厌氧混合培养下Cr(Ⅵ)的微生物还原能力.pdf

厌氧混合培养下 Cr(Ⅵ)的微生物还原能力 李 松，曲 东* （西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100 ） [摘 要] 采用四川和江西水稻土为供试土壤，通过接种土壤微生物的混合培养及土壤悬液培养试验，测定 厌氧培养过程中 Cr （Ⅵ）和Fe(II) 的浓度变化，研究了不同浓度铬酸盐的微生物还原能力及不同铬酸盐浓 度下氧化铁的还原能力。结果表明，2 种试验条件下四川水稻土对 Cr(VI) 的还原能力均大于江西水稻土。 混合培养试验中，水稻土中微生物可直接还原 Cr(VI)，但是还原能力较弱；土壤悬液试验中，高浓度的 Cr （Ⅵ）（250mg/kg）在2种土壤中均可被完全还原，还原效果较混合培养有明显增强，其中添加氧化铁对土 壤中Cr（Ⅵ）的还原有一定的促进作用。异化铁还原过程对铬污染土壤的生物修复将具有重要意义。 [关键词] 微生物铬还原，异化铁还原，水稻土，混合培养 [中图分类号] [文献标识码] A [文章编码] 将Cr(VI)还原为低毒、微溶的Cr(III)是对铬污染环境修复的一个有效过程[1,2] 。土壤中存在某些兼 性和严格厌氧的细菌可以将Cr(VI)作为直接电子受体[3]，或通过特定的细胞色素或酶将Cr(VI)还原 [4,5] 。Camargo[6]等研究了从重铬酸盐污染土壤中分离出的耐铬微生物的特性，报道了它们对Cr(VI) 有较高的抗性，其中一些菌株可以高效还原Cr(VI)，其微生物生长和还原Cr(VI) 的最适温度为30℃， 最佳pH值为7.0[7] ，且土壤中的有机质含量越高，Cr(VI)还原速率越快，对铬的还原强度也越大[8,9] 。 通常的研究方法大多是通过纯培养试验进行，一般不考虑土壤中其他共存组分的影响。然而，在厌 氧水稻土体系中同时存在着诸如硝酸盐还原、硫酸盐还原及Fe(III)还原等氧化还原过程，其与铬还原 [10] 过程是否存在电子受体之间的竞争或产物之间的相互反应，已成为土壤污染修复中的热点问题 。 已有的研究提出，Cr(VI)可被异化铁还原中产生的Fe(II)还原为Cr(III)，同时Fe(II)被重新氧化成 Fe(III) ，从而使系统中存在Cr(III)—Fe(III) 的混合物，铁还原菌能循环利用Fe(III) ，通过连续的生物— 非生物还原反应，加速对Cr(VI) 的还原，铁在Cr(VI)微生物的还原中起到“催化”作用[11,12] 。由此 看出，异化铁还原将可能提供作为厌氧土壤和水中铬解毒的重要方式[13,14]，深入探讨Fe(III)—Cr(VI) 体系的竞争还原机理无疑具有重要的理论和实际意义。本研究拟通过Fe(III)—Cr(VI)体系的混合培养 试验，探讨不同来源的微生物和Fe(III)对Cr(VI)还原的影响，为进一步明确Fe(III)—Cr(VI)体系的竞 争还原机理提供必要的理论依据。 1 材料与方法 1.1 供试土壤 供试的水稻土分别采自四川省邛崃市迥龙镇（用“SC”表示）和江西省安福县竹江乡店上村(用 “JX ”表示) 。土壤样品自然风干，磨细，过 1mm 筛。供试土壤基本理化性状为：有机质 48.9 g/kg 和 23.9 g/kg ，全铁含量 34.2 g/kg 和 19.5 g/kg，无定型铁 3.08 g/kg 和 1.94 g/kg，游离铁 11.7 g/kg 和 6.48 g/kg ，pH 7.34 和 4.84 。 1.2 土壤接种液 将两种供试土壤以 1 ∶9 （w/v ）的土水比于 30℃下淹水 7d 。700r/min 离心 10min，取上层清液 用做接种液。 1.3 实验设计及测定方法 [收稿日期] 2006-02-22 [基金项目] 教育部博士学科点专项科研基金（20020712009）；国家自然科学基金 [作者简介] 李松（1979-），女，天津人，在读硕士，主要