王思雅 劉朝陽(yáng) 皮海廷 李寧

摘 要：本文以探索不同環(huán)境因子對(duì)Cr（VI）還原菌株還原有害重金屬Cr（VI）能力的影響為目標(biāo)，從環(huán)境中分離獲得的Cr（VI）還原菌株，并將菌株培養(yǎng)于不同溫度、pH，初始Cr（VI）濃度梯度下，檢測(cè)菌株還原Cr（VI）的能力。W1菌和W3菌均具有一定的Cr（Ⅵ）處理能力。96h還原率可達(dá)到20%以上。W1和W3均可在溫度為25℃-35℃、pH7-9的范圍內(nèi)生長(zhǎng)。W1和W3還原Cr的最適溫度為30℃，最適pH為8，最大耐受Cr濃度為200mg/L。本研究對(duì)利用微生物修復(fù)土壤及水體中Cr（VI）污染的相關(guān)研究和應(yīng)用具有重要意義。

關(guān)鍵詞：鉻污染;細(xì)菌;溫度;pH;理化性質(zhì)

Abstract：This paper in order to explore the different environmental factors on Cr（VI）reduction strain reduction of harmful heavy metals，the effects of Cr（VI）as the goal，F(xiàn)rom the environment，the Cr（VI）reduction of the strains were isolated，and the strains at different temperature，pH，initial Cr（VI）concentration gradient，the test strain capacity reduction of Cr（VI）.The results indicated that the pH range of the highest tolerance of bacteria and the optimal temperature were added.This study is of great significance to the research and application of Cr（VI）pollution in soil and water using microorganisms.

Key words：Chromium pollution;Bacteria;Temperature;pH;The physical and chemical properties

隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，重金屬Cr的使用越來(lái)越廣泛，但由于生產(chǎn)工藝缺陷和生產(chǎn)操作不當(dāng)?shù)仍斐芍亟饘貱r進(jìn)入到空氣、水體、土壤等自然環(huán)境中，導(dǎo)致嚴(yán)重的Cr污染[1]。Cr（Ⅵ）為一種吸入性和吞入性毒物，生物富集性強(qiáng)，可以導(dǎo)致過(guò)敏、甚至遺傳性基因受損，是世界癌癥協(xié)會(huì)確認(rèn)的重要致癌物質(zhì)[2]，對(duì)人類生命安全有著巨大威脅，處理Cr污染問(wèn)題迫在眉睫。由于傳統(tǒng)的Cr處理方法占地面積大、成本高且容易引發(fā)二次污染，而出水水質(zhì)好、反應(yīng)溫和并且處理成本大幅度降低的微生物法越來(lái)越受到歡迎[3]。

微生物具有比較強(qiáng)的修復(fù)重金屬的能力。有多種可還原Cr的細(xì)菌混合菌種可以很好的處理Cr，還有一些更高效的Cr（Ⅵ）還原菌，如Leucobacter sp.CRBl，可以在38h內(nèi)完全還原1820mg/L的Cr（Ⅵ）[4]。韓懷芬等進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)將5種可以還原Cr（Ⅵ）的細(xì)菌混合后對(duì)于Cr（Ⅵ）的處理能力最高能達(dá)到100%[5]。

由于微生物對(duì)鉻的去除和富集能力與微生物所處的環(huán)境密切相關(guān)[6]。因此，探究微生物的最大耐鉻程度及其處理Cr污染的特性就顯得尤為重要。本次實(shí)驗(yàn)就是探究?jī)芍暌押Y選出具有降Cr性的菌株還原Cr（Ⅵ）的最佳條件以及其還原Cr（Ⅵ）的能力。

1 材料與方法

1.1 微生物及培養(yǎng)條件

實(shí)驗(yàn)菌株是實(shí)驗(yàn)室中受污染污泥中分離篩選出來(lái)的兩株菌株，分別為W1菌株和W3菌株。兩株菌株均使用PCS培養(yǎng)基培養(yǎng)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)試劑分別為鹽酸溶液和重鉻酸鉀溶液。

1.2 重金屬Cr的檢測(cè)

收集1.5ml的菌液于2ml的離心管中，在8000rm、4℃的條件下離心，并取得上清液使用二苯碳酰二肼分光光度法測(cè)定Cr（Ⅵ）的濃度。

1.3 菌體濃度的測(cè)定

收集0.5ml的菌液于2ml的離心管中，使用超純水稀釋4倍，在600nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度（OD600）。

1.4 溫度對(duì)Cr（VI）還原菌的生長(zhǎng)情況和還原能力的影響

設(shè)立溫度梯度：20℃、25℃、30℃、35℃、40℃。在不同溫度下接種相同數(shù)量的菌株培養(yǎng)，每24h測(cè)定菌液中細(xì)菌濃度和Cr（VI）的離子濃度。探究溫度對(duì)菌株生長(zhǎng)速率及其對(duì)Cr（VI）還原效率的影響。測(cè)定Cr（VI）還原菌株還原反應(yīng)的最適溫度和菌株對(duì)于溫度的承受能力。

1.5 pH對(duì)Cr（VI）還原菌的生長(zhǎng)情況和還原能力的影響

設(shè)立pH梯度：pH=5.0、pH=6.0、pH=7.0、pH=8.0、pH=9.0。在不同pH下接種相同數(shù)量的菌株培養(yǎng)，每24h測(cè)定菌液中細(xì)菌的濃度和Cr（VI）的離子濃度。探究pH對(duì)菌株生長(zhǎng)速率及菌株對(duì)Cr（VI）還原效率的影響。測(cè)定Cr（VI）還原菌株生長(zhǎng)和進(jìn)行還原反應(yīng)的最適pH和菌株對(duì)于pH的承受能力。

1.6 初始Cr濃度對(duì)Cr（VI）還原菌的生長(zhǎng)情況和還原能力的影響

設(shè)立初始Cr（VI）濃度梯度：50mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L。在不同初始Cr濃度下接種相同數(shù)量的菌株培養(yǎng)，每24h測(cè)定培養(yǎng)過(guò)程中的細(xì)菌濃度、菌液中的Cr（VI）離子濃度。探究不同菌株對(duì)Cr（VI）的還原效率，還有菌株對(duì)初始Cr（VI）濃度的承受能力。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對(duì)Cr（VI）還原菌的生長(zhǎng)情況和還原能力的影響

就菌的生長(zhǎng)情況而言，W1菌和W3菌在25℃到35℃間都可以生長(zhǎng)。兩菌最適生長(zhǎng)溫度為30℃，W1菌和W3菌的最高細(xì)菌濃度為0.452和0.413。之后隨著溫度增加，生長(zhǎng)能力變差。就鉻去除率而言，兩菌隨溫度升高，還原率先升后降，在20℃與40℃下96小時(shí)的時(shí)候還原率不足4%，且都在30℃還原效果最好，在96小時(shí)還原率分別達(dá)到19.45%和20.00%。

2.2 pH對(duì)Cr（VI）還原菌的生長(zhǎng)情況和還原能力的影響

就菌生長(zhǎng)而言，兩菌可以在pH為6-9的條件下生長(zhǎng)，在pH為8時(shí)生長(zhǎng)最好。就鉻還原率而言，兩菌對(duì)Cr（VI）的處理效果與生長(zhǎng)能力同步，pH為5時(shí)最終鉻還原率不足2%，pH為8時(shí)還原率最好，分別為23.64%與21.82%，W1菌略高于W3菌，這也說(shuō)明兩菌在堿性環(huán)境下適應(yīng)性更強(qiáng)。

2.3 初始鉻濃度對(duì)Cr（VI）還原菌的生長(zhǎng)情況和還原能力的影響

對(duì)于菌的生長(zhǎng)狀況來(lái)說(shuō)，兩菌可在0-300mg/L生長(zhǎng)。隨著鉻濃度升高，兩菌生長(zhǎng)能力不斷減弱，鉻濃為50mg/L時(shí)W1和W3生長(zhǎng)狀況最好，OD分別達(dá)到峰值0.452與0.575。就鉻還原率而言，W1菌96h還原率在400mg/L達(dá)到最低1.82%后，在500mg/L又變?yōu)?.73%，W3菌也在200mg/L達(dá)到最低364%后，又回升至5.45%。分析是在高濃度時(shí)，菌在開(kāi)始進(jìn)入環(huán)境后受到刺激短時(shí)間內(nèi)對(duì)鉻進(jìn)行處理。而兩菌在50mg/L時(shí)還原率最好，在96小時(shí)W1菌和W3菌分別達(dá)到29.09%與27.27%說(shuō)明在低濃度時(shí)W1菌對(duì)鉻的處理效果好于W3菌，高濃度時(shí)W3菌好于W1菌。

綜合分析生長(zhǎng)狀況與鉻還原率，W3菌耐鉻效果好于W1菌，而W1菌對(duì)鉻的處理要好于W3菌。

3 結(jié)論

W1菌和W3菌均具有一定的Cr（Ⅵ）處理能力。96h降鉻率可達(dá)到20%以上。W1的生長(zhǎng)最適溫度為30℃，最適pH為8，最大Cr耐受能力為200mg/L。W1還原Cr的最適溫度為30℃，最適pH為8，最佳初始濃度為50mg/L。W2的生長(zhǎng)最適溫度為30℃，最適pH為8和9，最大Cr耐受能力為200mg/L。W2還原Cr的最適溫度為30℃，最適pH為8，最佳初始濃度為50mg/L。

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作者簡(jiǎn)介：王思雅（1999-），女，本科，研究方向?yàn)榄h(huán)境微生物學(xué)。

*通訊作者：李寧（1978-），女，副教授，研究方向?yàn)榄h(huán)境微生物學(xué)。