当前,土壤重金属污染严重,土壤重金属污染事件频发,严重威胁着农产品的质量以及人类的身体健康。因此,土壤重金属污染治理迫在眉睫。传统的土壤重金属污染治理的方法主要有物理法、化学法,但因其成本高且具有二次污染,限制了其的应用;而植物、微生物修复,因其成本低而倍受关注。本研究从重金属污染土壤中成功筛选到耐Cd微生物——肠杆菌(Enterobacter sp.),并以肠杆菌(Enterobacter sp.)和镉超富集植物积雪草(Centella asiatica L.)为研究对象,研究了环境因素(初始重金属浓度、温度、pH)对肠杆菌镉吸附率的影响,以及肠杆菌吸附镉的机理;在此基础上,将肠杆菌应用于镉污染土壤的修复中,研究了肠杆菌对矿山型积雪草和非矿山型积雪草的生物量及镉富集量的影响。主要研究结果如下:1.通过平板稀释法,从贺州矿区土壤中成功筛选出一株对镉有较强耐性的细菌,该菌菌落呈圆形,乳白色,不透明,粘稠,表面湿润,边缘光滑整齐,经16S rRNA序列分析初步鉴定为肠杆菌(Enterobacter sp.)。2.在固体培养基中,该菌在镉浓度为40 mml/L的培养基中正常生长,具有一定的耐镉优势。在液体培养基中,菌株能够在0.25-0.5mmol/L的培养基中正常生长,在大于1 mmol/L的培养基中,菌株的生长受到不同程度的抑制,对数期延长,达到稳定期的时间也显著延长。此外,肠杆菌生长的最适温度为30℃,最适pH为7。3.实验研究了环境因素(初始镉浓度、温度、pH)对肠杆菌Cd吸附率的影响,并进行响应面法优化。在单因素实验中,肠杆菌的最佳吸附条件范围为:初始镉浓度4-8 mmol/L,温度30-35℃,pH 7-8。响应面法优化法表明Cd的最佳吸附条件为:初始镉浓度5 mmol/L,温度30℃,pH8。4.肠杆菌Cd等温吸附模型和动力学模型研究结果表明,Freundlich model和Langmuir model方程的相关系数R2分别为0.9795、0.9669,说明Freundlich model更适合描述该吸附过程,同时表明肠杆菌对镉的吸附既有物理吸附,也有化学吸附,是一个多分子层的吸附过程。在初始镉浓度为224、448、896 mg/L的条件下,肠杆菌对Cd吸附的一级动力学模型拟合的相关系数R2分别为0.8842、0.9444、0.9348,二级动力学模型拟合的相关系数R2分别为0.9985、0.999、0.9979,表明肠杆菌对镉的吸附更符合二级动力学。因此,肠杆菌对镉的吸附是以化学吸附为主的吸附过程。.5.通过SEM-EDS观察肠杆菌在吸附过程中的微观形态变化,及FTIR分析肠杆菌细胞表面官能团的变化结果表明,肠杆菌吸附镉后,细胞由长粗形变为细短形,长度由 0.731-1.11 pm变为 0.881-1.14 μm,宽度由 0.340-0.384 μm,变为0.320-0.364μm,且细胞表面粗糙,含有大量的白色絮状物。白色絮状物经EDS分析,在2.75 keV-3.95 keV之间出现了镉的吸收峰,表明这些絮状物为含镉的物质。且Na含量明显减少,说明细胞表面同时进行了离子交换。初步推测,菌体将镉吸附在细胞表面。采用红外光谱分析(FTIR)研究吸附后肠杆菌官能团的变化发现,羟基(-OH)、胺基(-NH2)、酰胺基团、磷酸基团(P=O、P-OH、PO43-)、M-O(O-M-O)等峰的位置发生了变化,表明这些基团参与了镉的络合反应。揭示了肠杆菌对镉的吸附过程中发生了离子交换,并利用细胞壁上的官能团将镉富集在细胞表面。6.肠杆菌对积雪草生长的影响肠杆菌的添加,提高了上游区、采矿区、下游区矿山型积雪草的株高和株重,以及尾矿区矿山型积雪草的株高,降低了尾矿区矿山型积雪草的株重;肠杆菌的添加,提高了上游区、采矿区、下游区非矿山型积雪草的株高和株重,及尾矿区非矿山型积雪草的株高,对尾矿区非矿山型积雪草的株重影响不明显。7.肠杆菌对积雪草根、茎、叶中镉含量的影响肠杆菌的添加,提高了上游区矿山型积雪草根部镉的含量,采矿区、下游区矿山型积雪草根、茎、叶中镉的含量,对上游区矿山型积雪草茎和叶中镉含量的影响不明显,降低了尾矿区矿山型积雪草根、茎、叶中镉的含量;肠杆菌的添加,促进了下游区、尾矿区非矿山型积雪草根、茎、叶中镉的含量,对上游区、采矿区非矿山型积雪草根、茎、叶中镉的含量影响不明显。8.肠杆菌对积雪草镉吸收量的影响肠杆菌的添加,显著增加了上游区矿山型积雪草根部镉的吸收量,不同程度地增加了采矿区、下游矿山型积雪草根、茎、叶中镉的吸收量,降低了矿山型积雪草根和茎中镉的吸收量,对上游区茎和叶的镉吸收量影响不明显;肠杆菌的添加,增加了上游区、下游区、尾矿区非矿山型积雪草根、茎、叶中镉的吸收量,对采矿区非矿山型积雪草根、茎、叶中镉的吸收量影响不明显。9.肠杆菌的添加,显著降低了上游区、采矿区和下游区,矿山型积雪草根际的pH;肠杆菌的添加对上游区,非矿山型积雪草根际土壤pH的影响不大,采矿区、下游区根际土壤pH不同程度的下降,尾矿区根际土壤pH则显著上升。10.添加不同浓度的肠杆菌,对上游区、采矿区矿山型积雪草根际土壤镉形态的影响较为显著,下游区和尾矿区则没有显著影响;对上游区,采矿区、河流下游区非矿山型积雪草根际土壤镉的有效态影响显著,尾矿区影响不明显。