林海，李真，董穎博，李冰，賀銀海

(1.北京科技大學(xué)環(huán)境工程系，北京，100083；2.北京科技大學(xué)工業(yè)典型污染物資源化處理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100083)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)工業(yè)飛速發(fā)展，礦山開(kāi)采、金屬冶煉等行業(yè)向水體中排放多種重金屬，造成了嚴(yán)重的復(fù)合重金屬污染。攀鋼集團(tuán)在釩生產(chǎn)過(guò)程中每年產(chǎn)生提釩廢水約8.5 萬(wàn)t，其中V 和Cr 濃度超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)幾十到幾百倍、甚至上千倍[1]；攀枝花巴關(guān)河渣場(chǎng)附近淺層地下水V 質(zhì)量濃度超過(guò)飲用水源地標(biāo)準(zhǔn)(50 μg/L)近300倍，Cd質(zhì)量濃度超過(guò)國(guó)家地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ類(lèi)(0.01 mg/L)近4 倍[2-4]。鎘是有毒重金屬，為生物生長(zhǎng)非必需元素；微量釩對(duì)生物體有益，但其化合物毒性隨釩的價(jià)態(tài)升高而增大，對(duì)生物有害[5]。重金屬在食物鏈中層層積累，位于頂端的人類(lèi)深受其害[6]。

較為傳統(tǒng)的水體中重金屬污染治理方法有化學(xué)沉淀法、電化學(xué)法、吸附法和膜分離法等，但均存在一定的局限性，如化學(xué)沉淀會(huì)產(chǎn)生二次污染、電化學(xué)法耗電量巨大、膜分離法價(jià)格昂貴等[7]。近年來(lái)，微生物吸附法的研究十分熱門(mén)，細(xì)菌已被認(rèn)為是用于金屬修復(fù)的最重要的生物吸附劑之一[8]。微生物法有操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，且在處理低濃度重金屬?gòu)U水方面具有良好的發(fā)展前景[9-12]。通過(guò)向培養(yǎng)基中加入高濃度重金屬，可以分離得到自然界中對(duì)該種重金屬有一定修復(fù)潛力的菌株[13]。LIMCHAROENSUK 等[14]向營(yíng)養(yǎng)肉湯中加入重金屬，在泰國(guó)鋅礦土壤樣品中篩選出3株對(duì)重金屬有吸附能力的菌，對(duì)Cd2+和Zn2+的去除率分別可達(dá)74.2%和78.3%。

微生物對(duì)重金屬污染起到修復(fù)作用主要是利用加入水中的微生物菌體進(jìn)行吸附。若加入菌體為活細(xì)胞，則主要為以下3個(gè)過(guò)程：1)在細(xì)胞表面吸附；2)微生物分泌胞外聚合物(EPS)與重金屬離子結(jié)合；3)依賴(lài)代謝的生物積累[15]。去除過(guò)程若不依賴(lài)于細(xì)胞的新陳代謝，則靜電吸附起到很重要的作用，菌體表面的基團(tuán)與金屬離子互相吸引達(dá)到吸附的效果；若依賴(lài)于細(xì)胞的新陳代謝，細(xì)菌則會(huì)將重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)積累，在代謝過(guò)程中還可能會(huì)對(duì)重金屬進(jìn)行價(jià)態(tài)的改變。將釩的價(jià)態(tài)降低再進(jìn)行沉淀是有前景的修復(fù)策略[16]。YELTON等[17]研究表明：五價(jià)釩被微生物吸收后可以通過(guò)其電子傳遞進(jìn)行還原，也可通過(guò)其他電子受體的還原酶作用還原為四價(jià)釩并沉淀，在釩污染的地下水中加入乙酸鹽，釩去除率可以達(dá)到99%。

目前，研究者多對(duì)單種重金屬進(jìn)行治理，針對(duì)重金屬釩鎘復(fù)合污染水體微生物修復(fù)的研究較少。基于此，本文作者從受重金屬污染的土壤中篩選出對(duì)V 和Cd 具有修復(fù)效果的菌種，通過(guò)條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到該菌種在水體釩鎘污染修復(fù)中最佳的應(yīng)用條件，通過(guò)傅里葉轉(zhuǎn)換紅外線(xiàn)光譜分析得到在重金屬去除過(guò)程中發(fā)揮重要作用的官能團(tuán)，以期為微生物處理重金屬污染水體提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 菌種來(lái)源及培養(yǎng)基

受釩和鎘污染的土壤采自湖北省某石煤釩礦冶煉廠(chǎng)周邊土壤(V 和Cd 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1 171.0×10-6和1.52×10-6)，從該土壤中進(jìn)行菌株分離。試驗(yàn)中，以L(fǎng)B 培養(yǎng)基為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，加入CdCl2·2.5H2O及NaVO3，配置成重金屬元素質(zhì)量濃度為10 g/L的重金屬儲(chǔ)備液作為選擇培養(yǎng)基；選用休和利夫森二氏培養(yǎng)基、甲基紅培養(yǎng)基、淀粉培養(yǎng)基用于菌株的生理生化性質(zhì)鑒定試驗(yàn)。

1.2 主要儀器

采用冷凍離心機(jī)(湖南平凡科技有限公司生產(chǎn))進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)液固液分離；采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心生產(chǎn))測(cè)定重金屬質(zhì)量濃度；采用冷凍干燥機(jī)(寧波新芝生物科技有限公司生產(chǎn))冷凍干燥離心所得菌體，以便進(jìn)行傅里葉紅外光譜測(cè)定。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 菌種的篩選及鑒定

采用涂布平板法在含有10 mg/L Cd(Ⅱ)和100 mg/L VO-3的土壤上清液中選擇培養(yǎng)耐釩、鎘菌種，劃線(xiàn)培養(yǎng)單個(gè)菌落并純化4代；將所得菌株接種于含有10 mg/L Cd(Ⅱ)和418 mg/L VO-3的LB培養(yǎng)基中培養(yǎng)24 h，測(cè)定剩余重金屬質(zhì)量濃度，得到具有修復(fù)能力的菌株[18]。

對(duì)所篩選出的菌株進(jìn)行生理生化性質(zhì)實(shí)驗(yàn)[19]，包括革蘭氏染色、甲基紅試驗(yàn)、葡萄糖產(chǎn)酸試驗(yàn)、蔗糖產(chǎn)酸試驗(yàn)、淀粉水解試驗(yàn)和質(zhì)量濃度0.1 g/mL NaCl 生長(zhǎng)試驗(yàn)；由南京思普金生物科技有限公司對(duì)效果最佳的株菌進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定，所得序列結(jié)果在EzTaxon中進(jìn)行分析比對(duì)，調(diào)取與之同源性較高的菌種16S rRNA序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。

1.3.2 菌株的應(yīng)用條件優(yōu)化

按照燕傳明等[20]所用試驗(yàn)方法并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，將具有修復(fù)能力的菌株活化后加入含有10 mg/L Cd(Ⅱ)和300 mg/L VO-3的LB 液體培養(yǎng)基中，測(cè)定不同培養(yǎng)時(shí)間下剩余重金屬質(zhì)量濃度，得到最佳吸附時(shí)間；考察不同釩初始質(zhì)量濃度、鎘初始質(zhì)量濃度、溫度、pH 對(duì)菌株去除2 種重金屬效果的影響，通過(guò)單因素試驗(yàn)確定最佳應(yīng)用條件。

1.3.3 菌體的紅外吸收光譜研究

取重金屬吸附前后菌液各50 mL，離心后將菌體進(jìn)行冷凍干燥，由北京中科百測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司測(cè)定菌體的傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜。

2 結(jié)果與討論

2.1 菌種的篩選及鑒定

從土壤中共分離出10 株菌落形態(tài)各不相同的菌株，進(jìn)一步經(jīng)含有釩、鎘的培養(yǎng)基搖瓶培養(yǎng)后，篩選并純化出4株去除效果良好的菌，其生理生化性質(zhì)如表1所示。從表1可見(jiàn)，4 株菌均為革蘭氏陰性菌。有研究表明革蘭氏陰性菌細(xì)胞表面含有脂多糖，且?guī)в胸?fù)電性，能夠吸附重金屬陽(yáng)離子，有利于重金屬修復(fù)[20]，株菌VCR01，VCR02 和VCR04 為發(fā)酵型，隔絕氧氣的情況下能夠利用葡萄糖、蔗糖產(chǎn)生有機(jī)酸，在實(shí)際應(yīng)用中，較深層水體中含氧量較低，發(fā)酵型菌株能使環(huán)境中pH降低，導(dǎo)致細(xì)菌表面的官能團(tuán)質(zhì)子化，從而會(huì)促進(jìn)陰離子金屬物質(zhì)的吸附過(guò)程，這對(duì)水中VO-3的去除有良好效果[15]。

表1 菌株菌落形態(tài)及生理生化性質(zhì)Table 1 Colony morphology and physiological and biochemical properties of screened bacterial

4 株菌的重金屬去除效果如圖1所示。從圖1可知：4株菌對(duì)重金屬的去除率均在38%以上；細(xì)菌去除重金屬能力從大到小依次為VCR02，VCR04，VCR01，VCR03。由于重金屬毒性、菌株吸附機(jī)理的不同，許多研究者證明同一菌株對(duì)不同重金屬的去除效果也會(huì)存在差異[14,20]。從圖1還可以看出：菌株VCR03對(duì)V和Cd的去除率均不高，分別為25.74%和13.24%，其原因是細(xì)菌表面所帶基團(tuán)可能不利于重金屬吸附，同時(shí)還可能與其自身不能產(chǎn)酸有關(guān)[21]；菌株VCR01 對(duì)V 的去除率達(dá)到32.58%，對(duì)Cd的去除率僅為19.22%，表明該菌株對(duì)V 有較好的修復(fù)效果；菌株VCR04 則正好相反，能夠去除45.05%的Cd，而V的去除率卻僅有23.26%；菌株VCR02 對(duì)V 的去除率達(dá)38.00%、對(duì)Cd 的去除率達(dá)47.15%，且菌液變藍(lán)，證明在微生物生長(zhǎng)過(guò)程中還原了VO-3。

圖1 篩選菌株對(duì)重金屬V和Cd的去除率Fig.1 Removal rate of heavy metals V and Cd by screening strains

對(duì)菌株VCR02 進(jìn)分子生物學(xué)鑒定，將16S rRNA 序列在EzTaxon 中進(jìn)行分析比對(duì)，該菌株最大與Bacillus toyonensis有99.79%的同源性。選取同源性相近的菌株構(gòu)建菌株VCR02的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，結(jié)果表明菌株VCR02 與Bacillus fungorum距離較近，可以判斷其屬于芽孢桿菌菌屬，系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)如圖2所示。

圖2 菌株VCR02系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig.2 Phylogenetic tree of strain VCR02

2.2 菌種的應(yīng)用參數(shù)對(duì)重金屬去除效果的影響

2.2.1 吸附時(shí)間對(duì)重金屬去除率的影響

菌株在培養(yǎng)0～48 h 的生長(zhǎng)曲線(xiàn)及對(duì)重金屬的去除率如圖3所示，圖中，吸光度在600 nm 波長(zhǎng)處測(cè)得。從圖3可以發(fā)現(xiàn)：隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，2 種重金屬的質(zhì)量濃度均呈下降趨勢(shì)。在培養(yǎng)基pH 小于7 的酸性環(huán)境下，細(xì)菌表面的基團(tuán)會(huì)發(fā)生質(zhì)子化，與負(fù)離子(VO-3)相吸引[15]，因此，在接種菌液后的短時(shí)間內(nèi)V 剩余質(zhì)量濃度迅速下降。在細(xì)菌生長(zhǎng)過(guò)程中，大量V 被還原[22]，在此階段內(nèi)，H+與Cd2+競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合位點(diǎn)[23]，故Cd 質(zhì)量濃度未有明顯變化。培養(yǎng)11 h時(shí)，菌液中V的質(zhì)量濃度基本趨于穩(wěn)定，此時(shí)菌液的顏色微微變藍(lán)。ORTIZBERNAD 等[24]發(fā)現(xiàn)細(xì)菌可以通過(guò)耦合有機(jī)物的氧化獲得生長(zhǎng)能量化合物還原VO-3，VO-3作為電子受體被還原到4 價(jià)，存在形式可能為氧釩離子(VO2+)；Cd的質(zhì)量濃度也呈對(duì)數(shù)降低，因?yàn)榇穗A段細(xì)菌的生物量變大，其表面大多數(shù)基團(tuán)(羧基、巰基、磷酰基等)可以與Cd2+進(jìn)行結(jié)合[15]，達(dá)到去除重金屬的效果。在培養(yǎng)24 h時(shí)，2種菌的菌液均已明顯變?yōu)樗{(lán)綠色，V的剩余質(zhì)量濃度趨于穩(wěn)定，達(dá)到33.20%的去除率，Cd剩余質(zhì)量濃度降低至基本不變，去除率為30.73%。HUANG等[23]發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌在吸附重金屬過(guò)程中，已經(jīng)吸附的重金屬離子也會(huì)再脫附。從圖3也能看出：吸附24 h后，鎘濃度有所回升，綜合分析認(rèn)為，菌株VCR02 對(duì)2 種復(fù)合重金屬的最佳吸附時(shí)間為24 h。

圖3 細(xì)菌生長(zhǎng)量和重金屬剩余質(zhì)量濃度隨時(shí)間變化Fig.3 Bacterial growth and residual mass concentration of heavy metals over time

2.2.2 釩初始質(zhì)量濃度對(duì)重金屬去除率的影響

釩初始質(zhì)量濃度對(duì)重金屬去除的影響如圖4所示。從圖4可知：隨著VO-3加入量增大，釩的去除率上升，在釩初始質(zhì)量濃度200 mg/L 的條件下，去除率最大，達(dá)到34.15%；但釩的質(zhì)量濃度對(duì)自身的去除無(wú)太大影響。這可能是因?yàn)槿コ囵B(yǎng)基中的VO-3不是單純地依靠吸附作用，而是首先要對(duì)VO-3進(jìn)行還原，但細(xì)菌的生長(zhǎng)量有限，能夠轉(zhuǎn)移的電子也有限，從而限制去除率的提高。

圖4 釩初始質(zhì)量濃度對(duì)重金屬去除率的影響Fig.4 Effects of V mass concentration on removal rate of heavy metals

釩初始質(zhì)量濃度對(duì)于鎘的去除有較明顯的影響，VO-3質(zhì)量濃度為50 mg/L 時(shí)，鎘的去除率最高，達(dá)到53.63%，隨著釩初始質(zhì)量濃度的增加，去除率下降。這可能是因?yàn)榇罅縑O-3在進(jìn)入液體后，細(xì)菌表面基團(tuán)質(zhì)子化，占據(jù)了原本能夠與Cd2+結(jié)合的位點(diǎn)，導(dǎo)致鎘吸附量下降。

2.2.3 鎘初始質(zhì)量濃度對(duì)重金屬去除率的影響

在釩初始質(zhì)量濃度為200 mg/L 時(shí)，鎘初始質(zhì)量濃度對(duì)重金屬去除率的影響如圖5所示。從圖5可見(jiàn)：當(dāng)Cd2+初始質(zhì)量濃度為10 mg/L時(shí)，Cd的去除率最高，達(dá)44.91%；當(dāng)Cd2+初始質(zhì)量濃度為15 mg/L 時(shí)，V 去除率最高，達(dá)到40.27%。在Cd初始質(zhì)量濃度為5 mg/L 時(shí)，2 種重金屬去除率最高，V去除率達(dá)38.23%，Cd去除率達(dá)44.15%。

圖5 鎘初始質(zhì)量濃度對(duì)重金屬去除率的影響Fig.5 Effects of Cd mass concentration on removal rate of heavy metals

Cd2+的吸附主要靠胞外吸附[23]，污染物濃度增大能夠提高吸附推動(dòng)力，一定程度上能增大去除率，這與李蘭松等[25]得到的試驗(yàn)結(jié)果相同，而Cd2+的去除占據(jù)了質(zhì)子化后能與VO3-結(jié)合的基團(tuán)，故Cd的去除率降低才能使V的去除率升高。

鎘具有毒性，濃度過(guò)高會(huì)對(duì)微生物生長(zhǎng)產(chǎn)生毒害作用，限制微生物生長(zhǎng)，胞外吸附和胞內(nèi)吸附都會(huì)被抑制，降低去除率。KIRILLOVA 等[26]發(fā)現(xiàn)：在Cd2+初始質(zhì)量濃度為5 mg/L 時(shí)，已經(jīng)對(duì)乳酸菌生長(zhǎng)有所抑制，達(dá)到10 mg/L時(shí)，細(xì)菌幾乎不生長(zhǎng)。從圖5也可以看到，Cd 質(zhì)量濃度過(guò)高重金屬去除率下降的趨勢(shì)。

2.2.4 溫度對(duì)重金屬去除率的影響

在不同溫度條件下菌株VCR02 對(duì)重金屬的去除效果如圖6所示，從圖6可見(jiàn)：Cd的去除效果幾乎不受溫度的影響。有研究者發(fā)現(xiàn)，微生物吸附水體中的Cd2+無(wú)論是活細(xì)胞或是死細(xì)胞都有吸附效果[20,23]，因此，在較高溫度下，雖然微生物生長(zhǎng)代謝受限，對(duì)Cd 的去除效果影響不大。相反地，溫度對(duì)釩的去除影響較為明顯，這也證明了VO-3的去除需要先進(jìn)行還原，而溫度影響細(xì)菌的還原過(guò)程，從而溫度過(guò)高或過(guò)低對(duì)去除效果均有負(fù)面影響。在30℃的條件下，2種重金屬去除率均達(dá)最高點(diǎn)，Cd去除率達(dá)44.15%，V去除率達(dá)34.15%。

圖6 溫度對(duì)重金屬去除率的影響Fig.6 Effects of temperature on removal rate of heavy metals

2.2.5 pH對(duì)重金屬去除率的影響

pH對(duì)重金屬去除率的影響如圖7所示。從圖7可見(jiàn)：2 種重金屬去除率為拮抗趨勢(shì)，pH 為7 時(shí)，鎘去除率最高達(dá)到44.15%，此時(shí)，V去除率最低。

圖7 pH對(duì)重金屬去除率的影響Fig.7 Effects of pH on removal rate of heavy metals

Cd 去除率隨pH 增加呈先上升再下降的趨勢(shì)，該趨勢(shì)與多位研究者研究陽(yáng)離子重金屬吸附所得到的結(jié)果[23,27-28]相同。這是因?yàn)樵诘蚿H下，生物吸附劑表面的基團(tuán)質(zhì)子化，H+與Cd2+競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合位點(diǎn)[26]；在高pH下，去除率降低可能與Cd的形態(tài)有關(guān)，如不易形成Cd(OH)2使其得以去除[23]。此外，在pH 較高時(shí)，肉眼能夠觀察到培養(yǎng)基的濁度降低，即生物量減少，微生物生長(zhǎng)受到一定影響。燕傳明等[20,23]發(fā)現(xiàn)：從鎘污染土壤中分離出的菌株Bacillus cereusRC-1 的鎘積累主要依賴(lài)于胞外吸附，故細(xì)菌數(shù)量減少會(huì)降低鎘積累。

當(dāng)pH為6時(shí)，V的去除率最高，達(dá)到63.33%，此時(shí)，依靠靜電吸引起到吸附效果；pH為7時(shí)，V的去除率最低，僅有34.15%，而隨著堿度上升，V的去除率再次升高，pH 為9 時(shí)，達(dá)到59.05%，雖然使質(zhì)子化現(xiàn)象減弱，但細(xì)菌在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠把VO-3還原VO2+，培養(yǎng)基中的VO2+被帶負(fù)電的細(xì)菌吸附并離心，達(dá)到良好的去除效果。

培養(yǎng)24 h 后，V 和Cd 均能達(dá)到較高去除水平的最佳實(shí)驗(yàn)條件為：釩初始質(zhì)量濃度200 mg/L、鎘初始質(zhì)量濃度5 mg/L、溫度30 ℃。而pH對(duì)2種重金屬去除率影響最大，拮抗趨勢(shì)明顯，在其他均為最佳條件下，pH為6時(shí)，V去除率達(dá)38.23%，pH為7時(shí)，Cd去除率達(dá)44.15%。

2.3 菌體的紅外吸收光譜分析

利用細(xì)胞壁及EPS對(duì)重金屬離子進(jìn)行吸附是不依賴(lài)細(xì)胞代謝的過(guò)程，通過(guò)傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)能夠檢測(cè)出與重金屬離子結(jié)合的基團(tuán)[29]。在菌株VCR02生長(zhǎng)的培養(yǎng)基中加入重金屬Cd2+和VO-3前后的FT-IR 紅外光譜如圖8所示。從圖8可見(jiàn)，菌體與分泌的胞外多聚物所帶有的基團(tuán)特征最適合的區(qū)域分布在1 000～1 700 cm-1之間。在加入重金屬前，主要特征峰在1 081.43，1 244.88，1 402.54，1 554.41，1 650.36，2 962.73和3 417.39 cm-1處，表明菌株VCR02 表面存在大量的磷酸二酯基團(tuán)、酰胺基團(tuán)(碳氮鍵、羰基)等；加入重金屬后，菌體表面的基團(tuán)沒(méi)有發(fā)生變化，但是這些基團(tuán)所對(duì)應(yīng)的波譜有所偏移，特征峰值變?yōu)? 080.95，1 243.91，1 402.05，1 552.00，1 652.77，2 961.77 和3 414.49 cm-1，說(shuō)明這些基團(tuán)與重金屬的去除有關(guān)。

圖8 菌株VCR02培養(yǎng)加入重金屬前后紅外光譜圖Fig.8 Intra-IR spectra of bacterial strain VCR02 before and after adding heavy metals

細(xì)菌的細(xì)胞壁表面具有多種有機(jī)官能團(tuán)如羥基、羧基、巰基、磷酸基團(tuán)等，它們?cè)谂c重金屬結(jié)合效率很高[8]。另一方面，微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中還會(huì)分泌大量胞外聚合物，其中包括多糖、蛋白質(zhì)等[30]，它們同樣包含許多陰離子的官能團(tuán)，能夠與水中的重金屬離子發(fā)生螯合作用使之去除。通過(guò)這2 種方式，微生物能夠阻止重金屬進(jìn)入細(xì)胞，從而減輕毒害作用[31]。

在重金屬吸附前后，菌株所對(duì)應(yīng)的特征峰并沒(méi)有出現(xiàn)消失以及新增的現(xiàn)象，說(shuō)明在吸附過(guò)程中，重金屬原子并沒(méi)有使鍵發(fā)生破壞。在加入重金屬后，氨基(—NH2)所對(duì)應(yīng)的吸收峰3 417.39 cm-1偏移最大，下降至3 414.49 cm-1。這表明在吸附過(guò)程中，氨基起到最為重要的作用，能夠吸附重金屬V和Cd。同時(shí)，磷酸二酯基團(tuán)(PO2-)、酰胺基團(tuán)(C—N，C—H，C=O)、烷基(C—H)所對(duì)應(yīng)的吸收峰分別由1 244.88，1 554.41，1 650.36和2 962.73 cm-1偏移至1 243.91，1 552.00，1 652.77和2 961.77 cm-1，表明這部分基團(tuán)在生物吸附過(guò)程中發(fā)揮了作用，其中酰胺基團(tuán)偏移較多，故在吸附過(guò)程中表現(xiàn)更活躍。

一般認(rèn)為，含氧基團(tuán)中的氧原子由于外層電子層不飽和，易于從其他原子中奪取電子，從而使得氧帶負(fù)電荷，而帶正電的Cd2+則會(huì)與氧負(fù)離子結(jié)合，形成普通的化學(xué)鍵甚至形成穩(wěn)定的配位結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Cd2+的吸附。此外，能夠觀察到表中所示的含氮基團(tuán)(酰胺基團(tuán)、氨基)的吸收峰均有所變化，這可能是基團(tuán)中的氮原子與重金屬離子發(fā)生配位作用而產(chǎn)生的[15]。燕傳明等[20]分別對(duì)活菌吸附、死菌吸附的菌體進(jìn)行了FTIR 分析，發(fā)現(xiàn)磷酸基團(tuán)只在死菌中參與對(duì)重金屬鉛鎘的吸附，所以在對(duì)菌株VCR02 進(jìn)行檢測(cè)后，磷酸基團(tuán)的吸收峰有所偏移，但偏移卻不大。

3 結(jié)論

1)4株菌均為革蘭氏陰性，甲基紅試驗(yàn)、葡萄糖產(chǎn)酸試驗(yàn)、蔗糖產(chǎn)酸試驗(yàn)中菌株VCR01，VCR02，VCR04 呈陽(yáng)性，菌株VCR03 呈陰性，4株菌均不能水解淀粉，也不具有高鹽度耐受性。菌株VCR01 和VCR02 對(duì)V 去除效果較好，菌株VCR02 和VCR04 對(duì)鎘去除效果較好，2 種重金屬總?cè)コ蕪拇蟮叫№樞驗(yàn)椋篤CR02，VCR04，VCR01，VCR03。

2)對(duì)釩鎘去除效果最優(yōu)菌株為VCR02，經(jīng)16S rRNA 測(cè)序鑒定為芽孢桿菌；因吸附位點(diǎn)的原因，釩鎘2 種重金屬的去除效果多數(shù)呈拮抗趨勢(shì)，但在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下此趨勢(shì)并不明顯，V 和Cd 均能達(dá)到較高去除水平的最佳實(shí)驗(yàn)條件為：釩初始質(zhì)量濃度200 mg/L、鎘初始質(zhì)量濃度5 mg/L、溫度30 ℃；而在不同pH下，菌株表面基團(tuán)質(zhì)子化程度不同，直接影響V去除效果，pH為6時(shí)，V去除率最高達(dá)38.23%，pH 為7 時(shí)，Cd 去除率最高達(dá)44.15%。

3)加入重金屬未使菌體表面基團(tuán)發(fā)生改變，在重金屬去除過(guò)程中，含氮基團(tuán)氨基(—NH2)起到最重要作用的基團(tuán)，能與重金屬離子發(fā)生配位反應(yīng)；磷酸二酯基團(tuán)(PO2-)、酰胺基團(tuán)(C—N，C—H，C=O)等基團(tuán)也因靜電吸附起到一定作用。