铜(II)离子对生物废水处理系统中微生物的毒性.doc

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铜（II）离子对生物废水处理系统中微生物的毒性
摘要
铜是一种重要的元素，但是，这种重金属在相对较低的浓度下是微生物活性的抑制剂。这项研究的目的是评估铜（II）对废物处理过程中负责去除有机成分和营养物的各种微生物营养组的抑制作用。批次生物测定结果表明铜（II）对废水处理系统中的关键微生物群体造成了严重的抑制。发现反硝化细菌对铜（II）的存在非常敏感。引起50％抑制（IC50）的铜（II） L-1。铜对发酵细菌，需氧葡萄糖降解异养菌和硝化细菌也有抑制作用（, mg L-1）。尽管如此，反硝化和硝化细菌在暴露于高铜水平（分别高达25和100mg Cu（II）L-1）暴露仅几天后，其代谢活性显着恢复（分别用于脱氮和硝化）。恢复可能是由于可溶性铜的衰减或微生物的适应。
一，简介
重金属对环境，公众健康和经济的潜在影响一直是近几十年来的一个主要问题。铜，锌，镍和镉等重金属普遍存在于来自采矿，冶炼，半导体，冶金，电镀和金属加工行业。液体排放物中铜的浓度根据工业活动而显着不同。例如，塞尔维亚铜矿“Cerovo”采矿废水中的铜含量高达1550 mg L-1（Stankovic et al。，2009）。铜在半导体出水中的浓度也很高，通常在5-100mg L-1范围内（Sierra-Alvarez等人，2007）。但是，市政废水中的铜含量预计会相当低，因为工业废水将被来自居民来源的废水稀释。另外，吸附和沉淀反应会导致生物废水处理系统中铜的去除。由Crane等人进行的研究（2010）报道了在不同类型的二级生物废水处理过程中大量去除铜。在加入高达40μgCu L-1的台架测定中，分别获得了99,84和47％的活性污泥，滴滤液和膜生物反应器的铜去除率。
铜是所有生物体必不可少的元素（Burgess等，1999; Cervantes和Gutierrez Corona，1994）;然而，这种重金属的高浓度抑制细胞代谢。含铜和铜的化合物被广泛用作杀菌剂和杀真菌剂。铜的抗菌作用被认为是铜离子螯合巯基的能力，从而与细胞蛋白质或酶相互作用（Yeager，1991）。已经进行了几项研究来确定废水处理过程中铜的微生物抑制潜力。铜对好氧异养细菌以及硫酸盐还原和其他厌氧降解过程中微生物的抑制作用已被广泛研究（Ahring和Westermann，1985; Jalali和Baldwin，2000; Karri 2006; Lawrence和Mc Cwq，1965; Mori等，2000; Mosey和Hughes，1975; Utgikar等，2001）。相比之下，关于这种金属对其他微生物群体在废水处理中起关键作用的毒性的信息是有限的，例如硝化和反硝化微生物和葡萄糖发酵细菌。
据报道即使对于同一营养组中的微生物抑制其生物活性的铜（II）浓度差别也是很大。例如，在硫酸盐还原菌的研究中观察达到50％的铜（II） L-1至多达200mg L-1（Jalali和Baldwin，2000; Karri等人，2006; Sani等人，2001; Utgikar等人，2001）。在同样的方法中，厌氧污泥中产甲烷微生物