啤酒厂污泥中Heyndrickxia oleronia菌株EPHOS1产胞外多糖及其在重金属污染生态系统强化生物修复中的应用

为解决重金属污染环境修复难题，研究人员从啤酒厂废水污泥中分离出Heyndrickxia oleronia EPHOS1菌株，系统研究其胞外多糖(EPS)对Pb2+、Cd2+、Cr6+和Cu2+的生物吸附特性。结果表明该EPS在单金属体系中吸附效率达79.6%（Pb2+），其功能基团与金属离子特异性结合，吸附过程符合Langmuir等温模型。该研究为开发新型生物修复材料提供了重要依据。

　　

随着工业活动加剧，重金属污染已成为全球性环境危机。在尼日利亚等发展中国家，石油泄漏和非法采矿导致水体中铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)和铜(Cu)等重金属严重超标，这些金属即使在微量浓度下也会通过食物链累积，威胁生态系统和公共健康。传统物理化学处理方法存在成本高、易产生二次污染等缺陷，而利用微生物胞外多糖(EPS)的生物吸附技术因其环境友好、高效廉价等特点展现出巨大潜力。然而，现有研究尚未涉及Heyndrickxia oleronia这一特殊菌种的EPS生产及其重金属修复潜力。

研究人员从啤酒厂废水污泥这一特殊生境中分离获得Heyndrickxia oleronia EPHOS1菌株，发现其具有高产EPS的特性。通过乙醇沉淀法提取EPS，采用酚硫酸法和BCA法分别测定碳水化合物和蛋白质含量，利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)鉴定功能基团。在单金属和多金属体系中进行批量吸附实验，系统考察初始浓度、pH值、接触时间等参数对Pb²⁺、Cd²⁺、Cr⁶⁺和Cu²⁺吸附的影响，并通过Langmuir和Freundlich等温模型解析吸附机制。

3.1 EPS产量与组成
菌株在27°C培养48小时后EPS产量达0.46 g/100mL，碳水化合物含量显著高于蛋白质（68.50% vs 13.52%），这种高糖特性与啤酒厂污泥的有机碳富集环境相关。

3.2 功能基团特征
FT-IR分析揭示EPS含有羟基(OH)、胺基(N-H)、亚甲基(C-H)、羰基(C=O)等关键基团，其中带负电的OH和C=O可通过静电作用捕获金属阳离子，为后续吸附提供结构基础。

3.3 重金属吸附性能
在优化条件下（5mg/L初始浓度、2g/L EPS、pH 6.0-6.5、40°C、160rpm），Pb²⁺吸附效率最高（单金属体系79.6%），Cr⁶⁺最低（41.3%）。多金属体系中Cd²⁺表现出强竞争吸附能力，这与金属离子共价指数（Pb²⁺(6.41)>Cu²⁺(4.87)）的排序一致。

3.4-3.9 参数优化
吸附效率随接触时间延长而提高，80分钟达到平衡；中性pH条件最有利吸附；提高搅拌速度至160rpm可促进EPS与金属离子的接触效率。

3.10 吸附等温模型
Langmuir模型(R²>0.99)较Freundlich模型更能准确描述吸附过程，表明EPS表面形成单分子层吸附，其中Pb²⁺最大吸附容量达48.08mg/g。

该研究首次报道Heyndrickxia oleronia EPHOS1的EPS生产及其重金属修复潜力，其高效吸附特性主要源于丰富的碳水化合物和多样化的功能基团。相较于化学修复方法，这种生物吸附技术具有成本低、环境兼容性好等优势，特别适用于发展中国家重金属污染水体的修复。未来研究可进一步探索EPS的化学修饰和固定化应用，以提升其在复杂环境中的稳定性和吸附选择性。