目前,全球土壤重金属污染日益严重。中国农田土壤的总污染率为10.18%,主要污染物为镉,汞,铜和锌,其中土壤中镉超标比例居全国首位(7.0%)。镉是一种水溶性的有毒物质,可以通过土壤传递给植物,而过量摄入含镉的植物会对人体健康造成危害。植物修复是一种高效且环境友好的土壤重金属修复方法。但是用于土壤修复后的植物残渣主要采用焚烧和掩埋的方式处理,对环境造成严重的二次污染。厌氧发酵是一种通过生化反应降解有机化合物中的碳链以处理大分子的有机物,并获得能源物质,如甲烷、氢气等的生物过程。因此,利用厌氧发酵技术处理土壤修复后的植物残渣,在缓解其对环境二次污染的同时,还会产生能源物质。但是,高浓度的重金属会抑制厌氧发酵。而在这些重金属中,尤以镉对厌氧发酵的影响最大,如发酵系统中仅含有1 mg/L的镉,产甲烷菌的活性就会受到抑制。因此,如何实现这些植物残渣厌氧发酵中甲烷的高效转化,成为在重金属污染土壤的治理中,有效处理植物修复后植物残渣急需解决的问题。本研究以模拟镉污染土壤修复后的含镉植物的厌氧发酵处理为研究对象,通过对其镉浓度的测定,确定其对发酵效率的影响。为了提高含镉植物的发酵效率,实验从牛粪中筛选出一株能吸附镉的纤维素降解菌-副球菌Paracoccus sp.LZ-G1,并以此菌株为外源添加菌,研究了其在厌氧条件下的镉吸附能力和纤维素降解效率,评估了副球菌LZ-G1对含镉植物厌氧发酵效率的影响。研究结果发现:(1)镉污染土壤中植物残渣中的镉含量最高可以达到442 mg/kg,将这种植物用作厌氧发酵底物,会抑制发酵系统中的微生物生长,降低发酵系统的微生物总数和丰度,进而降低发酵底物利用率和沼气、甲烷产量。(2)副球菌LZ-G1在厌氧条件下具有很强的纤维素降解能力和镉吸附能力,其纤维素降解率为60.59%,镉吸附效率最高为65.1%。(3)将菌株LZ-G1添加到含镉植物的厌氧发酵系统中时,不仅增加了发酵系统的沼气和甲烷产量,提高底物的利用效率以及化学需氧量(COD)的浓度,而且明显增加了发酵系统中Methanosarcina属、Methanobrevibacter属、Prevotella属、Clostridium属和Proteiniphilum属的相对丰度,同时,发酵系统的物种多样性及丰富度也明显升高。以上结果表明:菌株LZ-G1可以吸附发酵系统中的镉,缓解高浓度的镉对产甲烷菌和一些优势菌群的抑制作用。从而通过保护发酵系统中的微生物群落多样性及稳定性来提高发酵效率,增加甲烷产量。在已有研究中,此研究是首次将Paracoccus sp.LZ-G1应用于植物修复后植物残渣的厌氧发酵系统中,通过缓解高浓度镉对发酵体系中微生物群落的抑制,来提高含镉植物厌氧发酵的发酵效率。本研究指出微生物吸附法可以有效提高含有高浓度重金属底物的厌氧发酵效率,这为植物修复残渣的处理提供了一条新思路。且该方法效果明显,成本低,简单可行,利用潜力大,在缓解传统能源需求及减少环境污染方面具有重要的双重意义。