异地多媒体生物浸出技术及本土真菌菌株的功能特性研究：用于污染土壤中铬和锌的修复

《Biodegradation》：Ex-situ multi-media bioleaching and functional characterization of indigenous fungal strains for chromium and zinc remediation in polluted soils

本研究评估了八个从巴基斯坦卡拉奇工业区铬锌污染土壤中分离的本土真菌菌株的生物修复潜力，通过五种营养培养基的体外实验发现，A. niger (K8)在SDB中铬去除率达98.6%，P. notatum (K1)在CDB中锌去除率94.5%。FTIR和SEM分析表明，真菌细胞壁的功能基团及结构适应性对金属结合起关键作用。尽管实验室结果乐观，但需解决pH敏感性、真菌存活及微生物竞争等问题。

　　

摘要

本研究评估了从巴基斯坦卡拉奇Korangi工业园区受铬和锌污染的土壤中分离出的8种本地真菌菌株的生物修复潜力。该地区是一个重要的工业中心，拥有制革厂、金属电镀厂和化工厂，长期以来一直受到未经处理的废水排放造成的重金属污染。为了评估这些本地真菌的修复效率，在受控的离体条件下使用五种营养培养基（马铃薯葡萄糖肉汤（PDB）、Sabouraud葡萄糖肉汤（SDB）、酵母蛋白胨葡萄糖肉汤（YPD）、酵母蛋白胨葡萄糖肉汤（YPG）和Czapek Dox肉汤（CDB）进行了生物浸出实验。每个250毫升的烧瓶中含有100毫升的灭菌培养基、1毫升的孢子悬浮液（约10^8个孢子/毫升）以及1克受污染的土壤。培养条件为32摄氏度、150转/分钟和pH 6.5，持续144小时，并设置未接种的对照组以监测非生物因素导致的金属释放。通过原子吸收光谱法（AAS）测定浸出液中的残留金属浓度。根据离心后并在80摄氏度下烘干得到的干真菌生物量计算其吸附能力（毫克/克）。采用双因素方差分析（two-way ANOVA）并进行Tukey事后检验（p<0.05）来评估培养基组成和真菌菌株对生物浸出效率的影响。在所有分离的菌株中，黑曲霉（Aspergillus niger，K8）在SDB培养基中的铬去除率最高（98.6%），最大吸附量为0.3178毫克/克；而诺氏青霉（Penicillium notatum，K1）在CDB培养基中的锌去除率最高（94.5%），吸附量为0.32毫克/克。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析证实，真菌细胞壁上的羟基、胺基、烯基、硝基和叔醇官能团在金属结合过程中发挥了积极作用。扫描电子显微镜（SEM）图像显示，金属暴露后菌丝发生卷曲和表面变形，反映了其在压力下的结构适应。这些发现表明，本地真菌物种在离体条件下对受污染土壤中的铬和锌具有很高的去除效果。尽管实验室结果令人鼓舞，但未来的现场应用仍需解决pH敏感性、真菌在本地土壤中的存活情况以及与现有微生物群的竞争问题。尽管如此，黑曲霉（A. niger，K8）和诺氏青霉（P. notatum，K1）仍是巴基斯坦金属污染工业场地可持续生物修复和恢复的潜在且环保的候选菌株。