摘 要：" 為考察李氏禾內(nèi)生細菌蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01菌株吸附Cr3+的性能，以蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體作為生物吸附劑，采用單因素實驗方法考察pH、溫度、Cr3+初始濃度、吸附劑用量、吸附時間等條件對Cr3+吸附性能的影響，分析其等溫吸附過程、動力學過程及熱力學過程，并采用紅外光譜方法對吸附機理進行初步分析。結果表明：（1）在50 mL反應體系中，當pH值為6、溫度為40 ℃、Cr3+初始濃度為150 mg·L-1、吸附劑投加量為0.2 g、吸附時間為12 h時，蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體對Cr3+的吸附性能達到最佳，其平衡吸附量和Cr3+去除率分別為34.30 mg·g-1、91.60%。（2）等溫吸附過程分析結果顯示，朗格繆爾吸附等溫模型能更好地模擬蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體對Cr3+的吸附，其吸附過程更傾向于單分子層吸附。（3）吸附過程動力學分析結果顯示，蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體對Cr3+的吸附更符合準二級動力學速率方程。（4）吸附過程熱力學分析結果顯示，在40 ℃下，吸附過程的△G、△H和△S分別為-2.609 kJ·mol-1、61.792 kJ·mol-1和206.11 J·mol-1，該溫度下吸附過程是自發(fā)過程。（5）紅外光譜分析結果顯示，蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體對Cr3+的吸附可能通過細胞成分中的氨基、羥基和羰基起作用。該研究結果表明該菌的失活菌體對Cr3+具有較強的吸附性能，并在鉻污染的環(huán)境治理中具有較好的應用潛力。

關鍵詞： 蠟樣芽孢桿菌， 吸附， Cr3+， 李氏禾， 內(nèi)生細菌

中圖分類號：" Q946

文獻標識碼：" A

文章編號：" 1000-3142（2024）10-1839-09

收稿日期：" 2023-06-18

接受日期：" 2023-08-07

基金項目：" 廣西自然科學基金 （2016GXNSFAA380014）；" 國家自然科學基金 （31460409）。

第一作者： 張澤宇（1996—），碩士研究生，研究方向為生物化工，（E-mail）1216891138@qq.com。

*通信作者：" 李海云，博士，教授，主要從事生物催化及生物轉(zhuǎn)化研究，（E-mail）xglihaiyun@126.com。

Study on adsorption of chromium （Cr3+） by endophytic

bacteria Bacillus cereus J01 isolated

from

Leersia hexandra Swartz

ZHANG Zeyu， LI Ziyuan， WANG Shaoyang， CHEN Xinyi， WANG Liqi， LI Haiyun*

（ Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Food Safety and Detection， College of Chemistry

and Bioengineering， Guilin University of Technology， Guilin 541004， Guangxi， China ）

Abstract："" The effects of pH， temperature， initial Cr3+ concentration， adsorbent dosage， time， and other factors on the adsorption capacity of Cr3+ were examined by the single factor test method using inactivated Bacillus cereus J01 strain as biological adsorbent in order to investigate the adsorption performance of Cr3+ by endophytic bacterium Bacillus cereus J01 from Leersia hexandra Swartz. The kinetic， thermodynamic， and isothermal adsorption processes were analyzed. Infrared spectroscopy was used to provide a preliminary analysis of the Cr3+ adsorption mechanism. The results were as follows： （1） In the reaction system of 50 mL， inactivated Bacillus cereus J01 reached the best adsorption performance on Cr3+ when pH value was 6， temperature was 40 ℃， initial concentration of Cr3+ was 150 mg·L-1， adsorbent dosage was 0.2 g and adsorption time was 12 h. The equilibrium adsorption capacity was 34.30 mg·g-1 and the removal rate of Cr3+ was 91.60%. （2） The Langmuir isothermal adsorption model could better simulate the adsorption of Cr3+ by inactivated Bacillus cereus J01. The adsorption process was more similar to monolayer adsorption. （3） The adsorption kinetics analysis showed that the adsorption of inactivated Bacillus cereus J01 on Cr3+ was more consistent with" quasi-second-order kinetic rate equation. （4） Thermodynamic analysis of adsorption showed that at 40 ℃， △G， △H and △S were -2.609 kJ·mol-1， 61.792 kJ·mol-1 and 206.11 J·mol-1， respectively. The adsorption process was spontaneous at 40 ℃. （5） The results of infrared spectroscopy showed that the adsorption of inactivated Bacillus cereus J01 on Cr3+ could be attributed to the effects of amino， hydroxyl and carbonyl groups in the cell components. The results show that the inactivated bacteria of this bacterium has strong adsorption capacity for Cr3+， and has good application potential in the treatment of environmental chromium pollution.

Key words： Bacillus cereus， adsorption， Cr3+， Leersia hexandra， endophytic bacterium

重金屬污染是世界上最受關注的環(huán)境問題之一，對環(huán)境和人類有著各種影響。鉻是對人體具有致癌和致突變作用的典型重金屬之一（Mishra amp; Bharagava， 2016）。為適應對廢水排放要求越發(fā)苛刻的限制形勢，許多技術被用來脫除廢水中的鉻，如微濾技術、吸附法、化學沉淀法、萃取法和電解法（Fu amp; Wang， 2011）。其中，吸附法性價比最高，而傳統(tǒng)吸附法存在著明顯缺點，如化學藥劑用量大、成本高、需要后期進行脫水處理、金屬去除不徹底或者易產(chǎn)生二次污染等（Joseph et al.， 2019）。近年來，微生物吸附法因具有成本低廉、易于處理、可獲得性廣泛、資源豐富和與金屬結合能力強等優(yōu)點而受到了人們的重視（Vendruscolo et al.， 2017; Wei et al.， 2018）。應用的微生物包括微藻（Daneshvar et al.， 2019; Pradhan et al.， 2019）、真菌（de Rossi et al.， 2018; Shi et al.， 2019）和細菌（Ma et al.， 2018）。鉻的形態(tài)主要表現(xiàn)為三價鉻（Cr3+）和六價鉻［Cr（Ⅵ）］。與Cr（Ⅵ）相比，盡管Cr3+毒性較弱，但Cr3+所造成的傷害同樣不可忽視，若吸入的氧化鉻濃度為0.012～0.033 mg·m-3時，可誘發(fā)鼻出血、鼻黏膜萎縮和鼻中隔穿孔，甚至嚴重時會引起肺癌（鐘雅潔等，2007； 霍小平和劉存海，2009）。目前，在鉻污染微生物修復領域，大多數(shù)研究集中在Cr（Ⅵ）的吸附或還原，對Cr3+的去除研究不多。李欣等（2011）從皮革鉻鞣、復鞣污泥等處分離純化出絲孢酵母TP、蠟樣芽孢桿菌XB、蠟樣芽孢桿菌MY和土曲霉TQ等菌株，其吸附Cr3+的最大吸附量分別為26.8、19.3、16.9、21.4 mg·g-1；海洋解木糖賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillus xylanilyticus sp. JZ008）對Cr3+的吸附量約為0.4 mg·g-1濕菌體（林梵宇等，2018）；短乳桿菌（Lactobacillus brevis）對水溶液中Cr3+的最大吸附量約為32 mg·g-1（代啟虎等，2019）；米曲霉AS3.951干菌體對 Cr3+的吸附量為6.66 mg·g-1（吳俊賢，2017）?，F(xiàn)有報道的Cr3+微生物吸附劑存在種類較少、吸附量較低、吸附速率慢等問題。因此，亟需尋找新的高效吸附Cr3+的微生物，以補充和完善微生物法修復鉻污染的菌源。

重金屬超積累植物（hyperaccumulator）（陳一萍，2008）是一類能超量吸收重金屬且使其富集的特殊植物，如東南景天（楊肖娥等，2002； 何冰等，2014）、堇葉碎米薺（郭松明等，2022）、 Nopalea cochenillifera（Adki et al.， 2013）、野薄荷（高潔等，2012）等，在重金屬污染修復中的應用日益廣泛。近年來，為了彌補植物修復易受生長周期、地理環(huán)境等影響的不足，植物內(nèi)生菌的應用開始得到研究者的重視。植物內(nèi)生菌是指一類在其部分或全部生活史中存活于健康植物組織內(nèi)部，并且不使宿主植物表現(xiàn)出明顯感染癥狀的微生物（Wilson， 1995）。植物內(nèi)生菌在與宿主植物長期共存或互存過程中逐漸形成了自身的獨特之處，在宿主植物的生長和抵抗環(huán)境脅迫中起著重要作用（Rho et al.， 2018）。從超富集植物中分離獲得可吸附相應重金屬的內(nèi)生菌已有報道，如As超富集植物蜈蚣草（董睿智，2012）、Zn超富集植物東南景天（龍新憲等，2013）、Cd超積累植物龍葵（曹喆等，2009）、Mn超積累植物商陸（盧文顯，2015）等。李氏禾（Leersia hexandra）是張學洪等（2006）在中國桂林境內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)的鉻超積累植物，在鉻污染的環(huán)境中生長非常迅速且繁殖能力強（張學洪等，2008），其對Cr3+和Cr（Ⅵ）都有較強的富集能力（陳俊等，2008； 盧媛媛等，2013）。本課題組前期從李氏禾葉和根中分別分離篩選出內(nèi)生芽孢桿菌Bacillus sp. Y04和陰溝腸桿菌Enterobacter cloacae G04，并將其應用于Cr（Ⅵ）的還原（袁治豪，2018；韓文等，2019）。

蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01是本課題組首次從李氏禾莖部組織中分離獲得的1株內(nèi)生細菌，前期對該菌株去除Cr（Ⅵ）的性能進行了研究（李海云等，2022），研究過程中發(fā)現(xiàn)其對Cr（Ⅵ）的去除機理可能與三價鉻的吸附有關。針對現(xiàn)有的Cr3+微生物吸附劑種類偏少、吸附效率不高等問題，本研究以李氏禾內(nèi)生蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體為吸附材料，考察其對Cr3+的吸附性能。采用單因素實驗方法考察溫度、pH、Cr3+初始濃度、吸附劑用量、吸附時間等因素對Cr3+平衡吸附量和吸附率的影響，建立較優(yōu)的吸附工藝條件，并探討其等溫吸附過程、動力學過程、熱力學過程及吸附機理，以期為該菌株在生物除鉻領域的應用奠定基礎，也為Cr3+的微生物吸附提供一種新的途徑，同時為李氏禾鉻積累機制中微生物作用研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 主要試劑 鹽酸、硫酸（衡陽市凱信化工試劑有限公司）；氯化鉻、尿素、氨水、丙酮、氫氧化鈉、氯化鈉（西隴化工股份有限公司）；高錳酸鉀（汕頭市光華化學廠）；亞硝酸鈉、瓊脂粉（成都市新都區(qū)木蘭鎮(zhèn)工業(yè)開發(fā)區(qū)）；氯化鉻（天津市光復精細化工研究所）；磷酸（長沙市分路口塑料化工廠）；胰蛋白胨、酵母浸粉（北京陸橋技術有限責任公司）; 無水乙醇（天津市富宇精細化工有限公司）；二苯碳酰二肼［百賽勤化學技術（上海）有限公司］。

1.1.2 菌株 蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01：分離自鉻超富集植物李氏禾莖部的內(nèi)生細菌菌株，現(xiàn)保存于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，編號為CGMCC 14267。

1.1.3 培養(yǎng)基 LB固體培養(yǎng)基：胰蛋白胨10.0 g·L-1，氯化鈉10.0 g·L-1，酵母浸粉5.0 g·L-1，瓊脂15.0 g·L-1，蒸餾水1 000 mL。pH調(diào)整至7，121 ℃下滅菌20 min。

LB液體培養(yǎng)基：胰蛋白胨10.0 g·L-1，氯化鈉10.0 g·L-1，酵母浸粉5.0 g·L-1，蒸餾水1 000 mL。pH調(diào)整至7，121 ℃下滅菌20 min。

1.1.4 主要儀器設備 ZXRD-B5110型鼓風干燥箱（上海智城分析儀器制造有限公司）；冰箱（博西華家用電器有限公司）；SW-CJ-IF型超凈工作臺（蘇州安泰空氣技術有限公司）；PB-10型pH計、SQP型電子天平（北京賽多利斯科學儀器有限公司）；立式壓力蒸汽滅菌器（上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠）；LRH-250-Z型振蕩培養(yǎng)箱（韶關市泰宏醫(yī)療器械有限公司）；BXHW型電熱套（鞏義市英峪予華儀器廠）；UV760CRT型紫外分光光度計（上海傲譜分析儀器有限公司）；KQ-400KDE型高功率數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；DL-5-B型離心機（上海安亭科學儀器廠）。

1.2 實驗方法

1.2.1 Bacillus cereus J01菌體吸附劑的制備 斜面保存的Bacillus cereus J01接種至LB固體培養(yǎng)基平板活化，于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后，挑取2環(huán)菌體接種在含100 mL液體培養(yǎng)基的250 mL三角瓶內(nèi)，在37 ℃恒溫水平搖床中以120 r·min-1的轉(zhuǎn)速振蕩培養(yǎng)24 h（為107～108 CFU·mL-1）。共培養(yǎng)20批次，每批次10瓶。培養(yǎng)完畢后，121 ℃高溫下滅菌20 min，10 000 r·min-1下離心10 min去除上清液，收集且合并菌體，冷凍干燥后即得蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體吸附劑，密封貯存于4 ℃冰箱中備用。

1.2.2 吸附實驗 在100 mL具塞錐形瓶中加入一定濃度Cr3+溶液50 mL，加入一定量的蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體，用0.1 mol·L-1鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)至所需pH 值，控制一定溫度，以120 r·min-1振蕩吸附一定時間后，取適量反應液于10 000 r·min-1下離心10 min，收集上清液，采用二苯碳酰二肼分光光度法（GB/T 7467—87）測定殘余的Cr3+濃度。按公式（1）和公式（2）分別計算吸附量和去除率。每個處理均設置3次平行實驗，結果以平均值表示。

平衡吸附量 （mg·g-1）=

鉻初始質(zhì)量 （mg）-鉻殘余質(zhì)量 （mg）失活菌體干重 （g） （1）

去除率 （%）=

鉻初始質(zhì)量 （mg）-鉻殘余質(zhì)量 （mg）鉻初始質(zhì)量 （mg）×100（2）

1.2.3 吸附熱力學公式

KD=qe/Ce （3）

△G=-RTlnKD（4）

△G=△H-T△S" （5）

式中： R為氣體常數(shù) （8.314 J·mol-1·K-1）；T為溫度（K）；KD為熱力學分散系數(shù)；平衡常數(shù)qe為平衡吸附量（mg·g-1）；Ce為平衡吸附濃度（mg·L-1）；△H表示吸附體系的焓變； △G表示吸附體系的吉布斯自由能變； △S表示吸附過程熵變代數(shù)之和。

1.2.4 紅外光譜分析 分別收集在0、50、100、200 mg·L-1 Cr3+溶液中吸附12 h的蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體，干燥至恒重，與KBr按比例磨細混勻，壓薄，用FTIR光譜儀測定，并記錄其光譜。

2 結果與分析

2.1 反應條件對Cr3+吸附的影響

2.1.1 pH值對吸附的影響 pH值能直接影響吸附劑的表面活性官能團交換作用的能力，而吸附重金屬離子的關鍵機制之一就是離子交換過程。pH值對蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體吸附Cr3+的影響如圖1所示，當pH值在3～6范圍時，吸附劑對Cr3+的平衡吸附量和去除率都呈現(xiàn)上升趨勢；而當pH值在6～8之間時，菌體對Cr3+的平衡吸附量和去除率都呈現(xiàn)下降趨勢。在pH值為6時，吸附劑對Cr3+的平衡吸附量和去除率都達到最大值，分別為33.76 mg·g-1和90.70%。因此，6為較佳的吸附pH值。

2.1.2 溫度對吸附的影響 溫度是影響吸附效率的重要因素之一，隨著溫度的逐漸升高，分子間的布朗運動隨之加快，溶質(zhì)與吸附劑表面接觸的機會也會增加。溫度對蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體吸附Cr3+的影響如圖2所示，當吸附溫度在25～40 ℃范圍時，平衡吸附量和去除率都隨著溫度的升高而增加，溫度的升高有利于反應向吸熱方向移動；當超過40 ℃時，平衡吸附量和去除率反而急劇下降，若溫度過高耗能就變大，高溫會使Cr3+與吸附劑脫離，從而不利于吸附。因此，40 ℃為較佳的吸附溫度。

2.1.3 初始Cr3+濃度對吸附的影響

初始Cr3+濃度對蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體吸附Cr3+的影響如圖3所示，隨著初始Cr3+濃度的增加，平衡吸附量也逐漸增大，在達到一定濃度后，吸附量的上漲趨于平緩。重金屬吸附過程與重金屬濃度和吸附劑投放量有關，在25～150 mg·L-1范圍內(nèi)，平衡吸附量隨著Cr3+濃度的增大而快速增大，去除率隨著Cr3+濃度的增大而緩慢減小，表面位點幾乎被占滿；在150～300 mg·L-1范圍內(nèi)，平衡吸附量的上漲趨于平穩(wěn)，而去除率隨著Cr3+濃度的增加而快速減小。因此，150 mg·L-1為較佳的初始Cr3+濃度。

2.1.4 吸附劑投加量對吸附的影響 蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體投加量對吸附Cr3+的影響如圖4所示，在投加量達到0.2 g之前，隨著投加量增加，Cr3+的去除率也隨之增加，最高去除率為90.36%。這可能是由于失活菌體與Cr3+接觸的表面積增大，因此給Cr3+提供了更多的吸附位點。但是，當失活菌體的劑量繼續(xù)增加時，吸附劑相互碰撞的機會增加，顆粒相互吸引，有效的吸附基團被覆蓋，吸附的表面積反而隨之減小，從而導致去除率下降。因此，蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體較佳的投加量為0.2 g。

2.1.5 時間對吸附的影響 時間對蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體吸附Cr3+的影響如圖5所示，在0～12 h之間，平衡吸附量和去除率隨著吸附時間的增加而增大，此時的平衡吸附量最高（34.29 mg·g-1），去除率達到91.52%。這可能是由于此時失活菌體表面空白的吸附位點較多，故Cr3+可以與失活菌體表面的吸附位點迅速結合；12 h后，隨著時間的增長，吸附位點逐漸飽和，達到吸附平衡，平衡吸附量和去除率幾乎不再變化。因此，12 h為較佳的吸附時間。

2.2 等溫吸附模型

吸附等溫線是指在某一溫度下，吸附量隨著平衡濃度的改變而改變的曲線。最常見的吸附等溫線主要有2種表現(xiàn)形式，分別是朗格繆爾模型和弗倫德利希模型。Cr3+的吸附等溫線擬合情況如圖6所示，所得到的相關數(shù)據(jù)見表1。由表1可知，朗格繆爾方程的線性擬合系數(shù)（R2）為0.996 1，而弗倫德利希方程的線性擬合系數(shù)（R2）只有0.893 3。這表明朗格繆爾吸附等溫線模型可以更好地模擬蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體對Cr3+吸附的熱力學過程，吸附過程更傾向于單分子層的吸附。

2.3 吸附過程動力學分析

吸附過程動力學的研究通常是指描述吸附劑吸附速度的快慢，它通過動力學模型對數(shù)據(jù)進行擬合，進而探討其吸附的機理。本研究中，動力學實驗數(shù)據(jù)使用準一級動力學和準二級動力學擬合。從表2可以看出，R2值相差較小，而準二級反應動力學模型中菌體預測的Qe值與實驗值q更相符。因此，準二級動力學方程更適合用來描述蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體的吸附過程。

2.4 吸附過程熱力學分析

吸附熱力學的研究可以了解吸附過程發(fā)生的驅(qū)動力和程度。蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體吸附Cr3+過程的熱力學參數(shù)值如表3所示?！鱄gt;0表示此吸附過程是吸熱反應?！鱏表示吸附過程熵變代數(shù)之和，熵變一般是用于解釋系統(tǒng)的混亂程度變化之和。熵變很小的情況，說明相對有序；熵變很大的情況，說明系統(tǒng)的混亂程度變化很大。當溫度升高，分子熱運動增加，從而增加了吸附Cr3+的概率。當溫度達到303 K時，△G＜0反應可自發(fā)進行。

2.5 紅外光譜分析

采用傅立葉紅外光譜方法研究李氏禾內(nèi)生細菌蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體組分中不同化學官能團在吸附Cr3+后的變化，結果如圖7所示。在3 500～3 200 cm-1范圍的吸收峰，主要是O—H/N—H的振動伸縮吸收峰，來自蛋白質(zhì)、脂肪酸及多糖等組分。肽鍵中CO的伸展運動、—NH的振動和—CN伸展振動分別出現(xiàn)在1 650 cm-1吸收峰的附近。1 400 cm-1與1 240 cm-1表示的是羧基和羧酸的CO的振動。上述這些官能團是在生物吸附劑吸附重金屬過程中發(fā)揮重要作用的基本組分。隨著Cr3+濃度的增加，3 455.18 cm-1處的—NH峰和—OH峰的強度逐漸減小，表明菌體表面的—NH、—OH在Cr3+的吸附中具有重要作用；在1 636.52 cm-1處也有較強的吸收峰，肽鍵中CO峰和—NH峰有較明顯的變化。當金屬離子附著在有機化合物的官能團上時，會吸引官能團上的電子云，從而導致電子密度降低和鍵長增加。與不加Cr3+的體系相比，加入不同濃度Cr3+后，在400～800 cm-1波段內(nèi)出現(xiàn)了金屬氧鍵的伸縮振動峰，說明菌體表面結合了鉻。紅外光譜分析結果表明，蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體對Cr3+起吸附作用的主要官能團是—NH、—OH、CO。

3 討論與結論

微生物在重金屬吸附領域中的應用非常廣泛，特別是微生物失活菌體作為吸附劑，具有無需營養(yǎng)維護、可長期儲存等特點， 被廣泛用于重金屬離子的吸附（Ozdemir et al.， 2003；Xu et al.， 2017）。李氏禾作為一種鉻超積累植物，目前對其內(nèi)生菌的研究報道不多。本研究以李氏禾內(nèi)生蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體為吸附材料，考察其吸附Cr3+的性能和機制。本研究吸附性能結果表明，在最適條件下，蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體吸附Cr3+的平衡吸附量和去除率分別可達34.30 mg·g-1、91.60%，并且在12 h時可達吸附平衡，吸附效率高于已有的報道（李欣等，2011；林梵宇等，2018；代啟虎等，2019）。究其原因，可能是由于李氏禾的鉻超積累性能一方面為內(nèi)生菌提供了一個高鉻濃度的生長環(huán)境，從而提高了內(nèi)生菌的鉻抗性；另一方面，內(nèi)生菌作為李氏禾植物體的一部分，在抵抗鉻脅迫過程中能夠通過吸收或吸附等作用將鉻進行固定，以降低其對李氏禾的脅迫強度。類似的結果在其他超積累植物內(nèi)生菌研究中也得到了驗證（曹喆等，2009；董睿智，2012；龍新憲等，2013；盧文顯，2015）。

本研究中，等溫吸附結果表明，朗格繆爾吸附等溫模型優(yōu)于弗倫德利希模型，說明吸附過程傾向于單分子層吸附；吸附動力學結果表明，準二級反應動力學模型計算的平衡吸附量（32.26 mg·g-1）與實驗吸附結果（34.30 mg·g-1）更接近，說明質(zhì)量擴散步驟對吸附速率的影響可以忽略，限速步驟是化學吸附過程。該過程可能與金屬離子和生物細胞之間電子共享或電子交換的共價力有關，推測蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體對Cr3+的吸附過程很可能是以細胞表面附著為主；而吸附體系的焓變△Hgt;0，表明吸附過程是吸熱反應，升高溫度有利于吸附的進行，當溫度達到303 K時吸附體系的吉布斯自由能變△G＜0，反應可自發(fā)進行。上述結果表明，蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體對Cr3+的吸附以化學吸附為主，這與已報道（李群等，2014；麻淳雅等，2020；林海等，2021）的微生物吸附重金屬過程相似。本研究中，紅外光譜分析結果表明，蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體吸附Cr3+主要通過菌體表面蛋白質(zhì)、脂肪酸及多糖中的—NH、—OH、CO等官能團起作用，這進一步驗證了菌體對Cr3+的吸附過程是以表面絡合為主的化學吸附過程。

綜上所述，李氏禾內(nèi)生細菌蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus J01失活菌體對Cr3+具有較高的吸附效率，在環(huán)境鉻污染的治理中具有較好的應用潛力，今后尚需深入研究培養(yǎng)條件對該菌株吸附Cr3+性能的影響以及擴大其培養(yǎng)工藝，為該菌株的實際應用奠定基礎。本研究結果為Cr3+的微生物吸附提供了一種新的途徑，也為李氏禾鉻積累機制中微生物作用的研究提供了一定參考。

參考文獻：

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（責任編輯 蔣巧媛 鄧斯麗）