微生物吸附重金属的研究进展

摘要：本文论述了目前微生物在吸附重金属中的应用情况。研究了微生物吸附重金属的机理、影响微生物吸附的因素以及活性污泥中微生物对重金属吸附的前景预测，并提出下一步研究的重点，为工程化提供条件。

关键词：微生物;污泥;重金属;吸附;细胞

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

微生物吸附重金属的机理十分复杂，通过多种途径将重金属吸附在其细胞表面。活细胞吸附重金属分为两个阶段，第一阶段吸附机理与死细胞吸附机理相同。第二阶段为重金属离子在微生物体内积累过程，此过程需要细胞代谢活动提供能量，因为过量的重金属对微生物的生长有毒害作用，故活细胞内积累重金属离子的能力有限，吸附实验也表明，活细胞的吸附量并不比死细胞高。

目前国内外大量研究表明，一些微生物如细菌、真菌和藻类和一些水生动植物在水体净化中起着独特的作用[1]。细菌一般尺寸小而且对环境适应能力强，作为生物吸附剂运用较为广泛。同时在重金属吸附研究中关注较多的也有丝状真菌和酵母菌，真菌因其易生长、产量高等特点[2]，便于进行基因改造，形成特定的生物菌剂，因此其研究潜力巨大。

1微生物吸附的影响因素

影响微生物吸附的因素很多，受吸附剂、金属离子本身的物理化学性质以及各种操作的环境条件的影响[3]。不同的过程影响因素就不同，对金属离子的生物吸附影响因素主要有以下几个方面：（1）温度;（2）重金属浓度;（3）反应时间;（4）pH值;（5）其他影响因素，诸如吸附环境条件，吸附剂对重金属离子的选择性，细胞代谢产生抑制因子，共存离子之间相互反应等对吸附过程也有一定的影响。现有研究多集中于单一离子的生物吸附作用，但是在实际应用中，往往涉及到多组分金属离子共存情况，而对多组分金属离子的同时吸附过程研究不多。

2微生物吸附机理的研究

微生物生物吸附机理的研究一直是国内外学者探索的一个重要领域，虽然做了大量的工作，但至今仍没有形成一个完整、详细的理论体系。这主要是由生物吸附剂的广泛性、多样性以及金属溶液组成的复杂性决定的[4]。普遍认为微生物从溶液中分离金属离子的机理有以下几种：（1）胞外富集/沉积;（2）细胞表面吸附或络合;（3）胞内富集。其中细胞表面的吸附对死活微生物都存在，而胞外和胞内的大量富集则往往要求微生物具有活性。在一个吸附体系中，可能会存在上述一种或几种机制。

3污泥中微生物在重金属吸附领域中的前景

活性污泥具有高比表面积和大量生物活性位点，且相关研究表明[5]，污泥中的微生物对重金属具有胞内吸收的作用，胞外聚合物能够对重金属具有高的吸附能力，这些作用使污泥对重金属以及难降解有毒害的有机化合物具有高效富集效应。尤其在处理含有重金属、高浓度、难降解工业水后，导致污泥中含有一定浓度的重金属[6]，而通常对污泥都是采用物理方法进行处理，重金属脱除方法成本较高、处理效果较差且容易造成二次污染。因此探究污泥中微生物吸附重金属特征以及分布情况尤为重要。

4总结

综上所述，微生物吸附重金属是一种新型处理技术，从污泥中提取微生物进行重金属吸附具有来源丰富、特定废水适应性等优势，可以引起广大学者研究的重视性。但目前由于技术手段和研究局限还没有大规模应用于生产实践，因此，后续还需继续研究微生物吸附重金属的机理，利用基因工程技术建构具有较强吸附能力的或特异性吸附金属能力的工程菌，可为微生物吸附重金属的大规模工业化应用创造条件。

参考文献

[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 Sarı， Mustafa Tuzen， Özgür Doğan Uluözlü， 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，陕西延安人，硕士，助理工程师，主要研究方向为土地工程，E-mail：526885826@qq.com。