超累积植物龙葵内生菌在重金属废水处理中的应用研究

摘要

随着工业生产和科学技术的发展，重金属污染问题已经成为人们健康和生活环境的重要威胁。这些威胁主要来自于重金属的毒性、非生物降解性和生物积累性。痕量的重金属如：镉(Cd2+)、铅(Pb2+)、铜(Cu2+)和铬(Cr6+)，在受污染土壤中是很常见的。这些重金属的存在加剧了微生物和植物缺铁的症状，从而对它们的生长产生不利影响。更甚者，它们可以和蛋白质硫基相结合来抑制酶的活性。镉、铅、铜和铬在被污染的生态系统中永久存在会对整个人类的健康造成长期的危害。
　　 生物修复是一种利用微生物解毒和降解污染物的能力来处理环境中污染物的方法，近段时间来作为一种处理环境中污染物的方法日益受到关注。生物修复，作为一种原位处理方法，同以往的物理化学方法相比，因其更具有安全性和经济性而更具选择性。
　　 具有多种优良重金属抗性的内生细菌EB L14是从镉超累积植物龙葵叶部分离得到的内生菌。生理生化鉴定以及16S rDNA的鉴定都表明它是杆菌属(Bacillussp.)细菌。在相对较低浓度的二价重金属离子存在条件下EB L14的生物量反而高于无重金属存在条件下的生物量，即：表现出毒物兴奋效应。研究发现，该现象是ATP酶活性异常增高所带来的副作用。EB L14在二价重金属离子存在条件下通过提高ATP酶的活性向胞外排出有毒的重金属离子，而能量利用的异常增多导致了其生物量的过度增长。在24 h培养时间内，EB L14能特异性地从含浓度为10 mg/L不同重金属的培养基中分别去除75.78％的镉，80.48％的铅，以及21.25％的铜。在相同条件下EB L14对重金属铬几乎没有任何吸收和去除作用。对EB L14去除重金属机理研究表明：能够通过抑制其ATP酶的活力来提高它的重金属修复效率。EB L14优良的环境适应性和其高效的重金属去除能力，表明它在低浓度重金属生物修复领域具有较好的应用前景。
　　 本论文是首次尝试利用重金属超累积植物内生菌这一不但具有良好环境适应能力而且具有多种重金属去除机制的微生物直接用于重金属生物修复的研究。本研究有助于生物修复这一更安全、更经济的重金属污染处理方法能够走出实验室最终应用于实际重金属污染处理。