随着经济的飞速发展,重金属造成的环境污染日益严重。开展微生物细胞对重金属的解毒机制研究,为微生物修复技术提供理论基础和科学依据,也对提高农产品质量安全和保护人体健康具有十分重要的现实意义。本研究在前期已筛选出的重金属抗性菌株蜡状芽孢杆菌RC-1（Bacillus cereus RC-1）的基础上,以菌株RC-1为研究对象,通过微生物对重金属（Cd、Cu、Zn和Pb）的吸附试验,研究不同环境条件下菌株RC-1对重金属的吸附特征,并采用SEM-EDS、TEM、FTIR和痕量元素测定等方法分析了菌株RC-1的吸附过程和机制,并结合阳离子释放试验探讨了重金属胁迫下菌株RC-1的离子交换机制。主要研究结果如下:（1）菌株RC-1对四种重金属Cd、Cu、Zn和Pb具有不同程度的抗性。其中对重金属Cd的抗性最强,最小抑菌浓度为400 mg/L;对Cu的抗性最弱,固体培养的最小抑菌浓度为50 mg/L。菌株RC-1对四种重金属离子的最佳吸附条件分别为180r/min、30℃和pH=7（Cd）;150 r/min、40℃和pH=7（Cu）;180 r/min、30℃和pH=7（Zn）;120 r/min、30℃和pH=7（Pb）。此外,OD₆₀₀和去除率随培养时间均先缓慢增长,接着快速增长,最后趋于平衡,但pH值则是先降后升。（2）SEM-EDS分析发现四种重金属胁迫下的细胞较为粗糙,且有重金属离子结晶颗粒。TEM表明,与正常生长细胞相比,四种重金属胁迫下的细胞内部也发生明显变化,边缘粗糙,细胞表面及内部可见高密度电子颗粒物,细胞结构受到破坏。FTIR光谱分析表明,重金属胁迫下的细胞红外光谱发生峰位偏移,波峰增多,重金属Cd和Cu处理主要发生变化的官能团有C=O、-CH、-CN、-CO、C-I,重金属Zn处理则是-OH、-NH、C=O、-CH,重金属Pb处理则是-C=O、-CH、C-I。痕量元素分析结果表明,菌株RC-1在重金属胁迫下,体内与痕量元素（Fe、Cu、Mn、Zn、Co、Se、Ni和Mo）相关的生物酶发生了变化,这些生物酶对菌体抵抗重金属毒害有重要作用,主要有氧化酶（Cd、Cu、Zn、Pb）、烃转让酶（Cd、Zn）和甲基还原酶（Cu、Pb）。（3）不同重金属离子胁迫下,阳离子的释放情况也有所不同。在Cd²⁺胁迫下,菌株RC-1中K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等阳离子发挥了重要作用;在Pb²⁺作用下,菌株RC-1中K⁺、Ca²⁺、Na⁺等阳离子发生了明显变化;当Cu²⁺和Zn²⁺胁迫下,菌株RC-1中K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺等四种阳离子均发生了明显的交换过程。当Cd²⁺浓度为100 mg/L时,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺的总净释放量最大,达到0.56 mmol/L,其中阳离子释放量大小依次为K⁺>Ca²⁺>Mg²⁺。当Cu²⁺浓度为20 mg/L时,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺总净释放量最大,达到4.34 mmol/L,其中阳离子释放量大小依次为Na⁺>K⁺>Mg²⁺>Ca²⁺。当Zn²⁺浓度为100 mg/L时,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺总净释放量最大,达到5.54 mmol/L,其中阳离子释放量大小依次为Na⁺>K⁺>Mg²⁺>Ca²⁺。当Pb²⁺浓度为120 mg/L时,K⁺、Ca²⁺、Na⁺总净释放量最大,达到3.93 mmol/L,其中阳离子释放量大小依次为Na⁺>K⁺>Ca²⁺。重金属Cd胁迫下的菌株RC-1在培养20 h后,溶液中阳离子总释放量趋于平衡,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺总释放量达到0.66 mmol/L,去除0.062 mmol/L Cd²⁺。其他三种重金属胁迫下的菌株RC-1在培养24 h后,阳离子总释放量趋于平衡,其中Cu处理下总释放量达到3.10 mmol/L,去除0.13 mmol/L Cu²⁺;Zn处理下总释放量达到0.74mmol/L,去除0.38 mmol/L Zn²⁺;Pb处理下总释放量达到2.55 mmol/L,去除0.16mmol/L Pb²⁺。三种重金属Cd、Cu、Pb胁迫下,均在pH为7时,阳离子总释放量最大。其中Cd处理下K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺总释放量达到0.23 mmol/L,去除0.069 mmol/L Cd²⁺;Cu处理下K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺总释放量达到1.75 mmol/L,去除0.10 mmol/L Cu²⁺;Pb处理下K⁺、Ca²⁺、Na⁺总释放量达到1.27 mmol/L,去除0.15 mmol/L Pb²⁺。此外,Zn处理下在pH为6时,K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺总释放量最大,达到3.44 mmol/L,去除0.28 mmol/L Zn²⁺。