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近年来,随着人类生活步伐的加快,矿产资源的大量开发利用,工业生产的迅猛发展,含重金属的污染物通过各种途径进入环境,造成土壤重金属污染日益严重,微生物修复重金属污染也被推上了热潮。本研究考察了单一浓度U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)下,蜡样芽胞杆菌、柠檬酸杆菌和粘质沙雷氏菌的生长情况及其对U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的去除能力;采用扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱(SEM-EDX)与透射电子显微镜(TEM)分析了三种微生物与重金属作用前后形貌及元素组成的变化;系统研究了单一及混合重金属条件下,粘质沙雷氏菌对U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的耐受性和去除能力;初步考察了粘质沙雷氏菌所产灵菌红素对重金属去除的影响,电子供体乙醇对粘质沙雷氏菌去除Cr(Ⅵ)的影响。主要研究结果如下:(1)微生物对单一重金属的耐受性及去除能力:采用紫外分光光度法,分别考察了单一重金属浓度下,蜡样芽胞杆菌、柠檬酸杆菌和粘质沙雷氏菌的生长情况和对U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的去除能力。结果表明:在培养条件下对50.0 mg/L U(Ⅵ)去除率最高可达到90%以上;30 mg/L Co(Ⅱ)浓度下,促进了粘质沙雷氏菌的生长;Cr(Ⅵ)表现出较强的生物毒性。(2)微生物与重金属相互作用的电镜分析:通过扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱研究了蜡样芽胞杆菌、柠檬酸杆菌和粘质沙雷氏菌在接触U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)前后细胞表面的形貌及元素组成变化,通过透射电子显微镜研究了细胞内部的形貌变化。SEM结果表明U(Ⅵ)主要与胞外分泌物作用,形成絮状沉淀;Cr(Ⅵ)通过沉淀或晶体化作用沉积于细胞表面,形成片状结构,Co(Ⅱ)与微生物作用较弱。TEM结果表明粘质沙雷氏菌与Cr(Ⅵ)作用,细胞内出现片状晶体。(3)粘质沙雷氏菌对单一及混合重金属的耐受性及去除能力研究:本研究考察了粘质沙雷氏菌对单一U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)及混合U(Ⅵ)-Co(Ⅱ)、U(Ⅵ)-Cr(Ⅵ)、Co(Ⅱ)-Cr(Ⅵ)、U(Ⅵ)-Co(Ⅱ)-Cr(Ⅵ)的耐受性及去除能力。结果表明:粘质沙雷氏菌对单一U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)的耐受性及去除能力较高,粘质沙雷氏菌对U(Ⅵ)的最高去除率均可达到90%以上,低浓度的Co(Ⅱ)还会促进粘质沙雷氏菌的生长,而Cr(Ⅵ)表现出了较强的生物毒性。混合重金属作用下,也表现为U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)对粘质沙雷氏菌生长的促进,Cr(Ⅵ)对其生长的抑制作用。(4)灵菌红素、乙醇对粘质沙雷氏菌去除重金属的影响:通过考察灵菌红素、乙醇的有无对粘质沙雷氏菌去除重金属的影响得出,当温度为30℃、p H为7、摇床转速为120 rpm时,灵菌红素产量最高;灵菌红素对单一重金属的去除有促进作用;添加乙醇后,粘质沙雷氏菌对Cr(Ⅵ)的去除率可提升3.70%。综上所述,粘质沙雷氏菌对U(Ⅵ)和Co(Ⅱ)具有良好的耐受能力和去除能力,能够产生色素灵菌红素,低浓度的Co(Ⅱ)能够促进粘质沙雷氏菌的生长,灵菌红素和乙醇对重金属的去除有一定的促进作用,微生物去除重金属的机理包括胞外分泌物与重金属的作用,通过沉淀或晶体化作用沉积于细胞表面等。这将为微生物修复重金属(U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cr(Ⅵ))污染提供技术参考。