微生物去除重金属污染的实验研究报告
摘要：利用实验室保存的菌株处理含六价铬和二价铜离子的废水，主要考察六价铬和二价铜离子的浓度、培养时间、外加碳源等因素对去除效果的影响，结果表明该菌株在30℃，培养72h对浓度为0.1-0.8mg/L的六价铬有较好的去除效果，而相同条件下该菌对二价铜离子去除效果不明显。
关键词：六价铬、微生物吸附、铜
项目组成员：刘扬、许旭、冯雪梅、李青、吴玮。
指导教师：周本军。
专业年级：环境工程2008级。
所在学院：资源与环境工程学院。
一、实验目的、意义及内容
目的：传统的处理含铬废水的方法，一般处理费用较高且沉淀难以处理，易造成二次污染，尤其在处理浓度小于50mg/L的废水时，用传统的工艺处理效率不高且价格昂贵，而生物吸附在处理低浓度金属溶液时有其独特的优势。
意义：当前人们对微生物去除重金属的研究基本上还处于初级阶段，许多工业废水中含有较多的剧毒重金属离子（如Cr、Cu、Pb），而这些离子去除也比较困难，因此，对微生物去除重金属的实验研究具有重要的现实意义。
本实验研究的主要内容是以下几个方面：
目标菌株对不同浓度的含铬废水进行处理，确定最佳吸附浓度；
研究外加碳源的不同对目标菌株去除六价铬的影响；
研究培养时间的不同对目标菌株去除六价铬的影响；
综合上述三点考虑，进行正交实验，验证实验结果。
二、实验设备、仪器
水浴恒温摇床、分光光度计、电子天平、离心机、锥形瓶、烧杯、玻璃棒、密封纸、比色管、移液管、吸耳球等。
铜标准溶液，二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液，EDTA-柠檬酸铵溶液，氯化铵-氢氧化铵溶液，四氯化碳，磷酸二氢钾，磷酸二氢钾，氯化钠，硫酸氨，硫酸镁，氯化钙，七水硫酸亚铁，苯酚。
三、实验试剂与实验分析方法
丙酮、硫酸（1+1硫酸）、磷酸（1+1磷酸）、铬标准贮备液、铬标准溶液、二苯碳酰二肼、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钠、硫酸铵、硫酸镁、氯化钙、苯酚、菌种。
六价铬的分析方法
采用二苯碳酰二肼分光光度法（GB 7467--87）。
二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法测量铜的含量（HJ485-2009）
五、实验步骤
（一）六价铬标准曲线的绘制
GB 7467—87
（二）培养基的制备
按以下顺序分别称量磷酸二氢钾0.5g、磷酸氢二钾0.5g、氯化钠0.2g、硫酸氨1.0g、硫酸镁0.2g、氯化钙0.2g、苯酚0.6g溶于1L蒸馏水中；
（三）剩余六价铬含量的测定
（1）取出摇床中中的锥形瓶，分别向编号为空白①至⑨和试样①至⑨的18个离心管中倒入适量体积的溶液，于5000rad/min的转速下离心20min；
（2）将离心好的溶液，用移液管分别移取10mL于18个50mL的比色管中，加水稀释至刻线，加入1+1硫酸0.5mL、1+1磷酸0.5mL，摇匀。
加入2mL显色剂溶液，摇匀。
5~10min后，于540nm波长下，用1cm比色皿，以水为参比，测定吸光度；
（3）将测得的空白吸光度与式样的吸光度进行对比，选出最佳去除效率时对应的毫升数。
（四）微生物去除六价铬影响因素研究
主要考察六价铬的浓度、培养时间、外加碳源等因素对去除效果的影响。
2、剩余六价铬含量的测定
测定方法同（二）中剩余六价铬含量的测定方法
六、实验结果与讨论
（一）铬标准曲线的绘制
按（GB 7467--87）绘制铬的标准曲线结果见表一和图一：
表一：铬标准曲线
图一：铬标准曲线
从图一和表一中可以看出铬标准曲相关性为0.9994满足要求。
（二）六价铬浓度对去除效果的影响
（1）配置培养基，分别倒到18个锥形瓶中，每个锥形瓶中溶液的量为150mL，分别编号为试样①至试样⑨、空白①至空白⑨；
（2）分别向试样①至⑨中加入0.1mL、0.2mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL、0.7 mL、0.8 mL、0.9 mL铬标准贮备液和1 mL的菌液，而空白①至⑨中只分别加入0.1mL、0.2mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL、0.7 mL、0.8 mL、0.9 mL铬标准贮备液，并将锥形瓶分别密封，置于水浴恒温摇床中震荡三天，其温度设置为30℃，转速为150rad/min。
结果见表2：
表2：六价铬浓度对去除效果
表2中可以看出目标菌株对不同浓度的六价铬均有较好的去除效果，尤其是对0.8（mg/L）六价铬的去除效果可以达到85.5%。
（三）培养时间的六价铬去除效果的影响
取6个锥形瓶，编号空白①~③，试样①~③，分别向其中倒入150mL的溶液，且向试样①~③中加入六价铬最佳吸附效果时对应的毫升数和1mL的菌液，而向空白①~③中只加入与试样中相同含量的铬溶液，密封后，置于水浴恒温摇床中，空白①和试样①培养一天，空白②和试样②培养两天，空白③和试样③培养四天，其温度设置为30℃，转速为140rad/min。
结果见表3：
表3：培养时间的六价铬去除效果的影响
从表三中可以看出培养的第一天，去除率只有55.%，而第二天达到89.6%，第三天趋于稳定达到85..5%，第四天开始下降只有28.5%，可能的原因是微生物已经消耗完营养开始死亡。
（四）外加碳源对六价铬去除效果的影响影
配制三份1L培养液，编号（1）、（2）、（3），且向（1）至（3）号烧杯中加入0.2g、0.4g、0.8g苯酚；取6个锥形瓶分别编号为空白①~③，试样①~③，分别向空白①和试样①中倒入烧杯（1）中的溶液150mL，向空白②和试样②中倒入烧杯（2）中的溶液150mL，分别向空白③和试样③中倒入烧杯（3）中的溶液150mL，且向试样①~③中加入六价铬最佳吸附效果时对应的毫升数和1mL的菌液，而向空白①~③中只加入与试样中相同含量的铬溶液，密封后，置于水浴恒温摇床中震荡三天，其温度设置为30℃，转速为140rad/min。
结果见表4：
表4：外加碳源对六价铬去除效果的影响
从表中可以看出，外加碳源对对六价铬去除效果影响较大，在0.2-0.8g/L范围内，菌株可以很好地去除六价铬，而超过1g/L后，去除效果明显下降，可能是菌株生长受高浓度碳源抑制导致。
（五）三因素对六价铬去除效果的影响正交试验
取18个锥形瓶分别编号为空白①~⑨，试样①~⑨，分别向空白①②③和试样①②③中倒入烧杯（1）中的溶液150mL，向空白④⑤⑥和试样④⑤⑥中倒入烧杯（2）中的溶液150mL，分别向空白⑦⑧⑨和试样⑦⑧⑨中倒入烧杯（3）中的溶液150mL，且向试样①②③中加入0.4mL 的铬标准贮备液和1mL的菌液，而向空白①②③中只加入0.4mL的铬标准贮备液，密封；向试样④⑤⑥中加入0.6mL的铬标准贮备液和1mL的菌液，向空白④⑤⑥只加入0.6mL的铬标准贮备液，密封；向试样⑦⑧⑨中加入0.8mL的铬标准贮备液和1mL的菌液，而向空白⑦⑧⑨只加入0.6mL的铬标准贮备液，密封；将其置于水浴恒温摇床中，空白①④⑦和试样①④⑦培养
两天，空白②⑤⑧和试样②⑤⑧培养三天，空白③⑥⑨和试样③⑥⑨培养四天，其温度设置为30℃，转速为140rad/min 。
结果见表5。
表5：三因素对六价铬去除效果的影响正交表
从表中可以看出，六价铬的浓度、培养时间、外加碳源三因素对去除效果的影响，当六价铬的浓度为0.4 mg/L ，外加碳源苯酚含量为0.2 g/L ，培养4天，六价铬去除效果的为90.9%。
（六）目标菌株去除二价铜的实验研究 a.标准曲线的数据：
铜含量（ug ） 0.00 1.00
2.50 5.00 10.0 吸光度 0.071 0.084 0.109 0.135 0.216
图2 二价铜标准曲线的数据
标准曲线的数据和图2表明，测二价铜的标准曲线的相关性为0.9958，满足要求。
b ． 二价铜的浓度对去除效果的影响
将配制好的培养基倒入已编号的1-6号锥形瓶中，每个锥形瓶倒入培养基150ml 。
分别往2-6号锥形瓶中分别加入0.00ml ，0.75ml ，1.50ml ，2.25ml ，3.00ml 铜标准溶液和1ml 菌种。
用封口膜将锥形瓶封好，系牢。
将六个锥形瓶放入摇床中震荡三天，温度设为30℃，转速为140rad ／
min。
.拿出锥形瓶，用二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法测量每个锥形瓶中铜的剩余含量。
结果见表6：
表6.二价铜的浓度对去除效果的影响
铜浓度ABS S.D R.S.D% 浓度ug/ml
0 0.0036 0.0005 13.41 0.0408
0.5 0.0261 0.0001 0.4144 0.403
1 0.0651 0.0003 0.4581 1.0308
1.5 0.1065 0.0005 0.4988 1.6385
2 0.1187 0.000
3 0.2578 1.894
从表中可以看出二价铜的浓度在0-2mg/l范围变化时，目标菌株对其去除效果不明显。
七．研究结论
（一）目标菌株在30℃，培养72h对浓度为0.1-0.8mg/L的六价铬有较好的去除效果，当六价铬的浓度为0.4 mg/L，外加碳源苯酚含量为0.2 g/L，培养4天，六价铬去除效果的为90.9%。
（二）目标菌株在30℃，培养72h对浓度为0-2mg/l二价铜去除效果不明显。