水电之家讯：传统的物理化学修复方法去除环境中的重金属污染物花费的费用相对较高,并且容易造成二次污染等问题。与之比较的微生物修复方法在治理重金属污染方面展现出优势...具有较大的应用前景....引起国内外学者的广泛关注...
微生物修复法?
微生物修复方法在治理重金属污染方面展现出其菌种的来源丰富、低成本、无二次污染等方面的优势,具有较大的应用前景。
目前,用来去除环境中重金属的微生物主要有真菌、藻类、放线菌及细菌等...
微生物修复法之细菌?
细菌对重金属的微生物吸附和解毒机制研究较为广泛。
Huang 等研究表明细菌 B.cereus RC-1 对 Cd2+ 的吸附由细胞表面吸附和内部积累共同作用下完成的,表面吸附是被动,快速且不消耗能量 ;内部积累则是主动缓慢,需要能量且依赖于细菌的代谢调控系统。
细菌对重金属的吸附解毒过程和机制是非常复杂的,往往是通过多种机制来共同对抗重金属的毒害作用。
作者从细胞结构的角度,将整个吸附和解毒机制分三类 :
(1)细胞外部沉淀机制,通过分泌胞外物质改变环境条件等使重金属发生沉淀作用 ;
(2)细胞表面吸附机制,通过各种作用将重金属离子吸附固定在细胞表面,减少细胞内部的吸收。这个过程涉及到络合、配位、离子交换、无机微沉淀、氧化还原及静电吸附等多种吸附机制;
(3)细胞内部解毒机制,该过程较为复杂,涉及到重金属的运输和解毒机制等。
Chakraborty 等研究发现,细菌 Pseudomonas aeruginosa JP-11 对 Cd 进行细胞表面吸附的同时,细胞内部的 Cd 抗性基因 czcABC 表达水平也显著提高。
文章从细胞结构的角度,即细菌细胞外部、细胞表面和细胞内部等三方面概述重金属胁迫下细菌的吸附和解毒机制研究进展,主要内容包括细胞外部的沉淀机制、细胞表面的吸附机制以及细胞内部的解毒机制,并提出未来可能的发展方向,旨为重金属污染的微生物修复技术提供理论依据和实践参考。
细胞外部沉淀机制
细胞外部沉淀机制,本文指微生物通过分泌某些物质释放到环境中,通过改变环境的条件等使重金属离子发生沉淀作用,从而减少重金属离子对微生物的毒害作用。它与细胞表面吸附机制不同之处是发生在外界环境中。
例如,环境中的某些细菌,如 Bacillus brevis 和 Pseudomonas sp., 在重金属胁 迫下,通过释放多糖、脂类、蛋白质等胞外分泌物来沉淀重金属离子。如硫酸盐还原菌 CL4 通过释放甘油使锌发生沉淀,Acidithiobacillus ferrooxidans 分泌硫化氢来沉淀铜。有研究指出,胞外多糖被细菌分泌到溶液中后,可以与重金属离子发生络合作用。如 Pseudomonas fluorescens BM07 分泌的生物高分子可以通过羟基、羧基等官能团使 Hg、Cd、Zn等重金属离子发生沉淀。此外,一些细菌则是通过释放胞外分泌物来提高环境的 pH,从而促进重金属离子形成氢氧化物沉淀。如 Streptococcus sp. 通过分泌脂肪分解酵素来提高溶液 pH,使重金属离子发生絮凝沉淀,从而大大降低重金属离子对它的毒害。由此可见,细胞外部吸附机制是细菌去除环境中重金属离子的常见机制之一。
细胞表面吸附机制
针对细菌对重金属的吸附机制,大多数研究集中在细胞表面。重金属离子通过与细菌表面某些物质发生作用,尤其是与细胞壁组分和胞外聚合物,最终被固定在细胞表面。该过程涉及到的机制主要包括离子交换、表面络合、氧化还原、无机微沉淀和静电作用等。
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