陈少金 刘仕柏 梁健敏 彭昌盛 姜学霞

摘要：本项目从土壤微生物生态修复的角度，利用细菌分离培养的研究方法，对重金属铬（Cr）污染土壤的微生物的生态效应和重金属铬修复作用进行研究，探究功能菌对Cr6+的转化机理和响应机制，为微生物修复技术的应用提供科学依据。

关键词：农田土壤;重金属;微生物;铬

中图分类号：X131.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）12-00-02

Abstract：In this project， from the Angle of the soil microbial ecological restoration using bacteria cultivation methods， chromium （Cr） of heavy metals by heavy metals pollution in soil microbial ecological effect and action of chromium to study， to explore the function of microbes the transformation mechanism of Cr6 + and response mechanism， which will provide a scientific basis for the application of bioremediation.

Key words：Farmland soill;Heavy metal pollution;Microorganism;Cr

在土壤污染问题中，重金属污染是治理之重。土壤中六价铬污染的主要来源是电子产品拆解工厂在拆解作业中，没有进行适当的处理，从而导致产品内部的重金属铬释放到土壤环境中去，或者合金冶炼过程中产生的铬酸烟雾，经过重力沉降进入土壤中，以及制革工业生产过程中产生的剩余制革污泥因处理不当等原因释放到土壤环境中去。重金属铬污染对土壤生态系统的危害巨大[1]。土壤中的重金属铬与人类健康和动植物生长状况紧密相关，Cr是生物生长发育过程中必须的微量元素之一。适量的铬可以促进生物的生长，但同时铬属于五毒元素之一，若土壤环境中的重金属铬严重超标，植物体内的叶绿素结构会被破坏，导致植物生长不良;另一方面高浓度的重金属铬可能会通过食物链和食物网最终进入人体，对人体具有致癌、致畸变、致突变的作用[2]。另外，铬污染导致土壤结构和理化性质发生改变，严重破坏了土壤环境的生态平衡。

利用土壤微生物对重金属的吸附和还原作用，可用于吸附土壤中的重金属铬或将毒性较强的六价铬还原为毒性较弱的三价铬，某些功能微生物对重金属铬污染具有一定的耐受程度，可利用微生物吸附及富集、降解、氧化还原和降毒等机理使得土壤中的重金属转化为迁移性能差，毒性低的状态[3]。土壤重金属污染的传统治理方法多样，相比之下，微生物法治理具有更高的经济效益和生态效益，微生物修复土壤重金属对土壤理化性质和结构影响相较于物理、化学和物理化学等技术小。微生物具有个体小、繁殖速度快、代时短数量大等优点，有利于微生物的培养，随着技术的进步，可培养和驯化出对某种重金属处理效率高和具有针对性的功能微生物，不会对土壤造成二次污染，修复过程是可持续的，有利于维护土壤生态平衡。从经济的角度而言，由于微生物增殖速度快，微生物修复技术成本低，具有较大的发展前景。

1 材料与方法

1.1 采样

利用梅花形布点法采集距离地面0～20 cm耕作层土壤，将在一个采样单元内各采样点采集的土样混合均匀制成混合样，利用四分法弃取，最后留下1 kg装入样品袋中，并贴好标签带回实验室进行土样预处理。土壤样品经自然风干、磨碎、过筛、混合、分装，进行化学分析。将风干的土样在有机玻璃板或在木板上用锤、棍、棒压碎，并除去碎石、砂砾及植物残体后，用四分法分取所需土样量，使其全部通过20目孔径尼龙筛。过筛后的土样全部置于聚乙烯薄膜上，充分混匀，采用四分法两两混合分成两份，一份放于样品库存放，用于土壤pH、土壤交换量等项目的测定;另一份继续采用四分法两两混合缩分成两份，一份备用，另一份充分研磨至全部通过60目孔径尼龙筛，充分混合均匀后备用。

1.2 土壤Cr6+的测量

标准曲线的绘制参照二苯碳酰二肼分光光度法。取9支50 mL比色管，依次加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 mL鉻标准使用液（每毫升标准使用液含1.00 μg Cr6+），用蒸馏水稀释至标线，加入（1+1）硫酸0.5 mL和（1+1）磷酸0.5 mL，摇匀。加入2 mL显色剂溶液，摇匀。显色5～10 min后，于540 nm波长处，用1 cm比色皿，以水为参比，测定吸光度并作空白校正。以吸光度为横坐标，相应Cr6+含量为纵坐标绘出标准曲线（图1）。

1.3 功能菌的筛选、驯化与鉴定

利用牛肉膏-蛋白胨培养基（细菌）进行耐铬细菌的分离纯化，采用梯度稀释法分离目的菌株，然后采用平板划线法来纯化菌株直至出现单个菌落为止（图2）。将单个菌落菌株接种到1mg/L Cr6+离子的液体培养基中，然后置于30℃，135r/min条件下摇床培养24h，筛选出耐铬菌作为种子液。取0.25mL的1g/L的Cr6+溶液到250ml带棉塞锥形瓶中并加入249.75 mL的液体培养基即配成浓度为1mg/L Cr6+离子的液体培养基，按此方法配制浓度分别为10mg/L、20mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L……250 mg/L、300 mg/L的一系列液体培养基。将上述培养出来的种子液菌株分别接种到浓度梯度液体培养基上，然后置于30℃，135r/min条件下摇床培养24h，记录菌株最高耐受度。本实验筛选出两株功能菌，分别命名为1号（白色菌落）和2号（红色菌落），最后进行冷冻保存，主要研究了2号红色功能菌对20 mg/L和 40 mg/L浓度的Cr6+离子的去除效果。