耐受重金属微生物的分离及其吸附Zn2+、Cd2+和Cr（VI）作用研究

论文摘要

由于人类的活动和物质的自然迁移作用,重金属污染常出现在各种环境中,对人体健康和生态平衡造成了严重的威胁。重金属污染环境的微生物修复研究是近几年国内外环境治理的热点和前沿领域。利用对重金属的吸附和积累作用,微生物可以超量吸收转移一种或几种重金属,从而达到减少环境中重金属含量的目的。本研究从葫芦岛杨家杖子钼矿尾矿库的土样中筛选出一红色菌株WT6-5,初步鉴定为红酵母菌（Rhodotorula sp.）。WT6-5在普通培养基中的最佳生长时间为36 h,最适生长温度在23-28℃区间,可适应pH为2-9的环境,最佳NaCl浓度为5g/L。最佳碳源为葡萄糖；最佳氮源为酵母膏。重金属Zn2+、Cd2+和Cr（Ⅵ）对WT6-5的生长影响试验研究结果表明：低浓度的Zn2+、Cd2+和Cr（Ⅵ）对WT6-5的生长有促进作用,高浓度的Zn2+、Cd2+和Cr（Ⅵ）对WT6-5的生长有抑制作用,毒性大小顺序为Cd2+>Zn2+>Cr（Ⅵ）。WT6-5对Zn2+、Cd2+和Cr（Ⅵ）的吸附和积累作用研究结果显示：WT6-5对Cr（Ⅵ）没有积累和吸附作用；对低浓度的Zn2+和Cd2+积累率分别大于20%和80%、吸附率分别大于40%和70%。WT6-5吸附Zn2+、Cd2+的最佳培养时间是3d,最佳吸附时间15min,最佳投加量为18mg/mL,最佳pH为7-9。随着重金属初始浓度的升高其吸附率逐渐降低,其他重金属离子的存在会影响积累率和吸附率。通过红外光谱分析初步推断,WT6-5吸附Zn2+、Cd2+的主要位点为羟基、酰胺基、羧基、C-N基、羰基和硫羰基。分析扫描电镜图片初步推断,重金属离子是在破坏细胞外的微荚膜后,才被细胞壁吸附。WT6-5具有积累和吸附Zn2+和Cd2+的特性,可用于修复被Zn2+、Cd2+污染的环境,具有一定的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 重金属污染的来源
• 1.2.1 锌污染的来源
• 1.2.2 镉污染的来源
• 1.2.3 铬污染的来源
• 1.3 重金属的毒性
• 1.3.1 锌的毒性及毒作用机理
• 1.3.1.1 锌的毒性
• 1.3.1.2 锌的毒作用机理
• 1.3.2 镉的毒性及毒作用机理
• 1.3.2.1 镉的毒性
• 1.3.2.2 镉的毒作用机理
• 1.3.3 铬的毒性及毒作用机理
• 1.3.3.1 铬的毒性
• 1.3.3.2 铬的毒作用机理
• 1.4 微生物吸附重金属的研究进展
• 1.5 重金属污染的微生物修复
• 1.5.1 微生物修复的概念和优缺点
• 1.5.2 微生物吸附和积累重金属的机理
• 1.5.2.1 微生物吸附重金属的机理
• 1.5.2.2 微生物积累重金属的机理
• 1.5.3 微生物修复重金属污染存在问题和发展方向
• 1.6 本研究的主要研究意义、目的和内容
• 第二章 菌株的分离纯化及鉴定
• 2.1 实验材料和方法
• 2.1.1 实验材料来源
• 2.1.2 实验设备、仪器和试剂
• 2.1.3 试剂的制备
• 2.1.3.1 培养基的制备
• 2.1.3.2 染色剂的制备
• 2.1.4 菌株分离
• 2.1.4.1 稀释平板分离法
• 2.1.4.2 平板划线分离法
• 2.1.5 菌株的形态观察
• 2.1.5.1 革兰氏染色
• 2.1.5.2 芽孢染色
• 2.1.5.3 荚膜染色
• 2.1.6 生理生化实验
• 2.1.6.1 菌株的好氧性实验
• 2.1.6.2 菌株的运动性试验
• 2.1.6.3 过氧化氢酶实验
• 2.1.6.4 酰甲基甲醇（V.P.）实验
• 2.1.6.5 甲基红（M.R.）实验
• 2.1.6.6 淀粉水解实验
• 2.1.6.7 明胶液化试验
• 2.1.6.8 唯一碳源实验
• 2.1.6.9 唯一氮源实验
• 2.2 实验结果和分析
• 2.2.1 WT6-5的固体、液体培养特征
• 2.2.2 WT6-5的形态
• 2.2.3 WT6-5的生理生化特征
• 2.2.3.1 菌株的好氧性实验
• 2.2.3.2 菌株的运动性试验
• 2.2.3.3 过氧化氢酶实验
• 2.2.3.4 酰甲基甲醇（V.P.）实验
• 2.2.3.5 甲基红（M.R.）实验
• 2.2.3.6 淀粉水解实验
• 2.2.3.7 明胶液化试验
• 2.2.3.8 唯一碳源实验
• 2.2.3.9 唯一氮源实验
• 2.2.4 菌种鉴定
• 2.3 小结
• 第三章 菌株的生长条件实验
• 3.1 实验材料和方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.1.1 菌种
• 3.1.1.2 试剂
• 3.1.1.3 培养基
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.2.1 生长曲线的测定
• 3.1.2.2 最佳生长条件的测定
• 3.1.2.3 菌株对重金属的耐性实验
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 最佳生长条件实验
• 3.2.1.1 菌株的生长曲线测定
• 3.2.1.2 温度对菌株生长的影响
• 3.2.1.3 pH值对菌株生长的影响
• 3.2.1.4 耐盐性试验
• 3.2.1.5 最佳碳源试验
• 3.2.1.6 最佳氮源试验
• 3.2.2 菌株重对金属的耐受实验
• 2+浓度对菌株生长的影响'>3.2.2.1 Zn²⁺浓度对菌株生长的影响
• 3.2.2.2 Cr（Ⅵ）浓度对菌株生长的影响
• 2+浓度对菌株生长的影响'>3.2.2.3 Cd²⁺浓度对菌株生长的影响
• 2+、Cr（Ⅵ）和Cd²⁺对菌株生长的影响'>3.2.2.4 同浓度的Zn²⁺、Cr（Ⅵ）和Cd²⁺对菌株生长的影响
• 2+Cr（Ⅵ）Cd²⁺对菌株生长的影响'>3.2.2.5 不同浓度比的混和Zn²⁺Cr（Ⅵ）Cd²⁺对菌株生长的影响
• 3.3 小结
• 第四章 对重金属的积累和吸附
• 4.1 实验材料和方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.1.1 菌种
• 4.1.1.2 实验设备和仪器
• 4.1.1.3 试剂
• 4.1.1.4 培养基
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.2.1 重金属的测定方法
• 4.1.2.2 菌株对重金属的积累试验
• 4.1.2.3 菌株对重金属的吸附试验
• 4.1.2.4 红外光谱的测定
• 4.1.2.5 扫描电镜的微生物样品制备
• 4.2 实验结果和分析
• 4.2.1 菌株对重金属的积累试验
• 4.2.2 菌株对重金属的吸附试验
• 4.2.2.1 不同吸附时间的吸附率
• 4.2.2.2 投加量对吸附率的影响
• 4.2.2.3 溶液初始浓度对吸附率的影响
• 4.2.2.4 菌株培养时间对吸附率的影响
• 4.2.2.5 溶液pH对吸附率的影响
• 4.2.3 WT6-5吸附前后的红外光谱分析
• 4.2.4 WT6-5吸附前后的扫描电镜分析
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论著
• 作者从事科学研究和学习经历的简历
• 课题来源