1  引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，廢水的大量排放，土壤和水源中重金屬積累的加劇，重金屬污染越來越引起人們的關(guān)注，治理和回收重金屬也已成為一個熱點課題。傳統(tǒng)的治理方法有沉淀、離子交換法、電化學法、膜分離技術(shù)等。但這些方法成本高、選擇性低、能耗高，并可能產(chǎn)生二次污染。近年來采用生物吸附法去除廢水中的重金屬國外已有報道，而國內(nèi)較為少見。該法以其原材料來源豐富、成本低、吸附速度快、吸附量大、選擇性好等優(yōu)勢受到越來越多的重視。

生物體借助化學作用吸附金屬離子稱為生物吸附。藻類和微生物菌體對重金屬有很好的吸附作用，并具有成本低、選擇性好、吸附量大、濃度適用范圍廣等眾多優(yōu)點、而且?guī)淼沫h(huán)境污染小，可作為一種廉價吸附劑。

2  藻類吸附重金屬的研究

藻類是一類光合自養(yǎng)生物，對許多重金屬具有良好的生物富集能力，可廣泛應用于改造已經(jīng)被重金屬污染、其他生物難以生存的水域，利用藻類作為生物反應器在工業(yè)污水排放之前進行處理，或用于回收貴重金屬離子，既節(jié)約資源，又避免了環(huán)境污染。J.L. Gardea-Torresdey等研究了近十種的藻類對重金屬鎳的吸收，通過靜態(tài)吸附比較了不同藻類的吸附能力，并對藻類進行了固定化，利用柱子從稀溶液中富集鎳。而且對藻類吸附重金屬的機理進行了探討，認為是由于細胞壁上的陰離子基團與溶液中的鎳發(fā)生化學吸附使得鎳吸附在藻類的表面，并在5分鐘之內(nèi)達到平衡。李志勇等[1]在通過對非活性藻體的研究發(fā)現(xiàn)，細胞壁上的多糖和蛋白質(zhì)是吸附重金屬的主要物質(zhì)。趙玲等[2]對藻體及其含有的多糖進行了研究，實驗結(jié)果論證了李志勇等人的結(jié)論，純多糖也能從溶液中吸附重金屬，能力與藻體相當，從而認為藻細胞對金屬離子的吸附，主要是多糖的吸附作用，多糖與金屬離子的結(jié)合主要是通過多糖的羥基和酰胺基與金屬離子進行絡合作用的。

3  微生物菌體對重金屬的吸附

微生物與重金屬之間相互作用的研究已有數(shù)十年之久。在長期的理論研究和實際應用中，人們發(fā)現(xiàn)：包括真菌在內(nèi)的許多種微生物對一些金屬均具有抗性。并已證明：微生物在自然界對重金屬的遷移轉(zhuǎn)化起著重要的作用。因此，深入研究微生物對重金屬的抗性，不僅能豐富微生物的生理學、生態(tài)學、生物化學及遺傳學的理論，而且在應用生物技術(shù)治理工業(yè)廢物污染、保護人類生存環(huán)境等方面也具有重要的意義。國外學者在20世紀80年代初就開始了微生物對重金屬吸附的研究，大量研究結(jié)果表明，一些微生物如細菌、絲狀真菌、酵母等對金屬有很強的吸附能力。

3.1  絲狀真菌對重金屬的吸附

絲狀真菌對重金屬有很強的吸收能力，有資料表明[3]，將含曲霉、毛霉、青霉以及根霉的絲狀真菌菌絲培育物干燥、磨碎并經(jīng)篩分，使其成為可貯存的生物體，用于處理含Cd、Pb、Ni、Zn的工業(yè)廢水。在pH＝7時，可以除去98%的Pb、97%的Zn、92%的Cd，以及74%的Ni。1kg毛霉和根霉粉末可凈化(pH＝7)含10mg/L鋅的廢水5000L。在鈾的處理過程中，根霉菌(R.arrhizus)對鈾的吸附量可高達200mg／g干重；黃青霉(Penicilltum)不但對鈾有較強的吸附能力，對鉛的吸附能力也不差，而霉菌(A.orchidis)對鉛也有良好的吸附性能，毛霉素目霉菌對金屬吸附能力的范圍較廣，有望成為優(yōu)良的吸附劑。

3.2  酵母對重金屬的吸附

酵母對重金屬的吸附，國內(nèi)有這方面的報道，李明春等[4]利用活性和非活性假絲酵母菌對銅、鎘、鎳的吸附能力進行研究，實驗表明，30min時吸附量已達到總吸附量的90%以上。李峰等[5]在對產(chǎn)朊假絲酵母對銅離子吸附機理研究中發(fā)現(xiàn)細胞壁是酵母吸附重金屬離子的主要部位。細胞壁的蛋白酶酶解實驗證明，對胰蛋白酶不敏感的細胞壁嵌合蛋白是銅離子吸附的主要位點。

3.3  細菌對重金屬的吸附

細菌對重金屬有極強的抗性，可以與重金屬之間發(fā)生反應，在低濃度下，重金屬能促進細菌的發(fā)育和生長。Angela Vecchio和D.H.Nies在研究細菌對重金屬的吸附時發(fā)現(xiàn)細菌的細胞膜和細胞壁上的各種陰離子基團如磷酸根、乙酸根和氨基酸與重金屬發(fā)生交聯(lián)，從而使得細菌能夠吸附重金屬。Angela Vecchio在實驗中發(fā)現(xiàn)Brevibacterium菌體在吸附銅、鉛和鎘的時候，鉛的存在可以抑制菌體對銅和鎘的吸附。劉月英等對細菌R08吸附Pd2＋進行了研究，實驗表明，細菌吸附Pd2＋的最適pH值為3.5，每克菌體可以吸附224.8mg的鈀，透射電鏡觀察顯示，R08死菌體能夠還原Pd2＋成Pd0顆粒。紅外光譜分析表明，細胞壁上的COO-和HPO42-基團可能與Pd2＋的生物吸附有關(guān)。

4 結(jié)語

綜上所述，生物吸附法處理含重金屬的廢水，成本低、效益高、容易管理、不給環(huán)境造成二次污染、有利于生態(tài)環(huán)境的改善。雖然生物化學方法治理污染也有一定的局限性，但由于其顯著優(yōu)點，使得生物化學法的研究和發(fā)展仍有廣闊前景，許多學者通過基因工程、分子生物學等技術(shù)應用，使生物具有更強的吸附、絮凝、修復能力。我們應該充分利用自然界中的微生物與植物的協(xié)同凈化作用，并輔之以物理或化學方法，尋找凈化重金屬的有效途徑。

參考文獻

[6]李志勇,郭祀遠,李琳等.利用藻類去除與回收工業(yè)廢水中的金屬[J].重慶環(huán)境科學.1997,19（6）:27-32.

[7]趙玲,尹平河,Qiming Yu等.海洋赤潮生物原甲藻對重金屬的富集機理[J].環(huán)境科學.2001,22((4):42-45.

[9] 夏立江,華珞,李向東.重金屬污染生物修復機制及研究進展.核農(nóng)學報.1998,12(1):59-64.

11.李明春,姜恒,侯文強等.酵母菌對重金屬離子吸附的研究[J].菌物系統(tǒng).1998,17(4):367-373.

12.李峰,張西平,黃昆等.產(chǎn)朊假絲酵母細胞壁對銅離子吸附機理研究[J].微生物學雜志.2000,20

(1):11-14.

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