近日，西安工程大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院武占省教授團(tuán)隊(duì)在微生物對(duì)環(huán)境重金屬修復(fù)效應(yīng)研究方面取得新進(jìn)展，發(fā)表論文““Bioreduction of hexavalent chromium via Bacillus subtilis SL-44 enhanced by humic acid: An effective strategy for detoxifification and immobilization of chromium，Science of the Total Environment， 2023, 888, 25164246，（環(huán)境科學(xué)頂刊、SCI一區(qū)、IF=10.753）。該論文第一作者為西安工程大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生李濤，通訊作者為武占省教授，西安工程大學(xué)為第一單位。
鉻(Cr)被列為重金屬污染“五毒”之一，在環(huán)境中通常以六價(jià)鉻[Cr(VI)]和三價(jià)鉻[Cr(III)]的形式存在。Cr(VI)由于其更高的毒性和遷移率，對(duì)人類身體健康和作物生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)造成很大危害。在我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)過(guò)程中，迫切需要將Cr(VI)還原為Cr(III)以減少鉻的遷移率，為農(nóng)產(chǎn)品安全和國(guó)民健康提供保障。
枯草芽孢桿菌具有優(yōu)良的抗逆性，其不僅可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)、抑制土壤病菌生長(zhǎng)，還可以改善土壤結(jié)構(gòu)，還常被用作修復(fù)劑來(lái)降低水和土壤中重金屬的移動(dòng)性和植物有效性。但由于Cr(VI)對(duì)微生物生理活性、遺傳物質(zhì)穩(wěn)定性的危害，需要對(duì)細(xì)菌加入特定的保護(hù)劑。腐殖酸作為一種生物相容性良好的多官能團(tuán)有機(jī)大分子，其可以作為微生物保護(hù)劑和重金屬離子螯合劑。因此，為了解析腐殖酸保護(hù)劑在枯草芽孢桿菌SL-44還原鉻過(guò)程中所扮演的角色，本研究通過(guò)經(jīng)驗(yàn)擬一階動(dòng)力學(xué)、對(duì)數(shù)變換的紫外-可見(jiàn)差分吸收光譜、激發(fā)發(fā)射熒光光譜耦合平行因子分析兩種腐殖酸（AL-HA和MA-HA）對(duì)Cr(VI)的非生物還原、金屬絡(luò)合容量。闡明了MA-HA展示出較高的還原速率常數(shù)和絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)，MA-HA更高的電子交換容量（EEC）可以增強(qiáng)細(xì)菌-腐殖酸復(fù)合物（SL-MA）的電容并降低電化學(xué)阻抗，以推動(dòng)中價(jià)態(tài)Cr(V)的生成并增強(qiáng)Cr(VI)還原率。揭示了MA-HA可緩解Cr(VI)對(duì)SL-44的生理毒性，展示出細(xì)菌胞外分泌物中谷胱甘肽含量的顯著降低以及涉及氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、谷氨酸代謝、多羥基丁酸（PHB）水解相關(guān)基因的下調(diào)。腐殖酸協(xié)同枯草芽孢桿菌劑應(yīng)用能使白菜中鉻富集量顯著降低71.0%。
本研究制備的細(xì)菌-腐殖酸復(fù)合物是一種綠色、性能優(yōu)良的Cr還原劑，其不僅可以增強(qiáng)Cr(VI)還原率并降低Cr(VI)對(duì)細(xì)菌的生理毒性，還可以在修復(fù)Cr污染土壤中有效降低Cr生物有效性和生物轉(zhuǎn)移富集，減弱Cr污染對(duì)人類健康的威脅。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、西安市科技局農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目、秦創(chuàng)原陜西省“科學(xué)家+工程師”隊(duì)伍項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S004896972302867X
