發(fā)布時間：2018-03-08 01:07

  本文選題：生物鐵錳氧化物　切入點：氧化吸附　出處：《西安建筑科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：與地球化學作用生成鐵錳礦物相比,生物產(chǎn)生的鐵錳氧化物結(jié)晶程度弱、粒徑小、沿c軸堆積無序、較多的Mn4+空缺、帶負電和表面積較大,因而具有更強的吸附和氧化活性。近年來生物源氧化錳對一些重金屬污染物的作用受到極大關(guān)注。地下水中常常含有鐵、錳、砷、銻,相伴而生,常規(guī)技術(shù)難以同時去除,但生物錳氧化過程形成的鐵錳氧化物卻可以作用于砷、銻。本文研究了錳氧化菌Pseudomonas sp.QJX-1生成的鐵錳氧化物對砷、銻離子的競爭氧化吸附,同時研究了生物濾池中附著有錳氧化菌的濾料所生成的鐵錳氧化物對砷銻的氧化吸附,為開發(fā)地下水同時去除砷銻工藝奠定基礎(chǔ)。通過研究,得到以下結(jié)果:(1)經(jīng)過48h培養(yǎng),錳氧化菌Pseudomonas sp.QJX-1可通過氧化吸附作用將水中As3+濃度從0.6mg/L降至0.1mg/L;同時,Sb3+濃度從1.5 mg/L降至0.0 mg/L。此現(xiàn)象表明錳氧化菌生成的生物鐵錳氧化物可同時氧化吸附水體中的砷、銻。運用實時熒光定量PCR對比得出Mn2+的存在增大了錳氧化基因Cum A的活性,As3+、Sb3+的存在減小了錳氧化基因Cum A的活性。(2)運用生物濾池對含有鐵、錳、砷、銻的地下水進行處理,試驗結(jié)果表明生物濾池對含砷銻廢水具有良好的去除效果,并且發(fā)現(xiàn)濾池中加入錳氧化菌Pseudomonas sp.QJX-1(附著有生物鐵錳氧化物的濾池)與不加時(未附著有生物鐵錳氧化物的濾池)對鐵錳去除效果相差不大,但發(fā)現(xiàn)附著有生物鐵錳氧化物的濾池對砷銻的去除效果較好;另外發(fā)現(xiàn)錳氧化菌所生成的生物鐵錳氧化物能夠加快生物濾池的成熟,并可增強生物濾池的去除效果。(3)利用umu對濾池進、出水的遺傳毒性進行評價,發(fā)現(xiàn)砷銻的存在增大了原水體的遺傳毒性,但是加入錳氧化菌Pseudomonas sp.QJX-1的濾柱中出水的毒性明顯小于未加菌濾柱的出水。此結(jié)果表明高效錳氧化菌Pseudomonas sp.QJX-1生成的生物鐵錳氧化物可相對降低水體的遺傳毒性。(4)生物濾池運行穩(wěn)定后,對濾料進行研究,發(fā)現(xiàn)錳氧化菌Pseudomonas sp.QJX-1是在生物濾池中可優(yōu)勢生長。運用熒光定量PCR技術(shù)對生物濾池中錳氧化基因的活性大小進行分析,結(jié)果表明加入錳氧化菌的濾柱錳氧化基因的活性明顯大于未加錳氧化菌的。(5)試驗探索了一種新技術(shù),即將原位熒光雜交技術(shù)和納米離子二次探針技術(shù)結(jié)合(FISH-Nano SIMS)對純培養(yǎng)體系(錳氧化菌以及加錳后的錳氧化菌)、復雜環(huán)境體系(活性污泥和表層土壤)進行研究。結(jié)果表明該技術(shù)能夠運用于將純菌培養(yǎng)體系及復雜環(huán)境樣品體系中微生物的分布與其結(jié)構(gòu)功能分析,但相比之下,該技術(shù)用于純菌體系檢測結(jié)果更精確。
[Abstract]:Compared with the ferromanganese minerals produced by geochemistry, the ferromanganese oxides produced by biology have weak crystallinity, small particle size, disordered accumulation along the c-axis, more Mn4 vacancies, negative charge and larger surface area. In recent years, the effect of biogenic manganese oxide on some heavy metal pollutants has attracted much attention. The groundwater often contains iron, manganese, arsenic, antimony, and it is difficult to remove them simultaneously by conventional techniques. However, the ferromanganese oxides formed in the process of biological manganese oxidation can act on arsenic and antimony. The competitive oxidation adsorption of arsenic and antimony ions by ferromanganese oxides produced by manganese oxidizing bacteria Pseudomonas sp.QJX-1 has been studied in this paper. At the same time, the oxidation adsorption of arsenic and antimony by ferromanganese oxide produced by the filter media attached to manganese oxidizing bacteria in the biofilter was studied, which laid a foundation for the development of the process of removing arsenic and antimony from groundwater at the same time. Through the research, the following results were obtained: 1) after 48 hours culture, Manganese oxidizing bacteria Pseudomonas sp.QJX-1 can reduce the concentration of As3 in water from 0.6 mg / L to 0.1 mg / L, and the concentration of SB 3 from 1.5 mg/L to 0.0 mg / L through oxidative adsorption. This phenomenon shows that the biological ferromanganese oxides produced by manganese oxidizing bacteria can oxidize and adsorb arsenic in water simultaneously. Antimony. By using real-time fluorescence quantitative PCR, the existence of Mn2 increased the activity of manganese oxidizing gene Cum A and decreased the activity of manganese oxidizing gene Cum A. The biological filter was used to treat the groundwater containing iron, manganese, arsenic and antimony. The results show that the biological filter has a good effect on the removal of arsenic and antimony wastewater. It was also found that there was no significant difference in iron and manganese removal efficiency between Pseudomonas sp. QJX-1 (filter with biological ferromanganese oxide attached) and those without biological ferromanganese oxide. But it was found that the filter with biological ferromanganese oxide could remove arsenic and antimony, and the biological ferromanganese oxide produced by manganese oxidizing bacteria could accelerate the maturation of biofilter. Umu was used to evaluate the genotoxicity of the filter inlet and effluent. It was found that the presence of arsenic and antimony increased the genetic toxicity of the original water body. However, the toxicity of the filter column added with manganese oxidizing bacteria Pseudomonas sp.QJX-1 was obviously less than that of the effluent without the filter column. The results showed that the biological ferromanganese oxide produced by the high efficiency manganese oxidizing bacteria Pseudomonas sp.QJX-1 could reduce the genotoxicity of the water body relatively. After the operation of the filter is stable, The filter media was studied, and it was found that manganese oxidizing bacteria (Pseudomonas sp.QJX-1) could grow preferentially in biofilter. The activity of manganese oxide gene in biofilter was analyzed by fluorescence quantitative PCR. The results showed that the activity of manganese oxidizing gene in the filter column was significantly higher than that in the non-manganese oxidizing bacteria, and a new technique was explored in the experiment. The in situ fluorescence hybridization technique and nanoscale ion secondary probe technique combined with FISH-Nano SIMSs were used to study the pure culture system (manganese oxidizing bacteria and manganese oxidizing bacteria after adding manganese, complex environment system (activated sludge and surface soil)). The results show that this technique can be used to analyze the distribution and structure function of microorganisms in pure bacteria culture system and complex environmental sample system. By contrast, this technique is more accurate for the detection of pure bacteria.
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X523

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本文編號：1581736