㈠ 谈谈处理重金属污染物的微生物方法和原理有哪些
2.1 生物化学法
生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法,该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,重金属离子和H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO2-4转化为S2-而使废水的pH值升高,从而形成重金属的氢氧化物而沉淀。中国科学院成都生物研究所从电镀污泥、废水及下水道铁管内分离筛选出35株菌株,从中获得高效净化Cr(VI)复合功能菌[3]。
袁建军等[4]利用构建的高选择型基因工程菌生物富集模拟电解废水中的汞离子,发现电解废水中其他组分的存在可以增大重组菌富集汞离子的作用速率,且该基因工程菌能在很宽的pH范围内有效地富集汞。但高浓度的重金属废水对微生物毒性大,故此法有一定的局限性,不过,可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株,微生物处理重金属废水一定具有十分良好的应用前景。 2.2 生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的具有絮凝能力的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝剂又称第三代絮凝剂，是带电荷的生物大分子，主要有蛋白质、黏多糖、纤维素和核糖等。目前普遍接受的絮凝机理是离子键、氢键结合学说。目前对于硅酸盐细菌絮凝法的应用研究已有很多[5-6]，有些已取得显着成果[7]。运用基因工程技术，在菌体中表达金属结合蛋白分离后，再固定到某些惰性载体表面，可获得高富集容量絮凝剂。
Masaaki Terashima 等[8]利用转基因技术使 E.coli表达麦芽糖结合蛋白（pmal）与人金属硫蛋白（MT）的融合蛋白pmal-Ml并将纯化的 pmal-MT 固定在Chitopeara 树脂上，研究其对 Ca2+和 Ga2+的吸附特性，该固定了融合蛋白的树脂具有较强的稳定性，并且其吸附能力较纯树脂提高十倍以上。 2.3生物吸附法
生物吸附是对于经过一系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附的概括理解, 这些作用包括络合,螯合,离子交换,吸附等。活的微生物和死的微生物对重金属离子都有较大的吸附能力,藻类中的某些种属对于重金属的吸附容量可达400Hg/kg(生物干重),例如甲囊马尾藻(Sargassummatans)。
吸附法分为物理吸附法和离子吸附法两种,前者使用具有高度吸附能力的硅胶、活性碳、多孔玻璃、石英砂和纤维素等,吸附剂将生物细胞吸附到表面上使之固定化。这是一种最古老的方法,操作简单,反应条件温和,载体可反复利用,但结合不牢固,细胞易脱落。后者根据细胞在离解状态下可因静电引力(即离子键合作用)而固着于带有异相电荷的离子交换剂上,如DEAE2纤维素、DEAE2Sephadex,CM2纤维素等。
Green使用藻类去除水的金,Tsezos,Mara2no使用真菌吸附水中的铀,Ferguson和Breuer等利用泥炭藓去除水中的Fe,Al,Pb,Cu,Cd,Zn等金属离子。Barkley利用藻类吸附有机废水中的Cd,Cu等金属离子。MarkSpinti等把泥炭藓固定在多孔的聚合砜基质中成功地应用于去除含Zn,Cd,Mg等金属离子的酸性矿井水中,用聚合砜固定泥炭藓制成的球状小粒机械强度大,化学性能稳定,容易再生,不膨胀不收缩。生物吸附法以其独特的优点近年来在含重金属废水处理领域引起了人们普遍的关注,进行了广泛的研究,取得了可喜的成果。但生物吸附技术还只是处于经验、实验室阶段,在实用化和工业化应用中还存在着诸多问题有待研究解决,还需通过进一步的研究和开发工作完善此项技术。