常用于土壤重金属修复的菌株有菌根菌、假单胞菌、光合细菌、芽孢杆菌、酵母菌等,其中芽孢杆菌(Bacillus)因具有较高的环境兼容性,且对重金属Cd具有较好的吸附效果,在土壤重金属Cd污染修复上具有较大的研究价值。本文就其应用及作用机制进行总结,以期为芽孢杆菌用于重金属污染修复提供理论依据。大多数芽孢杆菌属为革兰氏阳性菌,在缺乏营养或不良环境时能产生芽孢。常见用于土壤修复剂的芽孢杆菌有枯草芽孢杆菌(Bacillus. subtilis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)、蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、地衣芽孢杆菌(Baclicus lincheniformis)等。许多研究发现芽孢杆菌对重金属离子吸附效果明显。表2是几种芽孢杆菌对重金属Cd2+的吸附水平,从表2可以看出,芽孢杆菌对水相中重金属Cd的吸附率比较高,可将其应用到重金属废水、重金属污染土壤的修复中。
也许会有人说,很多案例表明使用芽孢杆菌后没有起到文中提到的降低COD的效果,反而会造成缺氧泛塘的现象。使用芽孢杆菌造成池塘缺氧主要包括以下三种情况:最常见的是养殖池塘有机物含量过多,健康藻类含量低,不管此时是否使用芽孢杆菌,都容易发生缺氧,此时应该开启增氧机,使用化学增氧类底质改良剂,提高养殖池塘溶氧量,降低缺氧风险。
微生物通过各种代谢活动产生多种低分子量的有机酸(如甲酸、乙酸、丙酸、柠檬酸等),能影响土壤中重金属沉淀-溶解平衡,从而改变重金属在土壤中存在形态的分布。杨卓等利用反向高效液相色谱测定巨大芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌发酵液中的有机酸成分,发现在发酵过程中巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌能产生柠草酸、檬酸、苹果酸等有机酸,而这些有机酸能改变土壤Cd存在形态,提高土壤中Cd的生物有效性。芽孢杆菌通过代谢活动产生的有机酸能活化土壤重金属Cd,影响植物对Cd的吸收,可用于微生物强化植物修复土壤重金属Cd污染的研究。