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重金属铅(Plumbum,Pb)是一种蓄积性很强的重金属元素,在微量存在的情况下对人体也会产生极大的危害,由于其极强的累积性和不可逆性,联合国环境规划署将铅的危害排在第二位。近几年,重金属铅污染危害人体健康的事件频频被报道,重金属铅污染防治也越来越受到人们的关注。传统的理化方法去除重金属,存在着费用高,副作用大等缺陷,而微生物吸附法由于其高效、无二次污染等优点,受到人们的广泛关注。过往研究报道,乳酸菌具有一定的吸附重金属铅的能力,因此使用食品级的乳酸菌治理重金属污染成为主要研究方向。本论文从包头市包钢矿区和包头市白云鄂博铁矿区附近选取受重金属污染严重的23个土壤样品,通过平板划线法从中筛选出104株乳酸菌菌株。对104株乳酸菌进行铅耐受能力试验,得到10株具有高耐铅浓度6000mg/L的乳酸菌。并对分离得到的10株高耐铅乳酸菌进行形态学特征、生理生化鉴定和16S rRNA序列分析,最后结果得出,Qac、Qad、Qae、Kd42为植物乳杆菌;Fe3和10a1为戊糖片球菌;Qaa为海氏肠球菌;Qab为清酒乳杆菌;Haa、Qa1 1为食窦魏斯氏菌。将以上10株高耐铅菌株进行铅吸附试验,得到两株吸附效果相对较好的菌株 E.hirae Qaa和P.pentosaceus Fe3,其吸附率分别为 58.73±1.05%和 90.10±0.36%。对E.hirae Qaa和P.pentosaceus Fe3进行铅吸附特性研究,分析pH值、温度、吸附时间、湿菌体浓度、P2+b浓度等因素对E.hirae Qaa和P.penntosaceus Fe3吸附铅的影响。并通过响应面优化法,对两株菌株吸附铅的最佳条件进行优化。得到E.hira Qaa吸附Pb2+的最佳吸附条件为吸附时间230mmin,湿菌体浓度6g/L,Pb2+浓度80mg/L,pH值5.6,此模型预测吸附量为8.24mg/g;P.Pentosaceus Fe3吸附Pb2+的最佳吸附条件为:吸附时间246min,湿菌体浓度为4.18g/L,Pb2+浓度为85.26mg/L,pH值为5.11,此时模型预测吸附量为19.79mg/g。同时利用Langmuir和Freundlich等温吸附模型和准二级吸附动力学方程进行拟合,结果E.hirae和P.pentosaceus Fe3吸附Pb2+的过程均不符合Freundlich等温吸附模型,而更符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学方程。扫描电镜(SEM)观察发现,菌株吸附Pb2+后,形态均出现变形、凹陷、粘连甚至破裂的现象,表面聚集有沉淀物。透射电镜(TEM)扫描分析菌体切面有黑色沉积物,能谱(EDS)显示菌体内部有铅存在,说明菌体不仅存在着表面吸附,还包括胞内积累。傅里叶红外光谱(RTIR)显示,菌株吸附Pb2+主要是-OH、-NH、-COOH等官能团参与了吸附过程。表面静电作用、络合反应、离子交换和胞内积累等是E.hirae Qaa和P.pentosaceus Fe3吸附Pb2+的主要作用机制,同时一些大分子物质,如核酸、磷酸酯、多糖及S层蛋白和脂肪酸也参与了吸附过程。用不同的化学试剂将菌体细胞上的羧基、羟基、氨基等官能团掩蔽后,两试验菌株的吸附效果明显降低。说明这些官能团在吸附Pb2+的过程中发挥着重要作用。不同的解吸剂对菌体进行铅吸附解吸时,酸性解吸剂0.1mol/L HC1解吸效果最好。E.hirae Qaa和P.pentosaceus Fe3灭活菌对Pb2+的吸附能力下降一半。NaOH处理后的菌体对Pb2+的吸附作用明显提高。