177 / 2023-10-25 16:15:14

微生物-腐殖酸-蛭石-海藻酸盐固定化生物复合材料强化Cr(VI)污染土壤修复与安全利用的策略研究

Cr(VI)还原菌；,固定化生物复合材料；,全基因组；,腐殖酸；,蛭石；,土壤微生态

生物还原是一种六价铬（Cr(VI)）污染土壤原位修复的有效方法，但进一步强化手段仍然是迫切需要的。本研究通过腐植酸（HA）、蛭石（VE）与海藻酸钠（SA）相结合包埋固定化一株高效铬还原菌芽孢杆菌CRB-7（Bacillus sp. CRB-7）成功合成了一种新型固定化生物复合材料（B-HA-VE-SA）。开展了固定化菌株CRB-7修复Cr(VI)污染土壤研究，从菌株CRB-7全基因组分析、土壤Cr(VI)解毒效应、土壤微生态响应以及后续作物生长验证等角度综合解析固定化生物复合材料B-HA-VE-SA对Cr(VI)污染土壤的修复效应和强化机制。基因组功能注释与分析发现菌株CRB-7基因组中存在多种有助于Cr(VI)耐受性、Cr(VI)还原以及其他金属抗性方面的基因。结果表明，与对照和游离CRB-7处理相比，包埋固定化的CRB-7生物复合材料对土壤中Cr(VI)的去除效果更佳。特别是B-HA-VE-SA主要以载体效应、养分持续释放以及电子穿梭效应等多种机制强化了生物修复过程，达到了最高的Cr(VI)去除效率（96.18%）和残渣态铬占比（49.04%）。此外，CRB-7和固定化剂（HA、VE和SA）的协同作用显著改善了土壤微生态（土壤酶活性、微生物数量和多样性），促进了微生物群落组成和功能途径的演化。最后，油菜盆栽实验验证了游离和固定化的CRB-7具有促进植物生长（出苗率和生物量分别提高12.00-18.00%和43.82-69.00%）以及减少铬累积的效果（根部和地上部位分别降低19.47-91.09%和29.11-89.80%）。综上所述，这些发现强调了B-HA-VE-SA在同时高效修复、改善微生态环境以及保障安全利用Cr(VI)污染土壤方面的优越性。