硫酸盐还原菌与硫氧化菌协同调控硫循环固定水体镉污染的机制研究

针对水体镉污染治理难题，研究人员创新性探究了硫酸盐还原菌(SRB)与硫氧化菌(SOB)协同作用下的硫循环机制。研究发现，SRB（Enterobacter quasihormaechei）在厌氧条件下将Cd2+固定为CdS（效率达75%），而SOB（Pseudomonas protegens）通过氧化S2?为SO42?形成底物循环，最终建立双向硫循环的镉稳定化策略，为水体镉污染修复提供新思路。

　　

镉（Cd）作为典型的重金属污染物，对水生生态系统和人类健康构成严重威胁。传统物理化学修复方法存在成本高、易造成二次污染等问题，而微生物介导的生物修复技术因其环境友好性备受关注。尽管硫酸盐还原菌(SRB)通过异化硫酸盐还原(DSR)固定镉的机制已有较多研究，但硫循环系统中SRB与硫氧化菌(SOB)的协同作用机制尚不明确。

中国的研究团队通过系统的实验分析，揭示了SRB（Enterobacter quasihormaechei）和SOB（Pseudomonas protegens）在镉污染修复中的协同作用机制。研究发现，在厌氧条件下，SRB能将Cd²⁺高效转化为CdS，7天内固定效率达75%；而在有氧条件下，SOB通过氧化S^2?和S₂O₃^2?重新生成SO₄^2?，仅导致18%的CdS溶解。更重要的是，研究首次量化了SRB与SOB间的底物交换比例（SO₄^2?:S^2?=2:1，S^2?:SO₄^2?=1.29:1），证实了二者可形成自维持的硫循环系统。该成果发表于《Science of The Total Environment》，为开发基于微生物群落调控的重金属污染修复技术提供了理论依据。

研究采用的主要技术包括：从四川绵阳污水处理厂采集样品分离SRB和SOB；通过生长动力学分析、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜/能谱(SEM/EDS)表征CdS形成；测定硫价态转化和氧化还原电位(Eh)分析硫循环过程。

Isolation, identification, and growth characteristics of E. Quasihormaechei and P. Protegens
研究团队从污水处理厂样品中分离出具有强镉耐受性的E. quasihormaechei（SRB）和P. protegens（SOB）。16S rRNA测序显示，这两种菌株在系统发育树上分别与已知的SRB和SOB聚为一支。

Analysis of bacterial growth characteristics
生长曲线显示E. quasihormaechei在18小时进入对数期，36小时达到最大生长速率，最适pH为7.0-7.5。Cd²⁺浓度超过40 mg/L会显著抑制其生长，但促进其硫酸盐还原活性。

Conclusions
该研究阐明了SRB和SOB通过协调硫循环协同稳定Cd²⁺的机制：SRB在厌氧条件下将Cd²⁺转化为CdS，SOB在有氧条件下将硫化物重新氧化为硫酸盐，二者形成互补的底物循环。这种"SRB提供S^2?-SOB供应SO₄^2?"的协同作用最终使镉以CdS形式稳定存在。研究提出的双向硫循环策略突破了传统单一菌种修复的局限性，为复杂环境条件下的重金属污染治理提供了新思路。