1．目的及意义

1、目的及意义

在工业快速发展背景下，越来越多的富含重金属的废水被直接或间接地排放到环境中。根据相关调查，中国超过八成的江河湖海均面临着重金属污染，并且局部水体污染特别严重^[1]。与有机污染物不同，重金属不能被生物所降解，能在生态系统中通过食物链逐层富集，并且很多重金属拥有很强的毒性和致癌性^[2]。因而，排放到环境中的重金属废水造成了严重的环境污染，也危害着人体的健康。

镍是生物所需的微量元素之一，超量则产生毒性。据统计全球每年排放到环境中的镍约为38.1×10⁵t，镍对水和土壤的污染，通过食物链的生物富集作用危害人类健康。加拿大Sudbury对土壤受镍冶炼厂排放的大气污染物影响的统计，土壤镍质量比达23~2149mg/kg；矿冶行业排放的废气，导致芬兰、挪威和俄罗斯北部受到不同程度的污染，苔藓植物体内镍的质量比甚至高达396mg/kg。中国受重金属污染的农田面积在不断增加，土壤污染程度有加重的趋势。镍胁迫可抑制作物体内酶活性及扰乱能量代谢过程，叶片叶绿索含量和过氧化物酶活性显著降低，使作物生长受抑，生物产量下降。人体暴露于镍污染环境中可以产生一系列的健康危害效应，如肺纤维化、心血管疾病、炎症、癌症、神经衰弱症、系统紊乱、降低生育能力、致畸和致突变等。

目前城市生活污水处理已在工艺上取得成熟技术并得到应用，但工业废水特别是含高浓度硫酸盐和重金属离子的废水处理仍是令人困惑的技术难题。但关于硫酸盐还原菌(SRB)的研究有望解决这一类废水的处理问题。

硫酸盐还原菌(SRB)是一类厌氧异养细菌，其生命力很强，广泛存在于土壤、河水、海水等由微生物分解作用造成的厌氧水陆环境中。SRB是一类形态、营养多样化的细菌，以有机物作为生化代谢的能量来源和电子供体，通过异化作用以硫酸盐为电子受体将其还原。利用这一特性，将其广泛应用于含硫酸盐的废水和含重金属离子废水等方面的处理。SRB处理废水作为一项新技术极具潜力。^[3]

硫酸盐还原菌(SRB)在厌氧条件下可以将SO₄^2-还原为H₂S，形成的S^2-与游离重金属形成硫化物沉淀。硫化物溶度积远小于碳酸盐矿物，促进硫化物形成的微生物是生物矿化研究的热点之一。在自然界中长期淹水条件下的农田以及河底沉积物中分布有硫酸盐还原菌。Weber等^[4]研究河滨土壤中Cu、As与S的关系，发现淹水后土壤中出现硫化亚铜颗粒，降低了Cu² 浓度，在这个过程中，As⁵ 还原为As³ 形成硫化砷沉淀。Sitte等^[5]研究铀矿区溪岸不同深度土壤中重金属离子的浓度时发现，SRB活跃的土壤区域孔隙水中金属离子数量较其他深度低。SRB可以在酸性条件下生存，通过不断还原SO₄^2-升高液相pH，同时产生S^2-与金属离子形成沉淀，可以用于AMD(矿山酸性废水)的治理。^[6]Kiran等^[7]进行SRB去除模拟AMD废液中金属离子试验时，通过TEM-EDX(透射电子显微镜及能谱仪)确定细胞内外出现了PbS、CdS、ZnS、CuS和NiS沉淀。Costa等^[8]利用SRB去除AMD废液中SO₄^2-、Fe² 、Cu² 和Zn² 的试验中，4种离子去除率达到90%以上。值得注意的是，硫酸盐还原菌的生长代谢受氧化还原电位影响，可以利用电化学表征反应过程。

目前，微生物治理技术虽然已有少量的中试或商业化应用，^[9,10,11]但大多数是仍处于实验室规模阶段，并且国内对SRB除重金属废水中的镍研究较少。为了探究镍的去除率最高的情况，分离出具有高效除镍能力的单株硫酸盐还原菌，并探究出其生长的最优条件，探究不同pH、温度、硫酸盐浓度等条件下硫酸盐还原菌的生长和降解能力。因此，本课题具有重要的理论意义和实用价值。

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2. 研究的基本内容与方案

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2、基本内容和技术方案

2.1试验材料和方法