含铬污水的生物修复技术研究现状及展望

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0536

摘要/Abstract

摘要：

六价铬被广泛应用于工业生产。含铬污水排入环境，在污染周边水源和土壤的同时，还可通过生物富集和生物放大作用威胁人类健康，因此高效处理含铬污水是世界环境科学领域亟待解决的问题。传统的铬修复技术一般采用物理化学处理方法，但其具有处理程序复杂、成本较高、效率低、容易导致二次污染等缺点。生物修复技术则利用植物、动物和微生物，通过吸收、降解、转化等途径减少污水中的铬，具有经济、无二次污染、修复效率高、过程安全等优点，因此被认为是处理含铬污水的资源节约型、环境友好型技术。就微生物还原，微生物吸附，植物、纳米材料与微生物联用等现有处理含铬污水的生物修复技术的作用机制、反应机理及优缺点进行了归纳总结，揭示其应用潜力，并对其未来的发展趋势进行展望。

关键词: 含铬污水, 生物还原, 生物吸附

Abstract:

Hexavalent chromium is commonly used in industrial manufacturing. The outflow of chromium-containing wastewater into the environment not only pollutes the surrounding water source and soil but also endangers human health through bioaccumulation and biomagnification. Therefore，the efficient treatment of chromium-containing wastewater has emerged as a critical issue in environmental science around the world. Traditional chromium remediation technology is physical and chemical treatment method，but it has drawbacks such as a complex treatment procedure，high cost，limited efficiency，and the potential for secondary contamination. Bioremediation technology uses plants，animals and microorganisms to reduce chromium in sewage through absorption，degradation and transformation. Because of the benefits of economy，no secondary pollution，high restoration efficiency，and process safety，it is regarded as a resource-saving and environmentally sustainable technology for dealing with chromium-contained wastewater. In present work，the mechanism，reaction theory，advantages and drawbacks of current bioremediation technology for hexavalent chromium pollution，such as microbial reduction，microbial adsorption，phyto-microbial remediation，and nano-microbial remediation were summarized. Its implementation potential and future development pattern was prospected.

Key words: chromium-containing wastewater, bioreduction, biosorption

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I7/1

图/表 1

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物种	微生物名称	修复机制	修复能力	温度/℃	pH	其他	参考文献
细菌	大肠杆菌（Escherichia）	还原、吸附	可还原小于400 mmol/L的Cr（Ⅵ）	35	5	主要通过ChrR和YieF还原Cr（Ⅵ）	〔7〕
	普罗维登斯菌（Providencia）	还原	100%还原100~300 mg/L的Cr（Ⅵ）	37	7	还可耐受镍、锌、汞、铅、钴等	〔8〕
	布鲁氏菌（Brucella）	还原	还原94.1% 100 mg/L的Cr（Ⅵ）	37	7	还可耐受镍、锌、汞、铅、钴等	〔9〕
	节杆菌（Arthrobacter）	还原、吸附	24 h可去除88.6% 100 mg/L的Cr（Ⅵ）	28	4	最佳接种量为5 g/L	〔10〕
	芽孢杆菌（Bacillus）	还原	48 h可还原90% 200 mg/L的Cr（Ⅵ）	37	7.5	可耐受镉、铜、钼、镍、铅等金属	〔11〕
	纤维素微菌（Cellulosimicrobium funkei）	还原、吸附	120 h内100%还原200 μg/L的Cr（Ⅵ）	35	7	可耐受0~2%的NaCl；细菌还原产物对斑马鱼的毒性作用较小	〔12〕
真菌	青霉菌（Penicillium）	还原、吸附	2 d内去除89.1% 164.6 mg/L的Cr（Ⅵ）	30	3.6	pH先升高到4.2再降低至2.9	〔13〕
	黄曲霉菌（Aspergillus flavus）	还原、吸附	72 h内100%还原100 mg/L的Cr（Ⅵ） 72 h内对250 mg/L的Cr（Ⅵ）吸附量达7.51 mg/g	30	5.1	最高可耐受500 mg/L Cr（Ⅵ）；对250 mg/L Cr（Ⅵ）内化量达6.17 mg/g	〔14〕
	拟青霉菌（Arthrobacter viscosus）	还原、吸附	7 d可去除96% 50 mg/L的 Cr（Ⅵ）	28	4	最佳接种量为38 mg/L	〔15〕
酵母	南极酵母隐球菌（Cryptococcus laurentii）	吸附	可100%去除10 mg/L 的Cr（Ⅵ）	22	5	pH先升高到5.3再降低至2.5；还可吸附汞、镍、铅等其他重金属	〔16〕
酵母	假丝酵母（Candida）	吸附	2 h内可100%去除20 mg/L的 Cr（Ⅵ）	30	2	最佳接种量为3.60 g/L	〔17〕
藻类	小球藻（Chlorella）	吸附	48 h可去除50.24% 27.48 mg/L的 Cr（Ⅵ）	28	3	最佳接种量为1×10⁶细胞/株	〔18〕
藻类	绿藻门（Chlorophyta）	吸附	90 min可吸附96.81% 150 mg/L的 Cr（Ⅵ）	30	1	最佳接种量为6.0 g/L	〔19〕

物种	微生物名称	修复机制	修复能力	温度/℃	pH	其他	参考文献
细菌	大肠杆菌（Escherichia）	还原、吸附	可还原小于400 mmol/L的Cr（Ⅵ）	35	5	主要通过ChrR和YieF还原Cr（Ⅵ）	〔7〕
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	节杆菌（Arthrobacter）	还原、吸附	24 h可去除88.6% 100 mg/L的Cr（Ⅵ）	28	4	最佳接种量为5 g/L	〔10〕
	芽孢杆菌（Bacillus）	还原	48 h可还原90% 200 mg/L的Cr（Ⅵ）	37	7.5	可耐受镉、铜、钼、镍、铅等金属	〔11〕
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真菌	青霉菌（Penicillium）	还原、吸附	2 d内去除89.1% 164.6 mg/L的Cr（Ⅵ）	30	3.6	pH先升高到4.2再降低至2.9	〔13〕
	黄曲霉菌（Aspergillus flavus）	还原、吸附	72 h内100%还原100 mg/L的Cr（Ⅵ） 72 h内对250 mg/L的Cr（Ⅵ）吸附量达7.51 mg/g	30	5.1	最高可耐受500 mg/L Cr（Ⅵ）；对250 mg/L Cr（Ⅵ）内化量达6.17 mg/g	〔14〕
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酵母	南极酵母隐球菌（Cryptococcus laurentii）	吸附	可100%去除10 mg/L 的Cr（Ⅵ）	22	5	pH先升高到5.3再降低至2.5；还可吸附汞、镍、铅等其他重金属	〔16〕
酵母	假丝酵母（Candida）	吸附	2 h内可100%去除20 mg/L的 Cr（Ⅵ）	30	2	最佳接种量为3.60 g/L	〔17〕
藻类	小球藻（Chlorella）	吸附	48 h可去除50.24% 27.48 mg/L的 Cr（Ⅵ）	28	3	最佳接种量为1×10⁶细胞/株	〔18〕
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