Cr（Ⅵ）污染修复细菌的性质研究

王思雅 刘朝阳 皮海廷 李宁

摘 要：本文以探索不同环境因子对Cr（VI）还原菌株还原有害重金属Cr（VI）能力的影响为目标，从环境中分离获得的Cr（VI）还原菌株，并将菌株培养于不同温度、pH，初始Cr（VI）浓度梯度下，检测菌株还原Cr（VI）的能力。W1菌和W3菌均具有一定的Cr（Ⅵ）处理能力。96h还原率可达到20%以上。W1和W3均可在温度为25℃-35℃、pH7-9的范围内生长。W1和W3还原Cr的最适温度为30℃，最适pH为8，最大耐受Cr浓度为200mg/L。本研究对利用微生物修复土壤及水体中Cr（VI）污染的相关研究和应用具有重要意义。

关键词：铬污染;细菌;温度;pH;理化性质

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，From 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

随着工农业的迅速发展，重金属Cr的使用越来越广泛，但由于生产工艺缺陷和生产操作不当等造成重金属Cr进入到空气、水体、土壤等自然环境中，导致严重的Cr污染[1]。Cr（Ⅵ）为一种吸入性和吞入性毒物，生物富集性强，可以导致过敏、甚至遗传性基因受损，是世界癌症协会确认的重要致癌物质[2]，对人类生命安全有着巨大威胁，处理Cr污染问题迫在眉睫。由于传统的Cr处理方法占地面积大、成本高且容易引发二次污染，而出水水质好、反应温和并且处理成本大幅度降低的微生物法越来越受到欢迎[3]。

微生物具有比较强的修复重金属的能力。有多种可还原Cr的细菌混合菌种可以很好的处理Cr，還有一些更高效的Cr（Ⅵ）还原菌，如Leucobacter sp.CRBl，可以在38h内完全还原1820mg/L的Cr（Ⅵ）[4]。韩怀芬等进行的实验将5种可以还原Cr（Ⅵ）的细菌混合后对于Cr（Ⅵ）的处理能力最高能达到100%[5]。

由于微生物对铬的去除和富集能力与微生物所处的环境密切相关[6]。因此，探究微生物的最大耐铬程度及其处理Cr污染的特性就显得尤为重要。本次实验就是探究两株已筛选出具有降Cr性的菌株还原Cr（Ⅵ）的最佳条件以及其还原Cr（Ⅵ）的能力。

1 材料与方法

1.1 微生物及培养条件

实验菌株是实验室中受污染污泥中分离筛选出来的两株菌株，分别为W1菌株和W3菌株。两株菌株均使用PCS培养基培养。同时，实验中调节试剂分别为盐酸溶液和重铬酸钾溶液。

1.2 重金属Cr的检测

收集1.5ml的菌液于2ml的离心管中，在8000rm、4℃的条件下离心，并取得上清液使用二苯碳酰二肼分光光度法测定Cr（Ⅵ）的浓度。

1.3 菌体浓度的测定

收集0.5ml的菌液于2ml的离心管中，使用超纯水稀释4倍，在600nm波长处测定吸光度（OD600）。

1.4 温度对Cr（VI）还原菌的生长情况和还原能力的影响

设立温度梯度：20℃、25℃、30℃、35℃、40℃。在不同温度下接种相同数量的菌株培养，每24h测定菌液中细菌浓度和Cr（VI）的离子浓度。探究温度对菌株生长速率及其对Cr（VI）还原效率的影响。测定Cr（VI）还原菌株还原反应的最适温度和菌株对于温度的承受能力。

1.5 pH对Cr（VI）还原菌的生长情况和还原能力的影响

设立pH梯度：pH=5.0、pH=6.0、pH=7.0、pH=8.0、pH=9.0。在不同pH下接种相同数量的菌株培养，每24h测定菌液中细菌的浓度和Cr（VI）的离子浓度。探究pH对菌株生长速率及菌株对Cr（VI）还原效率的影响。测定Cr（VI）还原菌株生长和进行还原反应的最适pH和菌株对于pH的承受能力。

1.6 初始Cr浓度对Cr（VI）还原菌的生长情况和还原能力的影响

设立初始Cr（VI）浓度梯度：50mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L。在不同初始Cr浓度下接种相同数量的菌株培养，每24h测定培养过程中的细菌浓度、菌液中的Cr（VI）离子浓度。探究不同菌株对Cr（VI）的还原效率，还有菌株对初始Cr（VI）浓度的承受能力。

2 结果与讨论

2.1 温度对Cr（VI）还原菌的生长情况和还原能力的影响

就菌的生长情况而言，W1菌和W3菌在25℃到35℃间都可以生长。两菌最适生长温度为30℃，W1菌和W3菌的最高细菌浓度为0.452和0.413。之后随着温度增加，生长能力变差。就铬去除率而言，两菌随温度升高，还原率先升后降，在20℃与40℃下96小时的时候还原率不足4%，且都在30℃还原效果最好，在96小时还原率分别达到19.45%和20.00%。

2.2 pH对Cr（VI）还原菌的生长情况和还原能力的影响

就菌生长而言，两菌可以在pH为6-9的条件下生长，在pH为8时生长最好。就铬还原率而言，两菌对Cr（VI）的处理效果与生长能力同步，pH为5时最终铬还原率不足2%，pH为8时还原率最好，分别为23.64%与21.82%，W1菌略高于W3菌，这也说明两菌在碱性环境下适应性更强。

2.3 初始铬浓度对Cr（VI）还原菌的生长情况和还原能力的影响

对于菌的生长状况来说，两菌可在0-300mg/L生长。随着铬浓度升高，两菌生长能力不断减弱，铬浓为50mg/L时W1和W3生长状况最好，OD分别达到峰值0.452与0.575。就铬还原率而言，W1菌96h还原率在400mg/L达到最低1.82%后，在500mg/L又变为2.73%，W3菌也在200mg/L达到最低364%后，又回升至5.45%。分析是在高浓度时，菌在开始进入环境后受到刺激短时间内对铬进行处理。而两菌在50mg/L时还原率最好，在96小时W1菌和W3菌分别达到29.09%与27.27%说明在低浓度时W1菌对铬的处理效果好于W3菌，高浓度时W3菌好于W1菌。

综合分析生长状况与铬还原率，W3菌耐铬效果好于W1菌，而W1菌对铬的处理要好于W3菌。

3 结论

W1菌和W3菌均具有一定的Cr（Ⅵ）处理能力。96h降铬率可达到20%以上。W1的生长最适温度为30℃，最适pH为8，最大Cr耐受能力为200mg/L。W1还原Cr的最适温度为30℃，最适pH为8，最佳初始浓度为50mg/L。W2的生长最适温度为30℃，最适pH为8和9，最大Cr耐受能力为200mg/L。W2还原Cr的最适温度为30℃，最适pH为8，最佳初始浓度为50mg/L。

参考文献：

[1]叶丹.重金属Cr（Ⅲ）耐受菌株的分离及其对Cr（Ⅲ）的吸附条件研究[J].烟台大学，2018，45.

[2]杨璐，胡澄.铬污染水体修复技术研究进展[J].广西轻工业，2008（07）：96-97.

[3]刘玉玲，铁柏清.镉污染土壤的微生物修复技术研究进展[J].中国福建厦门：第六届重金属污染防治及风险评价研讨会暨重金属污染防治专业委员会2016年学术年会，2016，7.

[4]韩怀芬.生物法修复铬污染土攘的研究究[J].能源环境保护，2003.17（2）：7-9.

[5]朱文杰.Leucobacter sp.CRB1菌去除铬（VI）的机理及其在铬渣解毒中的應用[M].

[6]吴淼，等.Cr（Ⅵ）抗性菌株的筛选及其Cr（Ⅵ）还原特性研究[J].岩石矿物学杂志，2009.28（06）：520-526.

作者简介：王思雅（1999-），女，本科，研究方向为环境微生物学。

*通讯作者：李宁（1978-），女，副教授，研究方向为环境微生物学。