王思雅 劉朝陽 皮海廷 李寧

摘 要：本文以探索不同環(huán)境因子對Cr（VI）還原菌株還原有害重金屬Cr（VI）能力的影響為目標，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還原率可達到20%以上。W1和W3均可在溫度為25℃-35℃、pH7-9的范圍內生長。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。本研究對利用微生物修復土壤及水體中Cr（VI）污染的相關研究和應用具有重要意義。

關鍵詞：鉻污染;細菌;溫度;pH;理化性質

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

隨著工農業(yè)的迅速發(fā)展，重金屬Cr的使用越來越廣泛，但由于生產工藝缺陷和生產操作不當?shù)仍斐芍亟饘貱r進入到空氣、水體、土壤等自然環(huán)境中，導致嚴重的Cr污染[1]。Cr（Ⅵ）為一種吸入性和吞入性毒物，生物富集性強，可以導致過敏、甚至遺傳性基因受損，是世界癌癥協(xié)會確認的重要致癌物質[2]，對人類生命安全有著巨大威脅，處理Cr污染問題迫在眉睫。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，而出水水質好、反應溫和并且處理成本大幅度降低的微生物法越來越受到歡迎[3]。

微生物具有比較強的修復重金屬的能力。有多種可還原Cr的細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內完全還原1820mg/L的Cr（Ⅵ）[4]。韓懷芬等進行的實驗將5種可以還原Cr（Ⅵ）的細菌混合后對于Cr（Ⅵ）的處理能力最高能達到100%[5]。

由于微生物對鉻的去除和富集能力與微生物所處的環(huán)境密切相關[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。本次實驗就是探究兩株已篩選出具有降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

實驗菌株是實驗室中受污染污泥中分離篩選出來的兩株菌株，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，實驗中調節(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

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定Cr（Ⅵ）的濃度。

1.3 菌體濃度的測定

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波長處測定吸光度（OD600）。

1.4 溫度對Cr（VI）還原菌的生長情況和還原能力的影響

設立溫度梯度：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測定菌液中細菌濃度和Cr（VI）的離子濃度。探究溫度對菌株生長速率及其對Cr（VI）還原效率的影響。測定Cr（VI）還原菌株還原反應的最適溫度和菌株對于溫度的承受能力。

1.5 pH對Cr（VI）還原菌的生長情況和還原能力的影響

設立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測定菌液中細菌的濃度和Cr（VI）的離子濃度。探究pH對菌株生長速率及菌株對Cr（VI）還原效率的影響。測定Cr（VI）還原菌株生長和進行還原反應的最適pH和菌株對于pH的承受能力。

1.6 初始Cr濃度對Cr（VI）還原菌的生長情況和還原能力的影響

設立初始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測定培養(yǎng)過程中的細菌濃度、菌液中的Cr（VI）離子濃度。探究不同菌株對Cr（VI）的還原效率，還有菌株對初始Cr（VI）濃度的承受能力。

2 結果與討論

2.1 溫度對Cr（VI）還原菌的生長情況和還原能力的影響

就菌的生長情況而言，W1菌和W3菌在25℃到35℃間都可以生長。兩菌最適生長溫度為30℃，W1菌和W3菌的最高細菌濃度為0.452和0.413。之后隨著溫度增加，生長能力變差。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小時的時候還原率不足4%，且都在30℃還原效果最好，在96小時還原率分別達到19.45%和20.00%。

2.2 pH對Cr（VI）還原菌的生長情況和還原能力的影響

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

2.3 初始鉻濃度對Cr（VI）還原菌的生長情況和還原能力的影響

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

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

3 結論

W1菌和W3菌均具有一定的Cr（Ⅵ）處理能力。96h降鉻率可達到20%以上。W1的生長最適溫度為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。

參考文獻：

[1]葉丹.重金屬Cr（Ⅲ）耐受菌株的分離及其對Cr（Ⅲ）的吸附條件研究[J].煙臺大學，2018，45.

[2]楊璐，胡澄.鉻污染水體修復技術研究進展[J].廣西輕工業(yè)，2008（07）：96-97.

[3]劉玉玲，鐵柏清.鎘污染土壤的微生物修復技術研究進展[J].中國福建廈門：第六屆重金屬污染防治及風險評價研討會暨重金屬污染防治專業(yè)委員會2016年學術年會，2016，7.

[4]韓懷芬.生物法修復鉻污染土攘的研究究[J].能源環(huán)境保護，2003.17（2）：7-9.

[5]朱文杰.Leucobacter sp.CRB1菌去除鉻（VI）的機理及其在鉻渣解毒中的應用[M].

[6]吳淼，等.Cr（Ⅵ）抗性菌株的篩選及其Cr（Ⅵ）還原特性研究[J].巖石礦物學雜志，2009.28（06）：520-526.

作者簡介：王思雅（1999-），女，本科，研究方向為環(huán)境微生物學。

*通訊作者：李寧（1978-），女，副教授，研究方向為環(huán)境微生物學。