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钼（Mo）开采冶炼致环境 Mo 污染加剧，威胁生态与人体健康。研究人员从钼污染尾矿先锋植物根际土中筛选出 MoTB 2 和 MoTB 79 菌株，它们在高 Mo (Ⅵ) 下生长良好且能高效除钼，为钼污染土壤修复提供新思路。
在地球的生态环境中，钼（Molybdenum，Mo）有着独特的 “身份”。它既是动植物和人类生长不可或缺的微量元素，也是我国在化工、航天等众多关键领域广泛应用的重要战略资源。我国钼矿资源储量丰富，年产量和消费量都位居世界前列。然而，这份 “富足” 却带来了意想不到的麻烦。
随着钼矿开采行业的快速扩张，大量的钼在局部土壤中不断积累。钼矿开采活动产生的众多副产品，更是让钼向土壤环境释放的风险大大增加。在一些矿区周边，土壤中的钼浓度高得惊人，能达到正常土壤背景值的上百倍。过量的钼积累就像一颗隐藏的 “生态炸弹”，不仅严重破坏了自然生态系统的平衡，还悄无声息地通过食物链潜入人体，威胁着人们的健康。据研究发现，过量摄入钼（Ⅵ）会干扰人体的酶活性，引发痛风、心血管疾病，甚至可能诱发癌症。
面对这一严峻的环境问题，科学家们积极寻找有效的解决办法。微生物修复技术因其环保、经济的优势，成为了众人瞩目的焦点。微生物就像一群隐藏在微观世界的 “小卫士”，能够通过自身独特的代谢方式，对土壤中的重金属污染物进行分解、转化或者固定。此前，科研人员在筛选钼（Ⅵ）还原细菌方面已经取得了一些进展，发现了不少具有潜力的菌株。但对于这些菌株在真实钼污染生态系统，尤其是矿区那种复杂、营养匮乏环境中的适应机制，仍知之甚少。
为了填补这一知识空白，来自国内研究机构的科研人员聚焦典型钼污染矿区，开启了一项极具意义的研究。他们将分离技术和基因组分析相结合，从钼矿尾矿先锋植物的根际土壤中，定向筛选出了两种新型的钼还原功能微生物菌株 ——MoTB 2 和 MoTB 79。随后，对这两种菌株的最佳生长条件、钼还原能力进行了评估，并借助透射电子显微镜 - 能量色散 X 射线光谱仪（TEM - EDX）、X 射线光电子能谱仪（XPS）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）等先进技术，深入探索了其钼还原的潜在机制。该研究成果发表在《Environmental Pollution》上，为钼污染土壤原位生物固定技术的开发提供了关键的理论基础和微生物资源，有望成为修复钼污染土壤的 “秘密武器”。
在研究过程中，科研人员主要采用了以下关键技术方法：从河南洛阳栾川县某钼矿尾矿库采集土壤和植物样本，对样本中的钼含量进行测定。然后，从尾矿先锋植物根际土壤中分离并纯化出钼耐受菌株。通过多种分析技术，如 FTIR 用于确定细胞外吸附钼（Ⅵ）的关键功能基团，TEM - EDX 用于证实细胞内的生物积累，XPS 用于量化钼的价态变化，X 射线吸收近边结构光谱（XANES）用于研究土壤修复实验中钼的形态转化，以此全面探究菌株对钼的耐受和还原机制。
菌株的分离与钼含量测定
研究人员选取河南洛阳栾川县的钼矿尾矿库作为采样点。这里的钼矿开采历史近 70 年，世界第三的钼储量使得周边土壤和植物中积累了大量钼。研究人员根据优势作物采集了 6 份土壤样本，经检测，土壤样本中总钼浓度在 46.29 - 139.65mg/kg-1 ，有效钼浓度在 8.94 - 19.49mg/kg-1 ，植物样本中钼浓度在 21.27 - 128.72mg/kg-1 ，这一系列数据充分表明该区域受到了严重的钼污染。从 6 种先锋植物的根际土壤中，研究人员成功分离并纯化出 142 株钼耐受细菌菌株（MoTB 1 至 MoTB 142），为后续研究奠定了基础。
菌株的钼耐受性与生长特性
科研人员对 MoTB 2 和 MoTB 79 进行了深入研究，发现它们在高浓度钼（Ⅵ）（6000mg/L-1 ）的环境下，依然能保持良好的生长态势，与在无钼环境中的生长情况相当。进一步实验表明，这两种菌株在 pH 值为 5.0、温度为 30°C 时生长最为适宜。这一发现意味着在特定的环境条件下，这些菌株能够更好地发挥作用，为后续在实际环境中的应用提供了重要的参考依据。
菌株的钼去除能力与转化机制
在含有 5.0mmol/L-1 磷酸盐和 60.0mmol/L-1 钼酸盐的条件下，MoTB 2 和 MoTB 79 展现出了显著的钼（Ⅵ）去除能力，在 24 小时内能够去除 14.8% - 22.5% 的钼（Ⅵ），并且将其生物转化为钼酸盐。通过多种技术手段的综合分析，研究人员揭开了其中的奥秘。FTIR 光谱分析发现，磷酸盐基团、酰胺键、C - O - C 和 - CH 基团是细胞外吸附钼（Ⅵ）的关键功能基团；TEM - EDX 证实了细胞内存在生物积累现象；XPS 定量分析则显示，有毒的钼（Ⅵ）发生了价态转变，79.8% - 86.3% 的钼（Ⅵ）被还原为毒性较低的钼（Ⅳ）（23.4% - 39.7%）和钼（Ⅴ）（40.1% - 63.0%）。这些结果清晰地揭示了菌株去除钼的内在机制，为理解微生物与钼的相互作用提供了关键线索。
土壤修复实验效果
为了将实验室的研究成果与实际环境应用相结合，科研人员开展了土壤修复实验。利用 XANES 技术分析发现，MoTB 2 和 MoTB 79 能够将土壤中 11.8% - 19.6% 的可移动钼（Ⅵ）转化为固定态的钼（0）和钼（Ⅳ），有效地降低了钼的生物有效性，实现了对钼的钝化。此外，这两种菌株还具备溶解磷酸盐和钾的能力，这意味着它们不仅能够修复钼污染，还在土壤的养分循环中发挥着积极作用，为改善土壤质量提供了双重保障。
研究结论与讨论
本研究成功从钼污染尾矿先锋植物根际土壤中分离出两种高效钼还原菌株 MoTB 2（粘质沙雷氏菌，Serratia ficaria）和 MoTB 79（解淀粉芽孢杆菌，Bacillus amyloliquefaciens），系统地揭示了它们的多种修复机制。这两种菌株在极端钼（Ⅵ）胁迫下（6000mg/L-1 ）仍能顽强生长，在最佳条件下（pH 7.0，30°C）24 小时内钼去除率可达 14.8% - 22.5%。通过多尺度表征，明确了其吸附、生物积累、多价态还原以及增强土壤肥力的三重修复机制。
该研究成果意义重大。在理论层面，深入解析了钼还原菌株的修复机制，丰富了微生物与重金属相互作用的知识体系。在实际应用方面，为钼污染土壤的原位生物修复提供了极具潜力的微生物资源，有望推动相关修复技术的发展，为解决钼污染这一环境难题开辟新的道路。同时，研究中发现菌株在养分循环中的作用，也为改善污染土壤的综合质量提供了新的思路，让人们在治理污染的同时，能够更好地兼顾土壤生态系统的健康与可持续发展。
