从血铅超标事件谈铅污染微生物修复技术
尔湾文化 · 2014/06/17
铅是一种分布广泛且毒性没有阈值的重金属,在环境中可长期蓄积,主要通过空气、土壤、食物、饮水进入人体。长期暴露在铅污染物环境中,往往会造成体内血铅浓度升高,引起贫血、认知缺损、听力减弱和维生素D代谢紊乱、腹部疼痛等问题,而儿童和婴幼儿是铅污染的敏感人群。

湖南衡东300多名儿童血铅超标真的是咬铅笔的原因所致么?西宁青海大学张泰然、王维等人在汉斯《微生物前沿》2014年3月刊上发表的研究文章中提到,铅是一种分布广泛且毒性没有阈值的重金属,在环境中可长期蓄积,主要通过空气、土壤、食物、饮水进入人体。长期暴露在铅污染物环境中,往往会造成体内血铅浓度升高,引起贫血、认知缺损、听力减弱和维生素D代谢紊乱、腹部疼痛等问题,而儿童和婴幼儿是铅污染的敏感人群。

铅污染是现代人类社会的一个日趋严重的环境问题,传统的含铅废水处理技术有化学沉淀法、电解法、吸附法、离子交换法、膜分离法等。而传统上对于铅污染治理的物理化学方法存在着不少的弊端。本文研究要从耐铅微生物对铅的吸附条件和机理上,总结了近几年来对于铅污染微生物修复技术的研究进展。

吸附条件研究包括温度、PH、离心转速、铅浓度对微生物吸附铅能力的影响等多方面因素。大量的实验表明,在600nm下的OD值可以在一定程度上反映耐铅性微生物对铅吸附能力的大小,更可以进一步推论出:耐铅性微生物对铅的吸附是一个以活细胞吸附为主的过程。在温度这个方向上,众多学者支持的30℃远远高于我国大部分地区的常温;对于PH的耐受性在2左右,普遍集中在5~8,原因或是其生长环境不同所致;一般情况下,混合速率超过每秒10转,才有可能使吸附效率达到最大。另外,从自然环境中分离的菌种对铅浓度吸附的峰值一般集中在300~600mg/L。部分学者对分离出的菌种进行了驯化,使其耐铅能力有了明显的提高。研究结果表明:真菌的耐铅能力一般大于细菌的耐铅能力;但对铅的吸附能力,其规律还尚不明显。

吸附机理:如果只考虑生物膜对铅的吸附,Langmuir和Freudlich模型都能很好地描述生物膜对铅吸附的热力学过程,而Elovich和双常数速率方程能够较好地拟合吸附的动力学过程。而其它的研究表明,对于耐铅性微生物对铅的吸附数据大多都符合Langmuir等温吸附模型。另外,有研究发现,数学模型和红外光谱分析,都证实了耐铅微生物对铅的吸附机理是一个以表面吸附为主的过程。对耐铅微生物的电镜扫描发现,耐铅微生物对铅的吸附过程中存在着胞内富集现象。

基于此,张泰然、王维他们提出了几点基于其应用的发展建议。

对于含铅废水的微生物修复来说,选取合适的微生物并根据其性质用恰当的固定方法来吸附铅,是一个非常广阔的研究前景;而对于土壤的微生物修复来说,应根据当地的具体环境,来确定修复所用的耐铅植物与微生物,综合考虑二者之间的联系。

关于吸附条件,含铅废水中应研究耐铅微生物在实际废水中对铅离子的吸附作用,并将实验结果与在培养基中的吸附结果进行对比。分析两种环境下不同因子对微生物吸附铅的影响。或是研究不同的固定化方式、菌种在水体中的存在方式,对菌种吸附铅能力的影响。

如今国内对微生物吸附铅的研究大多集中在单菌种吸附上。所以,对铅的多菌种联合吸附很可能是以后的研究方向之一。即研究水体和土壤内的耐铅菌种与其他菌种的共生关系。研究是否存在两种耐铅性微生物能对铅进行联合吸附,或是存在某种不耐铅微生物能通过某种机理来增强耐铅微生物的铅吸附能力。

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备注:本文由龚珊编译,本文版权属于汉斯出版社(http://www.hanspub.org/),转载请注明出处。

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