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铬及其化合物在工业中被广泛使用,导致大量含铬废水、废渣产生,对环境造成严重污染。在铬污染治理中,将可溶性高毒性强的六价铬还原为可溶性低毒性较小的三价铬是治理铬污染的主要手段之一。许多微生物具有Cr(Ⅵ)还原能力,因而用微生物法治理铬污染已受到人们的广泛认可。本文对两株不同细菌还原六价铬的特性和机理进行了研究与探讨。
细菌菌株TK-2是一株趋磁细菌,该菌株对Cr(Ⅵ)和其它一些重金属具有较好的耐受性。含Cr(Ⅵ)的重铬酸钾(K2Cr2O7)对菌株TK-2的最低抑制浓度为100mg/l,其它几种重金属的最低抑制浓度分别为AgNO34mg/l,HgCl220mg/l,CdSO4100mg/l,CuSO4150mg/l,(CH3COO)2Pb150 mg/l。细菌TK-2的铬去除实验表明,细菌TK-2在含有30mg/l K2Cr2O7的乳酸钠-谷氨酸钠培养基中培养时,细菌的生长与在无铬培养基中培养的对照相比,其生物量减少,细菌需要10天将30mg/l重铬酸钾完全去除。细菌TK-2的生长与Cr(Ⅵ)的还原具有密切的关系,随着细菌TK-2细胞生长量的增加,培养基中的Cr(Ⅵ)被逐渐还原。通过检测细胞内粗提取物和胞外发酵液对Cr(Ⅵ)的还原作用,对菌株TK-2还原Cr(Ⅵ)的机理进行了分析,发现胞内粗提取物能还原Cr(Ⅵ),而胞外发酵液对Cr(Ⅵ)的还原作用很小,表明菌株TK-2对Cr(Ⅵ)的还原存在酶促机理。
从湖北铁矿土样中分离到一株对Cr(Ⅵ)以及多种重金属具有较高抗性的革兰氏阳性细菌CR-07,通过形态学、生理生化鉴定和16S rRNA序列分析表明,该菌株属于微杆菌属(Microbacterium)。K2Cr2O7对菌株CR-07的最低抑制浓度为1000 mg/l;同时检测了其它几种重金属对菌株CR-07的最低抑制浓度,分别为:CdSO4300mg/l,(CH3COO)2Pb1200 mg/l, ZnSO41000 mg/l, CuSO4950 mg/l,CoCl2100 mg/l,HgCl250 mg/l,AgNO320 mg/l。菌株CR-07在含Ampicillin(10μg/ml)、Streptomycin(10μg/ml)、Kanamycin(30μg/ml)、Erythromycin(10μg/ml)的平板上培养时表现出抗药性,而在Tetracycline(30μg/ml)、Cephalothin(30μg/nl)平板上培养时对抗生素敏感。研究了菌株CR-07在含150mg/l K2Cr2O7的LB培养基中生长时的除铬能力,发现培养18小时后培养液中Cr(Ⅵ)的浓度开始降低,培养36小时后培养液中的Cr(Ⅵ)被完全去除。由于在培养液中随着Cr(Ⅵ)浓度的降低,Cr(Ⅵ)的还原产物Cr(III)浓度逐渐增加,因此,细菌菌株CR-07去除Cr(Ⅵ)的能力是由还原作用介导的。通过对培养液中细胞粗提取物和上清液的还原活性分析,发现菌株CR-07对Cr(Ⅵ)的还原活性主要存在于上清液中,并且这种还原活性与酶和还原糖无关。经荧光测定检测到菌株CR-07的培养液中有Cr(Ⅵ)的还原物质-还原型谷胱甘肽的存在。