苏云金芽孢杆菌与铬、铀作用的机理研究

论文摘要

随着我国工业的迅速发展,重金属污染现象愈发严重。微生物由于自我复制能力强,成本低,对环境友好等特点,近年来引起了学界关注。本文以苏云金芽孢杆菌为研究对象,研究了它对重金属铬、铀的治理效果,并对相关机制进行了探索。主要内容如下:(1)苏云金芽孢杆菌(Bacillus.thuringiensis 016)对铀具有很好的吸附效果,当铀初始浓度为100 mg/L时,吸附效率接近100%,且B.thuringiensis 016最终将U(VI)矿化为磷铵铀矿。B.thuringiensis 016对铀的吸附是细菌表面羧基、氨基和磷酸基团等官能团起主要作用的非酶促过程,高浓度的铀对吸附过程没有明显影响。B.thuringiensis 016对铀的矿化是酶与细胞代谢共同作用的结果,同时实验发现B.thuringiensis 016对高浓度的铀只有吸附作用没有矿化能力。此外,当pH=5时,细菌对铀的吸附和矿化效果最好。从微观角度讲,B.thuringiensis 016与铀的作用是胞外吸附,胞内矿化的快速反应过程,铀与B.thuringiensis 016反应1 h后便能以片状化合物的形式被吸附在细菌表面,8 h后这些化合物逐渐进入到细胞内部。此外,通过分析细胞富集的总铀与可溶铀含量随时间的变化,我们发现这些片状化合物是以非溶解态形式进入到细胞内部的。(2)B.thuringiensis 016可以有效的将六价铬还原为三价铬,当铬初始浓度为25mg/L时,还原效率接近100%,固定效率在92%左右。此外,细菌对铬的还原固定效果受pH影响不大,无论是强酸还是强碱环境中,细菌对铬的还原固定效率都可以达到80%以上。细菌的细胞碎片在还原和固定六价铬中起主要作用,蛋白质变性实验进一步证明苏云金芽孢杆菌对铬的还原主要是酶促反应。(3)我们对几种微生物还原固定铬的效果做了比较,结果表明苏云金芽孢杆菌和人苍白杆菌对铬的还原固定效果相对较好,其还原效率在90%以上,固定效率在80%以上。此外,几种微生物将Cr(VI)还原为Cr(III)后,并不能将Cr(III)完全固定,其上清液中会有部分有机三价铬残留,zeta电位结果显示这些有机铬在不同pH下电负性都为负值。此外,高岭土和伊利石本身对铬几乎没有还原和固定作用。但在细菌与铬的反应体系中加入矿物后,高岭土对铬的还原和固定分别有2%~3.6%,5%~15%不等的促进作用,而在苏云金芽孢杆菌与铬反应的体系中加入伊利石后,其还原率减少了32%,固定率减少了34%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 重金属污染概述
•     1.1.1 重金属及重金属污染概念
•     1.1.2 重金属污染来源与特性
•     1.1.3 我国重金属污染防治规划
•     1.1.4 铀污染及其危害
•     1.1.5 铬污染及其危害
•   1.2 重金属污染处理方法
•   1.3 微生物法治理重金属污染的研究现状
•     1.3.1 微生物治理铀污染的研究现状
•     1.3.2 微生物治理铬污染的研究现状
•   1.4 苏云金芽孢杆菌
•   1.5 选题依据和研究内容
•   1.6 研究路线
• 第二章 苏云金芽孢杆菌对铀的治理效果及相关机制
•   2.1 前言
•   2.2 实验材料与方法
•     2.2.1 实验材料
•     2.2.2 实验仪器
•     2.2.3 实验方法
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 铀浓度对苏云金芽孢杆菌固定铀的影响
•     2.3.2 pH对苏云金芽孢杆菌固定铀的影响
•     2.3.3 酶对苏云金芽孢杆菌固定铀的影响
•     2.3.4 官能团对苏云金芽孢杆菌吸附铀的影响
•     2.3.5 苏云金芽孢杆菌与铀作用的显微成像观察
•   2.4 本章小结
• 第三章 苏云金芽孢杆菌对铬的还原固定研究
•   3.1 引言
•   3.2 实验材料与方法
•     3.2.1 实验材料
•     3.2.2 实验仪器
•     3.2.3 实验方法
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 不同浓度对苏云金芽孢杆菌还原固定铬的影响
•     3.3.2 不同pH及反应时间对B.thuringiensis016 固定铬的影响
•     3.3.3 B.thuringiensis016与铬作用后产物分析
•     3.3.4 B.thuringiensis016 细胞各组分对铬的还原固定作用
•     3.3.5 酶对细菌还原固定铬的影响
•     3.3.6 不同离子对细菌还原固定铬的影响
•     3.3.7 细菌与铬作用后形貌及生长情况
•   3.4 本章小结
• 第四章 环境因素对微生物还原固定铬的影响
•   4.1 引言
•   4.2 实验材料与方法
•     4.2.1 实验材料
•     4.2.2 实验仪器
•     4.2.3 实验方法
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 不同微生物对铬还原固定效果的比较
•     4.3.2 土壤矿物对微生物还原铬的影响
•     4.3.3 其他物质对微生物还原固定铬的影响
•   4.4 本章小结
• 结论与展望
•   结论
•   研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 卫亚丽

导师: 林璋,王彦杰

关键词: 苏云金芽孢杆菌,生物修复法

来源: 华南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 华南理工大学

分类号: X703;X172

DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.003101

总页数: 74

文件大小: 5710K

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