埃塞俄比亚Bishoftu和Modjo工业废水重金属污染的生物修复策略：基于特定细菌的筛选与机制研究

推荐：针对埃塞俄比亚Bishoftu和Modjo工业区重金属(HM)污染问题，研究人员通过筛选耐重金属细菌(HMRBIs)，结合MALDI-TOF-MS和16S rRNA分析，鉴定出Aeromonas hydrophila、Pseudomonas putida等高效菌株，其对Cd、Zn、Cu、Cr的降解率达60.49-70.04%。该研究为发展中国家工业污染治理提供了低成本、可持续的生物修复方案。

　　

埃塞俄比亚近年来工业化进程加速，但伴随而来的重金属污染严重威胁生态环境和公众健康。Bishoftu和Modjo作为重点工业区，其废水中的钴(Co)、镉(Cd)、铬(Cr)等重金属浓度远超WHO/FAO标准，通过土壤-水体-食物链传递，可能导致生物蓄积和慢性中毒。传统物理化学修复方法成本高昂且易产生二次污染，而微生物修复因其环境友好特性成为研究热点，但埃塞俄比亚本土高效菌株资源尚未系统开发。

为应对这一挑战，Duguma Dibbisa Itana团队在《Egyptian Journal of Aquatic Research》发表研究，首次系统评估了埃塞俄比亚工业区重金属污染现状，并筛选出具有应用潜力的本土修复菌株。研究采用原子吸收光谱法(AAS)定量分析土壤/废水样本中的重金属含量，通过MALDI-TOF-MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）和16S rRNA测序鉴定菌株，结合傅里叶变换红外光谱(FT-IR)解析细菌与重金属的相互作用机制。

土壤和废水样本采集与HM分析

从Bishoftu东部工业区(BEIZ)和Modjo制革厂采集12份样本，检测显示土壤中Co(0.135-0.245 mg/kg)超标24倍，制革废水Cr浓度最高达4.33 mg/kg。DTPA提取法结合HNO₃-HClO₄消解揭示Cd、Ni等均超过安全阈值，证实工业排放是主要污染源。

HM抗性菌株分离与表征

从污染样本中分离出20株细菌，75%为革兰氏阴性菌。MALDI-TOF-MS鉴定优势菌属为Pseudomonas putida（47.06%），其中Aeromonas hydrophila-HMRBI-12对Cd/Zn的去除率分别达65.02%和70.04%，Exiguobacterium aurantiacum-HMRBI-7对Cu/Cr降解率为65.13%/65.03%。16S rRNA分析将未明确菌株HMRBI-1归类为Paraclostridium benzoelyticum，其Co降解能力达60.49%。

生物降解效率与机制

在300 μg/mL HM浓度下，FT-IR显示细菌细胞壁的羧基(-COOH)和羟基(-OH)是主要结合位点。优化实验表明葡萄糖为最佳碳源，pH 6.5-7.5、30-35°C条件下菌株生物量最高。Aeromonas hydrophila通过胞内外生物吸附机制实现Cd特异性富集，而Pseudomonas spp.则表现出广谱HM耐受性。

讨论与意义

该研究首次证实埃塞俄比亚工业区本土微生物群的HM修复潜力，其降解效率优于既往报道的Bacillus licheniformis（50.65% Cr去除率）和Pseudomonas fluorescens（84%）。研究成果为开发低成本生物修复制剂提供了菌种资源，尤其适用于缺乏先进处理设施的发展中国家。未来需通过田间试验验证菌株在实际污染场地的稳定性，并探索其与植物联合修复的协同效应。研究团队建议政府将微生物修复纳入工业区环境管理政策，同时加强重金属排放监管，从源头控制污染。