1  引言(yan)

隨(sui)著經濟的(de)快速(su)發(fa)展(zhan)，廢水(shui)的(de)大量排放，土壤(rang)和水(shui)源(yuan)中重(zhong)(zhong)金屬積(ji)累的(de)加劇，重(zhong)(zhong)金屬污染越(yue)來越(yue)引起人們的(de)關(guan)注(zhu)，治(zhi)理和回收(shou)重(zhong)(zhong)金屬也已(yi)成(cheng)為一(yi)個熱點課題。傳統的(de)治(zhi)理方法(fa)有沉(chen)淀、離子交換法(fa)、電化(hua)學法(fa)、膜(mo)分離技術等(deng)。但這些方法(fa)成(cheng)本高(gao)、選擇性(xing)低、能耗高(gao)，并(bing)可能產生(sheng)二次(ci)污染。近年來采用生(sheng)物(wu)吸附法(fa)去(qu)除廢水(shui)中的(de)重(zhong)(zhong)金屬國外(wai)已(yi)有報道，而國內較(jiao)為少見。該(gai)法(fa)以其原材料來源(yuan)豐富、成(cheng)本低、吸附速(su)度(du)快、吸附量大、選擇性(xing)好等(deng)優勢受到越(yue)來越(yue)多的(de)重(zhong)(zhong)視。

生物體借助化(hua)學作用(yong)吸(xi)附(fu)(fu)金屬離(li)子稱(cheng)為(wei)生物吸(xi)附(fu)(fu)。藻(zao)類和微生物菌體對重金屬有(you)(you)很好的(de)吸(xi)附(fu)(fu)作用(yong)，并具有(you)(you)成本低、選擇性好、吸(xi)附(fu)(fu)量(liang)大(da)、濃度(du)適(shi)用(yong)范圍廣等眾(zhong)多優點(dian)、而(er)且帶來(lai)的(de)環境(jing)污染小，可作為(wei)一(yi)種廉價(jia)吸(xi)附(fu)(fu)劑。

2  藻類吸附重金屬的研究

藻(zao)(zao)類(lei)(lei)是(shi)一類(lei)(lei)光(guang)合(he)自養(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)，對(dui)(dui)許多(duo)(duo)(duo)(duo)重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)具有良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)富集能力(li)，可廣(guang)泛應(ying)用(yong)于改造已經(jing)被重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)污染、其他生(sheng)(sheng)物(wu)難以生(sheng)(sheng)存的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水域(yu)，利(li)(li)用(yong)藻(zao)(zao)類(lei)(lei)作(zuo)為(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器(qi)在(zai)工業污水排(pai)放之前進(jin)行(xing)(xing)處理(li)，或用(yong)于回收貴重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)離子(zi)(zi)(zi)，既(ji)節約資源，又避免了環境(jing)污染。J.L. Gardea-Torresdey等(deng)(deng)(deng)研(yan)究了近十種的(de)(de)(de)(de)(de)(de)藻(zao)(zao)類(lei)(lei)對(dui)(dui)重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)鎳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)收，通(tong)(tong)過靜態吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)比較了不同藻(zao)(zao)類(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能力(li)，并(bing)(bing)對(dui)(dui)藻(zao)(zao)類(lei)(lei)進(jin)行(xing)(xing)了固定(ding)化，利(li)(li)用(yong)柱子(zi)(zi)(zi)從(cong)稀(xi)溶液中(zhong)(zhong)富集鎳。而且對(dui)(dui)藻(zao)(zao)類(lei)(lei)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機理(li)進(jin)行(xing)(xing)了探(tan)討(tao)，認為(wei)是(shi)由于細胞(bao)壁上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)陰離子(zi)(zi)(zi)基團與(yu)溶液中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎳發(fa)生(sheng)(sheng)化學(xue)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)使得鎳吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)在(zai)藻(zao)(zao)類(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面，并(bing)(bing)在(zai)5分(fen)鐘之內達(da)到(dao)平衡。李志勇等(deng)(deng)(deng)[1]在(zai)通(tong)(tong)過對(dui)(dui)非(fei)活性藻(zao)(zao)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究發(fa)現，細胞(bao)壁上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)(duo)糖和(he)蛋白質(zhi)(zhi)是(shi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)物(wu)質(zhi)(zhi)。趙玲等(deng)(deng)(deng)[2]對(dui)(dui)藻(zao)(zao)體及其含有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)(duo)糖進(jin)行(xing)(xing)了研(yan)究，實驗(yan)結(jie)果論證了李志勇等(deng)(deng)(deng)人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)論，純(chun)多(duo)(duo)(duo)(duo)糖也能從(cong)溶液中(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)重(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)，能力(li)與(yu)藻(zao)(zao)體相(xiang)當，從(cong)而認為(wei)藻(zao)(zao)細胞(bao)對(dui)(dui)金屬(shu)(shu)離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)，主要(yao)是(shi)多(duo)(duo)(duo)(duo)糖的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)作(zuo)用(yong)，多(duo)(duo)(duo)(duo)糖與(yu)金屬(shu)(shu)離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)合(he)主要(yao)是(shi)通(tong)(tong)過多(duo)(duo)(duo)(duo)糖的(de)(de)(de)(de)(de)(de)羥基和(he)酰胺基與(yu)金屬(shu)(shu)離子(zi)(zi)(zi)進(jin)行(xing)(xing)絡合(he)作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

3  微生(sheng)物菌體對重金屬的吸附

微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)與(yu)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬之(zhi)間相(xiang)互作用(yong)(yong)(yong)的研究(jiu)已有數(shu)十年之(zhi)久。在(zai)(zai)長(chang)期的理論研究(jiu)和實際(ji)應(ying)用(yong)(yong)(yong)中，人(ren)們發(fa)現：包括真菌(jun)在(zai)(zai)內的許多種微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)對(dui)一些金(jin)屬均具有抗性(xing)。并已證明(ming)：微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)在(zai)(zai)自然(ran)界對(dui)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬的遷移轉化起著重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)的作用(yong)(yong)(yong)。因此(ci)，深入研究(jiu)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)對(dui)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬的抗性(xing)，不(bu)僅能豐(feng)富(fu)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)的生(sheng)理學、生(sheng)態學、生(sheng)物(wu)(wu)(wu)化學及遺傳學的理論，而且在(zai)(zai)應(ying)用(yong)(yong)(yong)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)技術治理工業廢物(wu)(wu)(wu)污染、保護人(ren)類生(sheng)存(cun)環(huan)境等方(fang)面也(ye)具有重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)的意(yi)義。國(guo)外學者在(zai)(zai)20世紀80年代初(chu)就開始了微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)對(dui)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬吸附(fu)的研究(jiu)，大量研究(jiu)結果表明(ming)，一些微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)如細菌(jun)、絲狀真菌(jun)、酵母等對(dui)金(jin)屬有很強的吸附(fu)能力。

3.1  絲狀真菌對(dui)重金屬的吸附(fu)

絲(si)狀真菌對(dui)重金(jin)屬(shu)(shu)有(you)很強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)收能(neng)(neng)(neng)力(li)，有(you)資料表明[3]，將含曲(qu)霉(mei)(mei)、毛霉(mei)(mei)、青(qing)霉(mei)(mei)以(yi)及根(gen)(gen)霉(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絲(si)狀真菌菌絲(si)培育物(wu)干燥、磨碎(sui)并經(jing)篩分，使(shi)其(qi)成為(wei)可貯(zhu)存的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生物(wu)體，用(yong)于(yu)處理含Cd、Pb、Ni、Zn的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)業(ye)廢(fei)(fei)水。在pH＝7時，可以(yi)除去(qu)98%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Pb、97%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Zn、92%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cd，以(yi)及74%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Ni。1kg毛霉(mei)(mei)和根(gen)(gen)霉(mei)(mei)粉末可凈(jing)化(hua)(pH＝7)含10mg/L鋅的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢(fei)(fei)水5000L。在鈾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處理過程中(zhong)，根(gen)(gen)霉(mei)(mei)菌(R.arrhizus)對(dui)鈾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)量可高(gao)達200mg／g干重；黃青(qing)霉(mei)(mei)(Penicilltum)不但對(dui)鈾有(you)較強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)能(neng)(neng)(neng)力(li)，對(dui)鉛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)能(neng)(neng)(neng)力(li)也不差，而(er)霉(mei)(mei)菌(A.orchidis)對(dui)鉛也有(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)性能(neng)(neng)(neng)，毛霉(mei)(mei)素(su)目霉(mei)(mei)菌對(dui)金(jin)屬(shu)(shu)吸(xi)附(fu)能(neng)(neng)(neng)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)范(fan)圍較廣，有(you)望(wang)成為(wei)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)劑。

3.2  酵母對重(zhong)金屬的(de)吸附(fu)

酵(jiao)(jiao)母對重(zhong)(zhong)金(jin)屬的吸(xi)附(fu)(fu)(fu)，國內有這(zhe)方面(mian)的報(bao)道(dao)，李(li)明(ming)春等[4]利用活性和非活性假絲酵(jiao)(jiao)母菌對銅、鎘(ge)、鎳的吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能力進行(xing)研(yan)究，實驗(yan)表明(ming)，30min時吸(xi)附(fu)(fu)(fu)量已達到總(zong)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)量的90%以(yi)上(shang)。李(li)峰等[5]在對產朊假絲酵(jiao)(jiao)母對銅離(li)(li)子吸(xi)附(fu)(fu)(fu)機(ji)理研(yan)究中發現細胞(bao)(bao)壁(bi)是(shi)酵(jiao)(jiao)母吸(xi)附(fu)(fu)(fu)重(zhong)(zhong)金(jin)屬離(li)(li)子的主(zhu)要部(bu)位。細胞(bao)(bao)壁(bi)的蛋白酶酶解實驗(yan)證明(ming)，對胰蛋白酶不敏感的細胞(bao)(bao)壁(bi)嵌合蛋白是(shi)銅離(li)(li)子吸(xi)附(fu)(fu)(fu)的主(zhu)要位點。

3.3  細菌對重金屬的吸附

細(xi)菌(jun)對重金(jin)屬有極強的(de)(de)(de)抗性，可(ke)以與(yu)重金(jin)屬之間發(fa)生(sheng)反應，在(zai)(zai)(zai)低濃度(du)下，重金(jin)屬能促進細(xi)菌(jun)的(de)(de)(de)發(fa)育和(he)(he)生(sheng)長。Angela Vecchio和(he)(he)D.H.Nies在(zai)(zai)(zai)研究細(xi)菌(jun)對重金(jin)屬的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)時發(fa)現細(xi)菌(jun)的(de)(de)(de)細(xi)胞(bao)膜和(he)(he)細(xi)胞(bao)壁上的(de)(de)(de)各種陰離子(zi)基團如(ru)磷酸根、乙酸根和(he)(he)氨基酸與(yu)重金(jin)屬發(fa)生(sheng)交聯，從而使(shi)得細(xi)菌(jun)能夠吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)重金(jin)屬。Angela Vecchio在(zai)(zai)(zai)實驗(yan)中發(fa)現Brevibacterium菌(jun)體在(zai)(zai)(zai)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)銅、鉛和(he)(he)鎘的(de)(de)(de)時候，鉛的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)可(ke)以抑制菌(jun)體對銅和(he)(he)鎘的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)。劉月英等對細(xi)菌(jun)R08吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)Pd2＋進行(xing)了研究，實驗(yan)表明，細(xi)菌(jun)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)Pd2＋的(de)(de)(de)最適pH值為3.5，每克菌(jun)體可(ke)以吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)224.8mg的(de)(de)(de)鈀(ba)，透射電(dian)鏡觀察(cha)顯示，R08死菌(jun)體能夠還(huan)原Pd2＋成Pd0顆(ke)粒。紅外光譜(pu)分析表明，細(xi)胞(bao)壁上的(de)(de)(de)COO-和(he)(he)HPO42-基團可(ke)能與(yu)Pd2＋的(de)(de)(de)生(sheng)物吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)有關(guan)。

4 結語

綜上所述，生(sheng)物(wu)吸(xi)附法(fa)處理含(han)重金屬(shu)(shu)的廢水，成(cheng)本低、效(xiao)益高(gao)、容易(yi)管理、不給環境(jing)造成(cheng)二(er)次污(wu)(wu)染、有(you)利于生(sheng)態(tai)環境(jing)的改(gai)善。雖然(ran)生(sheng)物(wu)化學(xue)方法(fa)治理污(wu)(wu)染也有(you)一定的局限性(xing)，但由于其(qi)顯著優點，使(shi)得生(sheng)物(wu)化學(xue)法(fa)的研究和發展仍(reng)有(you)廣闊前景，許多學(xue)者通過基因(yin)工程、分子(zi)生(sheng)物(wu)學(xue)等技術應用，使(shi)生(sheng)物(wu)具有(you)更(geng)強(qiang)的吸(xi)附、絮(xu)凝、修復(fu)能(neng)力。我(wo)們應該充分利用自然(ran)界中的微生(sheng)物(wu)與植物(wu)的協同凈化作(zuo)用，并輔(fu)之(zhi)以物(wu)理或化學(xue)方法(fa)，尋找凈化重金屬(shu)(shu)的有(you)效(xiao)途(tu)徑(jing)。

參考文獻

[6]李(li)志勇,郭祀遠(yuan),李(li)琳等.利用(yong)藻類去除與(yu)回收工業廢水中(zhong)的金屬(shu)[J].重慶環境(jing)科學.1997,19（6）:27-32.

[7]趙(zhao)玲,尹平河,Qiming Yu等(deng).海(hai)洋赤潮生物(wu)原甲藻對重金屬的富集(ji)機理[J].環境科學(xue).2001,22((4):42-45.

[9] 夏立江,華珞,李(li)向東(dong).重金屬污(wu)染生物(wu)修復機制及研(yan)究進展.核農學(xue)報(bao).1998,12(1):59-64.

11.李明春(chun),姜恒,侯(hou)文強等(deng).酵母菌(jun)對重金屬(shu)離(li)子吸(xi)附的(de)研究[J].菌(jun)物系統.1998,17(4):367-373.

12.李峰,張西平(ping),黃昆等.產朊假絲酵母(mu)細(xi)胞壁對(dui)銅離子吸附機理研究[J].微生(sheng)物學雜志.2000,20

(1):11-14.

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