加全面且可持續的方法8.然而，目前的研究主要是細菌與鐵礦物相互作用及其對環境污染物的氧化還原與固定作用，對于環境廣泛存在的其他類別礦物，尤其是含量最多的土壤硅酸鹽礦物與微生物的相互作用及其對環境污染凈化的影響研究較為缺乏[9].

硅酸鹽礦物是土壤環境中最豐富的礦物類別，是微生物活動所需無機營養元素的重要儲存庫[10]：許多研究強調了微生物在硅酸鹽礦物風化中的關鍵作用，這些研究主要關注了微生物對硅酸鹽礦物的風化特征、對硅酸鹽礦物的浸礦浮選特征，以及從硅酸鹽礦物中獲取無機營養物質的途經、效率與機制等[11-13].例如，Yang等[14]研究了粘液芽孢桿菌-蒙脫石（Mt）相互作用，發現Mt持水和陽離子交換能力的降低是由細菌誘導的礦物結構的部分改變導致.Dong等[15]發現微生物可從礦物中提取貴金屬、稀土等元素，形成綠色環保高效的技術，也可以通過促進微生物淋濾礦物中K、P等元素，來制備礦物肥.這些方面的研究取得了極大的突破，然而，卻很少有研究關注微生物與硅酸鹽礦物相互作用對環境污染凈化的影響.作為土壤環境中最常見和最重要的組成部分，硅酸鹽礦物與微生物之間的相互作用極大可能影響污染物的遷移、轉化和歸宿[16].以往的研究表明，微生物分泌的有機物可以導致重金屬的重新流動或更好的固定化[17-19].因此，硅酸鹽礦物和微生物之間的相互作用也可能導致兩種完全不同的結果，即減少或增加污染物的流動性.與此同時，不同種類的微生物由于其生命活動及對土壤礦物的作用方式有所不同，可能會導致微生物-礦物體系在重金屬鈍化方面有所差異，

為探究硅酸鹽礦物與微生物之間的相互作用是否以及如何影響污染物的遷移、轉化和歸宿，本研究分別選擇典型土壤黏土礦物蒙脫石、三株土壤桿菌（Agrobacterium）、一株土壤芽孢桿菌（Bacil-lus）和重金屬Cd（I）作為硅酸鹽礦物、土壤微生物和重金屬污染物的代表，探究微生物與蒙脫石在不同營養強度下對鎘離子的固定性能與機制.實驗選擇了四種具有不同代謝物（EPS）特征的土壤細菌菌株，以便更全面的評價土壤微生物與硅酸鹽礦物相互作用對Cd（Ⅱ）固定的影響，使結果更廣泛地適用于其他土壤微生物.這項研究有助于了解微生物與硅酸鹽礦物相互作用產生的潛在環境效益，并為黏土礦物在土壤重金屬治理方面提供新的見解.

1實驗部分

1. 1 供試細菌的培養

本研究采用的菌種如表1所示，均來自實驗室保存菌種，源于廣東省大寶山礦區附近受重金屬污染的稻田土壤中分離并保存的樣本.

制備LB培養基，分裝入錐形瓶，每個含 75mL 配置固體培養基，滅菌后分裝至培養血，接種細菌；18個錐形瓶分別接種 0.6mL 菌液，振蕩培養于

，監測生長曲線及 pH 變化

實驗中配制不同強度的培養基，全強度LB培養基濃度如表2所示，全強度培養基通過去離子水稀釋得到半強度培養基，進一步稀釋可制備 1/5.1/10 和1/15強度培養基，由此得到不同營養強度的培養基.實驗依據土壤溶液中的 Na⁺ 離子主要濃度范圍（數十～數百 ppm）^[20，21] ，選定合適的培養基強度.

1.2 鎘脅迫對Cd（Ⅱ）固定的影響研究實驗

選用54個 50mL 錐形瓶，其中30個各加0.03g 蒙脫石粉末，隨后每個錐形瓶加入 30mL 半強度LB培養基，封口后在 121°C 下進行高溫滅菌.選取四株細菌，培養 36h 后進行接種，每瓶接種 0.3mL（1% 菌液）.使用無菌水和 Cd（NO₃）₂ ·4H₂O 配制 20g/L 的鎘溶液 （pH5.0） ，按表3所示的 25mg/L 濃度梯度加人錐形瓶.每個處理設置三個平行樣本.在 條件下振蕩培養7天，分別在1、2、3、5、7天取樣檢測.取 2mL 樣品，以 10 000rpm 離心5分鐘，取 100μL 進行ICP-MS測定 Cd（I） 濃度和營養元素，其余樣品用于測量 pH 值.

1.3營養強度對“細菌-蒙脫石”固定Cd性能的影響實驗

本實驗共使用81個 50mL 錐形瓶，其中45個裝有 0.03g 蒙脫石粉末.制備 2 500mL 半強度LB培養基，均勻分配至各瓶，每瓶 30mL ，封口后在 121^°C 下滅菌，冷卻備用.四株細菌在培養36小時后接種，每瓶接種量為 0.3mL（1% 菌液）.使用Cd母液按 25mg/L 濃度梯度加入錐形瓶.

采用全強度、半強度、 .1/5.1/10 和 1/15 強度培養基進行實驗.每個處理設置三個平行樣本，如表4所示.

實驗步驟與1.2半強度培養基實驗相同，分別在1、2、3、5、7天進行取樣.取樣后，離心分離，將得到的樣品冷凍干燥保存.

2 結果與討論

2.1細菌菌落形態、生長特征

在本研究中，采用LB培養基對四種不同的細菌菌株進行了培養實驗.通過使用光學顯微鏡觀察了這些細菌的形態及在培養基中的分布情況，如圖1（a）、（c）、（d）所示的三株細菌屬于土壤桿菌屬（Agrobacterium），分別標記為NP1142、D417和Y42.圖1（b）代表的是土壤芽孢桿菌（Bacilus），標記為CMX-5.細菌NP1142、CMX-5、Y42分布比較散，細菌D417分布則顯示出較為集中的膠團結構，這可能表明該菌株具有更強的聚集能力或形成了某種生物膜結構.由于細菌個體尺寸微小，本文統計了這些菌株的長度，以期了解它們在形態上的差異.通過統計分析發現（表5），NP11421和Y42較小，平均長度在1微米左右，其余兩者平均長度在 2～2.5 微米.

圖2為細菌生長曲線和 pH 變化曲線.所有菌株（NP1142、CMX-5、D417、Y42）的生長周期均分為停滯期（ 小時）、對數期（ 8～50 小時）和穩定期（ 50～80 小時）.基于此，選擇在細菌培養了一天半（36小時）后進行后續的接種實驗，這一時間點位于對數生長期，確保了細菌處于活躍的生長狀態.

土壤細菌在LB培養基中生長良好，故所有后續實驗均采用此培養基.通過設置四種不同強度的LB培養基，研究不同營養強度對細菌固定鎘能力的影響.土壤細菌有著較強的環境適應能力，pH隨著細菌生長逐漸升高至堿性，可能更有利于細菌對重金屬離子的固定.

為探究細菌-蒙脫石相互作用體系對Cd（Ⅱ）固定的效率與長期穩定性，選用半強度和 1/10 強度培養基進行周期實驗，探究對數期、穩定期和衰亡期對 Cd（I） 固定的影響.從圖2可知， 0.5～2 天、 天以及大于3.5天分別對應對數期、穩定期和衰亡期，為此，實驗周期選擇 0～7 天.

在重金屬Cd（ⅡI）共存下，研究了細菌在半強度和 1/10 強度培養基下與蒙脫石相互作用對Cd（Ⅱ）固定效果的影響.細菌在半強度培養基下與蒙脫石作用后，體系 pH 均有所提高，且在反應1天后pH變化相對平穩（圖3）.NP1142和Y42菌株顯著提高了體系pH值（從約6升高至 8～9 ），并表現出更強的Cd（I去除效率（圖4），7天后去除率分別比單獨使用蒙脫石或細菌時提升了 47%～55% 和 20%～30% .此外，NP1142、Y42兩株細菌與蒙脫石作用體系對Cd（ID）的去除率顯著高于蒙脫石和細菌對Cd（I去除率之和，如 25mg/LCd（II） 濃度下，作用7天后，NP1142與蒙脫石作用體系對Cd（I的去除率約為 60% ，遠高于蒙脫石（約 5% ）和細菌（約34% 兩者去除率之和（約 39% ）.Y42實驗體系同樣呈現相同的情況，細菌-蒙脫石相互作用體系Cd（II）去除率比單獨體系去除率之和高約 17% .由此來看，細菌與蒙脫石的相互作用對Cd（I）的去除具有顯著的協同作用，這可能得益于細菌對蒙脫石分散性、表面活性官能團等的改造作用9.進人衰亡期后，去除率穩定在 60% 左右，表明固定的Cd（II）不隨細菌衰亡而釋放.

在 1/10 強度培養基體系同樣發現相同的ΔpH 變化趨勢，四株“細菌-蒙脫石”混合體系的pH 值在 7.0～8.5 范圍，普遍高于純蒙脫石體系的 pH 值（圖5）.從 Cd（I） 固定效果來看，Cd（Ⅱ）隨反應時間的增加變化趨勢與半強度培養基體系類似，也即是在細菌生長的對數期和穩定期內， Cd（I） 去除率緩慢變化；在反應3天后，去除率相對恒定（圖6），同樣說明被固定的Cd（Ⅱ）不隨細菌進入衰亡期而重新被釋放.同時，與半強度體系一樣，NP1142、Y42與蒙脫石的相互作用對 Cd（I） 的去除效果相對較好.但不同的是，在半強度培養基體系中僅NP1142、Y42與蒙脫石的相互作用能顯著提高 Cd（I） 去除率，而在降低營養強度至 1/10 強度后，四株細菌與蒙脫石相互作用均體現了較高的 Cd（I） 去除率，達到了 70%～82% ，說明營養強度對Cd（I） 的去除影響顯著，為此下文對營養強度的影響進行討論.

從Cd（ID固定效果來看，Cd（ID隨反應時間的增加變化趨勢與半強度培養基體系類似，也即是在細菌生長的對數期和穩定期內，Cd（ID去除率緩慢變化；在反應3天后，去除率相對恒定（圖6），同樣說明被固定的Cd（ID不隨細菌進入衰亡期而重新被釋放.同時，與半強度體系一樣，NP1142、Y42與蒙脫石的相互作用對Cd（ID的去除效果相對較好.但不同的是，在半強度培養基體系中僅NP1142、Y42與蒙脫石的相互作用能顯著提高Cd（ID）去除率，而在降低營養強度至1/10強度后，四株細菌與蒙脫石相互作用均體現了較高的Cd（II）去除率，達到了 70%～82% ，說明營養強度對Cd（II）的去除影響顯著，為此下文對營養強度的影響進行討論.

2.3營養強度對Cd（Ⅱ）去除的影響

在土壤環境中，微生物可能經歷富營養、中營養和貧營養狀態，在這些營養狀態下微生物與礦物的相互作用是否會影響環境污染物的凈化行為？從2.2節可知，在 0～7 天的反應周期中，Cd（Ⅱ）的去除率變化不大，在反應3天后基本保持恒定.

為了更好地反映 Cd（I） 去除的動力學過程以及細菌在不同營養強度下的生長情況，我們選擇了第七天作為數據取樣時間點.第七天時Cd（Ⅱ）的去除率已經達到了一個較為穩定的水平，能夠較好地反映不同營養強度下Cd（Ⅱ）去除的長期效果.實驗結果如圖7所示，在所有營養強度和Cd共存下，存在細菌的體系中反應液pH均高于純蒙脫石+LB 培養基體系，這表明即使在較低的營養強度下，這些細菌仍能有效生長.此外，細菌-蒙脫石反應體系pH最高，普遍處于7.5至8.6的范圍內，顯示出堿性特性，表明細菌對Cd（Ⅱ）脅迫具有較強的適應性，堿性的提高可能是細菌在與蒙脫石相互作用過程中減輕Cd脅迫的重要應對措施，

pH與Cd的去除率顯示出較好的相關性， pH 較高的情況下Cd去除率也較高.同時，Cd的去除受培養基強度的影響.總體而言，培養基強度的降低有助于提高Cd的去除率.從“蒙脫石 + 培養基”體系來看，營養強度的降低可以顯著提高體系Cd去除率，這可能是因為高營養強度下體系中鈉離子溶度較高，這顯著限制了蒙脫石對Cd的離子交換吸附；而隨著培養基強度，也即是鈉離子濃度的降低，蒙脫石對Cd的離子交換吸附性能提升.從“細菌 + 培養基”體系來看，隨著營養強度的降低，NP1142和Y42菌株對Cd的去除率呈現較為明顯的降低，分別從 35% 和 60% 降低至 25% 和 38% ，這可能是營養強度的降低抑制了NP1142和Y42菌株的繁殖與生長，導致Cd固定量的降低.而CMX-5和D417菌株則呈現相反的趨勢，Cd去除率分別 3% 左右提高至 35% 和 25% ，說明貧營養條件更有利于Cd的去除.在“蒙脫石 + 細菌 + 培養基”的體系中，營養強度的降低可以顯著提高體系Cd去除率，但隨著培養基強度從半強度降低至 1/5 強度后，繼續降低培養基并不能顯著提高Cd去除率，相反地呈現微弱的降低趨勢或保持Cd去除率基本不變.Cd去除率的提高和維持穩定是蒙脫石、細菌、細菌-蒙脫石

不同細菌表現出不同的效果，NP1142、CMX-5和Y42菌株與蒙脫石的相互作用顯著提高了Cd（Ⅱ）的去除效率，在 1/5 強度培養基中，這些混合體系的Cd（Ⅱ）去除率達到 70%～80% ，比半強度培養基條件下提升了約 10%～20% .特別是Y42菌株與蒙脫石的混合體系表現出最佳的去除效果，這可能歸因于Y42細菌體對Cd（Ⅱ）的高親和性（純細菌對Cd的去除率達到 40%～65%） .在“細菌 + 蒙脫石\"體系下，四株菌株對 Cd（I） 的吸附去除率普遍高于純菌液處理的效果.特別是Y42菌株，“細菌 + 蒙脫石\"在 1/5 強度培養基體系下表現出了最高的吸附去除率，可達 83% 左右，相較于純蒙脫石處理對 Cd（I） 的吸附去除效率提升了約40% .進一步地，無論在哪種培養基強度下，Y42菌株的“細菌 + 蒙脫石”體系總是展現出較好的吸附去除效率，吸附去除率在半強度、1/5強度、 .1/10 強度、1/15強度下分別為 40%.82%.83%.72% ，均優于相同條件下純菌株Y42的處理效果 59% 、65%.38%.39%） .同樣，NP1142菌株在“細菌 + 蒙脫石”體系下的吸附去除率在不同強度下分別為58%、74%、72%、75% ，也優于單菌株NP1142的處理效果 （36%.40%.24%.35%）

2.4 不同細菌對 Cd（I） 去除的影響

在不同強度的培養基中，細菌與蒙脫石作用后，體系的 pH 普遍有所提高.特別是NP1142和Y42菌株，在半強度和1/5強度培養基中， pH 值從約6顯著提升至 8～9 ，顯示出較強的堿性，這種pH的升高有助于改善重金屬 Cd（I） 的固定條件，同時表明它們具有更強的應激反應和適應能力.CMX-5和D417菌株體系 ΔpH 值提升有限，僅提升0.5個單位，仍保持酸性（ ΔpH 約6.5）.這表明它們在應對重金屬脅迫時的應激反應較弱.

NP1142和Y42菌株在反應 1～3 天內（即細菌生長的對數期和穩定期內）， Cd（I） 去除率緩慢提升；在反應3天后（進入衰亡期后），去除率基本保持恒定，約為 60% .這表明固定的 Cd（I） 不隨細菌進入衰亡期而重新釋放.而D417菌株由于其團聚性，減少了細菌與 Cd（I） 的有效接觸面積，降低了吸附效率.團聚體可能形成生物膜，進一步影響Cd（Ⅱ）的吸附和固定，在所有營養強度下Cd（Ⅱ）去除率較低.

在1/5和半營養強度的LB培養基中，Y42細菌單獨反應表現出較高的Cd（Ⅱ）去除效率，而D417菌株在所有營養強度下的表現均不佳，其團聚性顯著降低了其Cd（ⅡI）去除效率.隨著營養強度進一步降低至1/15，純菌液對 Cd（I） 的吸附去除率逐漸降低，但“細菌 + 蒙脫石\"體系的去除率仍然較高，特別是在Y42菌株中，去除率可達 75% 左右.這些結果表明，雖然較高的營養強度可能支持細菌的旺盛生長，但適中的營養強度范圍能夠最大化細菌與蒙脫石的協同作用，從而提高Cd（Ⅱ）的去除效率.因此，在實際應用中，選擇合適的菌株和優化營養條件是提高重金屬污染修復效果的關鍵.

前人研究表明，不同細菌對污染物的凈化能力存在顯著差異.較高營養強度雖利于細菌快速生長，但可能因過量EPS分泌而影響重金屬離子固定效率[4].Torres等[10]（2019）發現，在較低營養強度下細菌仍能有效固定 Cd（I） ，且固定能力隨營養強度增加而提高.Raturi等[12]（2021）指出，EPS在不同營養強度下的分泌量和組成成分差異影響其對重金屬離子的固定能力.

這些研究結果與本文的實驗發現一致，即在適中的營養強度下，細菌與蒙脫石的相互作用可以顯著提高Cd（Ⅱ）的去除效率.NP1142和Y42菌株在較低營養強度下表現出較好的Cd（Ⅱ）去除效果，這可能與其較高的EPS分泌能力和較強的應激反應有關.而D417菌株由于其團聚性，降低了與Cd（Ⅱ）的有效接觸面積，從而影響其去除效率.這些發現進一步驗證了細菌種類及其適應機制在重金屬污染修復中的重要性15」.

2.5 細菌-蒙脫石在Cd（Ⅱ）去除中的協同作用

面對重金屬Cd（ⅡI）脅迫，NP1142和Y42菌株表現出較強的應激反應，這可能與它們分泌的代謝產物與Cd（Ⅱ）形成穩定的絡合物有關，從而促進Cd（Ⅱ）的去除.實驗結果顯示，在不同營養強度的培養基中，細菌-蒙脫石體系的pH值普遍從酸性提高至堿性.隨著培養基強度的降低，細菌培養液的pH值逐漸下降，從堿性趨向中性.這種pH的變化表明細菌分泌物種類的變化，這進一步可能影響了Cd（Ⅱ）的化學形態、蒙脫石表面的電荷狀態以及細菌-蒙脫石復合體的表面物理化學性質，進而影響了 Cd（I） 的吸附效率[22].

實驗結果表明，特定的細菌菌株（如NP1142和Y42）與蒙脫石共同作用時，細菌與蒙脫石之間能發揮協同作用，顯著提高 Cd（I） 的去除效率.例如前面所提到的， 25mg/L Cd（Ⅱ）濃度下，作用7天后，NP1142與蒙脫石作用體系對 Cd（I） 的去除率約為 60% ，遠高于蒙脫石（約 5% ）和細菌（約34% ）兩者去除率之和（約 39% ）.Y42實驗體系中細菌-蒙脫石相互作用體系Cd（I）去除率比單獨體系去除率之和高約 17% .這說明細菌能夠有效的改造蒙脫石的表面反應活性，或者蒙脫石的存在導致了細菌活性和分泌活動的改變.從反應體系pH 變化來看，細菌-蒙脫石反應體系pH提升最為明顯，證明了蒙脫石確實能夠改變細菌的生命活動，導致分泌物種類或含量發生變化，從而提高Cd的固定效率.此外，細菌的存在同樣可能對蒙脫石產生影響.根據Liu等9的研究，細菌與蒙脫石的相互作用顯著提高了蒙脫石納米顆粒的

分散性以及蒙脫石表面有機官能團種類和含量.本研究同樣證明了細菌作用可以豐富蒙脫石表面官能團（圖8）.在蒙脫石的FTIR光譜中，經過菌株處理后， 附近的吸收峰發生了變化，表現出 O-H 鍵的變形振動，而在 處觀察到的新吸收峰則歸屬于細菌或其分泌物中的羥基 （-OH） 振動.這一新峰的出現表明，在細菌與蒙脫石的相互作用過程中，細菌及其代謝產物與蒙脫石表面形成了有機-無機復合體.這種復合體不僅豐富了蒙脫石表面的官能團，而且能增強其對重金屬的固定能力[23.24].在細菌一Cd體系中，細菌的官能團（如羧基、氨基、磷酸基等）可以直接與 Cd（I） 離子發生配位作用，從而吸附和固定重金屬.而在細菌-蒙脫石一Cd體系中，蒙脫石表面的官能團（如硅醇基 -Si-OH 、鋁醇基－Al-OH等）與細菌細胞壁上的官能團共同作用，進一步增強了對Cd（Ⅱ）的吸附和固定能力.

此外，細菌及其代謝產物與蒙脫石表面形成的有機-無機復合體增加了蒙脫石的比表面積和表面活性官能團，從而提高了對重金屬的吸附能力[25].Dong等[15]（2022）的研究發現，細菌與礦物的相互作用形成的團聚體可能會阻礙重金屬離子的吸附，但同時也可能增強其固定能力[25].在實驗周期內，細菌進入衰亡期后所固定的重金屬離子不被重新釋放，主要原因有細胞壁和細胞膜在衰亡期仍能固定重金屬；胞外聚合物（EPS）包裹細菌細胞，減少重金屬離子的重新釋放；蒙脫石表面的官能團（如-si-OH_?-Al-OH） 與重金屬離子配位，增強固定能力.在實驗周期外，重金屬離子的穩定性受環境條件和生物降解等因素影響，但在適當條件下，細菌固定的重金屬離子可在較長時間內保持穩定[26].

3結論

本文以土壤細菌、蒙脫石和Cd（Ⅱ）為微生物、硅酸鹽礦物和重金屬離子的代表，探究了王壤細菌與蒙脫石體系之間可能發生的相互作用.通過實驗篩選，本文研究了不同濃度Cd（ⅡI）溶液處理下，不同種細菌在“細菌-蒙脫石\"混合體系中隨時間變化對Cd（Ⅱ）的吸附去除率；不同強度培養基下，不同種細菌在“細菌-蒙脫石\"混合體系中隨時間變化對Cd（Ⅱ）的吸附去除率，并確定了具有更好處理效果的菌種，同時探討了“細菌-蒙脫石”體系固定重金屬的機理.基于實驗數據和結果，得出了以下3點結論：

（1）細菌對環境 pH 的調節作用及其對重金屬固定的影響：本研究發現，隨著土壤細菌的生長發育，周圍環境趨于偏堿性，促進了細菌與蒙脫石的相互作用，從而增強了對重金屬Cd（Ⅱ）的固定能力.特別是在 25mg/L Cd（Ⅱ）濃度下，菌株NP1142和Y42通過提高堿性展現出更高的Cd（I） 吸附去除率.這說明細菌不僅能通過改變環境 pH 促進與蒙脫石的協同作用，而且在重金屬固定過程中起到了積極作用，

（2）培養基強度對Cd（Ⅱ）去除效率的影響：實驗結果顯示，不同強度的LB培養基對細菌生長和Cd（I） 去除效率有顯著影響.當培養基強度從半強度逐漸降低時，雖然蒙脫石層狀結構中吸附的Na⁺ 減少，為 Cd（I） 吸附提供了更多空間，但細菌的生長放緩，導致整體吸附去除率降低.這表明存在一個最優的培養基強度，即半強度，此時“細菌-蒙脫石\"體系對Cd（Ⅱ）的吸附去除率增幅最大.隨著LB培養基強度降低，四株土壤細菌“細菌 + 蒙脫石”混合體系下Cd（Ⅱ）的吸附去除率將越來越接近純蒙脫石體系下鎘的吸附去除率.

（3）菌株選擇對重金屬Cd（Ⅱ）固定的影響：根據實驗結果，不同菌株對Cd（Ⅱ）的吸附去除效果存在差異，且與重金屬含量有關.在重金屬含量不高時，菌株NP1142的處理效果穩定且有效；而在重金屬含量較高時，菌株Y42的處理效果更佳.此外，Y42在不同強度的LB培養基中均展現出較優的吸附去除率，表明該菌株具有較好的適應性和去除效率.

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