微生物在水体重金属污染治理中的应用

收稿日期:2005206216作者简介:郑玉建(1955-),男,教授,博士生导师,主要从事环境与健康研究。微生物在水体重金属污染治理中的应用郑玉建,张杰,依不拉音(新疆医科大学公共卫生学院,乌鲁木齐830054)摘要:介绍重金属废水微生物处理技术的一般原理、研究现状及应用前景,指出了微生物处理技术的特点和优越性。关键词:微生物;重金属;废水处理中图分类号:X172文献标识码:A文章编号:100128883(2006)0120039204TheapplicationofmicroorganisminthetreatmentforheavymetalwastewaterZHENGYu2jian,ZHANGJie,YIBu2la2yin(TheDepartmentofPublicHealthinXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830054,China)Abstract:Thethesisintroducesthegeneralprinciplesofthemicroorganismtreatmenttechnologyforheavymetalwaste2waterandpresentresearchsituationandapplicationprospects.Pointoutthecharacteristicandsu2perioritiesofmicroorganismtreatmenttechniques.Keywords:microorganism;heavymetals;wastewatertreatment水中重金属的传统处理方法包括化学沉淀法、离子交换法、活性炭和硅胶吸附法以及膜分离法等。他们各有优缺点,但是在处理含有较低浓度的重金属离子废水时,其操作费用和原材料成本相对较高。而生物处理方法因其成本低、效率高、容易操作、无二次污染等优点而成为治理水体重金属污染研究中的一个热点。生物处理法是利用细菌、真菌(酵母)、藻类等的生命活动过程,通过将废水中的重金属沉淀、吸附吸收、降低其毒性从而达到治理重金属废水的目的。国外利用藻类治理重金属方面的研究始于70年代,已有大量的研究报道,而利用微生物处理废水重金属到了90年代才受到重视。目前,国内在这方面的研究尚不多见。本文就微生物处理技术在污水重金属治理中的应用及前景做简要的概述。1微生物的吸附作用微生物吸附法是利用具有吸附重金属特性的微生物材料来吸附水溶液中的重金属。与离子交换树脂等传统的处理方法相比,微生物吸附法具有来源丰富、成本低、处理低浓度重金属污染的废水效果好等优点。111吸附作用机制研究表明,细菌、真菌等微生物具有吸附重金属离子的功能。微生物活细胞吸附重金属的过程由两个阶段组成,即胞外吸附和胞内转移。首先重金属不依靠细胞代谢直接结合在细胞表面,其速度相当快。随后被吸附的金属被缓慢转移进入胞内,这是一个主动的,与代谢有关的过程。而非活性的微生物只有表面吸附11~52。王亚雄等162对产碱假单胞菌和藤黄微球菌对Cu2+,Pb2+的吸附特性研究表明,两者对Cu2+、Pb2+的吸附速度很快,3min内细菌对金属离子的吸附量达到总吸附量的75%,然后吸附速度逐渐降低。微生物细胞表面吸附主要是由金属离子与细胞表面活性基团中的质子进行离子交换而完成的。在密闭系统中进行的实验结果显示,用酸洗过的生物量吸附重金属的过程中,能降低溶液的pH值172。用Ca2+、Na+溶液预处理后的真菌生物材料吸附Zn2+、Pb2+等重金属时,随着溶液中重金属浓度的降低,Ca2+、Na+的浓度反而增加,而且生物材料所#39#国外医学医学地理分册2006年3月第27卷第1期吸附的Zn2+、Pb2+等离子的浓度与溶液中Ca2+和Na+的增加量几乎相等。说明离子交换是微生物吸附重金属的主要机制。研究显示,重金属能与微生物细胞壁的2COOH、2PO3-4、2SO3H、2NH2等官能团相配位。真菌细胞壁的弱酸性羧基基团是构成离子交换部位的主要基团,革兰氏阳性细菌细胞壁的肽聚糖层中的羧基基团R2COOH在细菌对重金属的富集过程中也起着重要作用1102。除羧基集团外,真菌壳质(R22NH)和壳聚糖(R2NH2)中的氨基基团在金属结合作用中起一定的作用,有研究表明,根霉Rhizopusarrhizus主要通过细胞壁的壳质和壳聚糖吸附重金属,细胞壁对锌的最大吸附能力达213Lmol/g(干重)182。112影响吸附作用的因素微生物吸附重金属的能力受到作用体系pH值、温度、金属离子浓度、光和共存离子等因素的影响。活细胞所受的外界环境影响因素较多,而非活性的生物质(deadbiomass)吸附重金属一般受pH值影响较大,其他因素影响小。徐容等192研究固定化产黄青霉废菌体对Pb2+的吸附和脱