【摘要】：砷是國際公認的有毒物質(zhì)。砷的污染已經(jīng)嚴重危害到居民的生命健康,給人們帶來難以磨滅的災(zāi)難。砷還原菌在砷的遷移轉(zhuǎn)化過程中起著至關(guān)重要的作用,對于砷的二次污染風險評價及治理具有重要意義。本文旨在:(1)針對湖南省石門砷污染地區(qū),從污染土壤、水樣及蜈蚣草中分離抗砷菌,以期不斷豐富砷還原菌的種類,加強我們對砷還原菌群分布及數(shù)量的認識;并比較不同樣品來源對砷還原菌種類的影響;(2)對所有砷還原菌進行還原能力及分子機制方面的鑒定,進一步探明它們在砷的地球化學循環(huán)中的作用。本研究首先設(shè)計多種培養(yǎng)基和培養(yǎng)方法進行好氧高效砷還原菌的篩選。其次對其砷還原特性進行了表征,包括還原率、累積率及抗性能力的測定,以及還原基因(ars RDABC)的鑒定。主要獲得以下結(jié)果:(1)從砷污染土壤及水樣中分離出24株還原率高于90%的高效砷還原菌,其中,有6個屬作為砷還原菌首次報道,分別是Leclercia,Raoultella,Kosakonia,Lelliottia,Yokenella,和Kluyvera屬。通過砷抗性及機制探究,發(fā)現(xiàn)這24株高效砷還原菌還具有較強的五價砷(80~300 m M)和三價砷(2~30 m M)耐受能力。還原基因結(jié)果表明,不同細菌的還原基因有所差異,ars BC基因分別可以在大部分菌中擴增出來,是還原菌中普遍存在的還原基因。(2)在蜈蚣草內(nèi)生及根際菌中,共分離到23株砷抗性菌,涉及2個門,10個屬,其中假單胞菌屬(Pseudomonas)為優(yōu)勢菌群。23株菌表現(xiàn)出了不同的砷抗性及還原特征,抗砷濃度范圍分別是80~150 m M(As(V))與5~30 m M(As(III))。其中,Pseudomonas sp.S2、Pseudomonas sp.P3、Staphylococcus sp.S14及Agrobacterium sp.P1具有較高的砷累積率(75%~79%)與還原率(81%~100%)。21株菌存在抗砷及砷還原的重要基因ars C,揭示其是砷還原菌株中普遍存在的砷還原基因。針對不同來源分離的菌株對比發(fā)現(xiàn),從砷污染土壤中分離的菌株抗性較強,從蜈蚣草內(nèi)生菌中分離的抗砷菌累積效率較高,表明菌株性狀與樣品特征有密不可分的聯(lián)系。綜上,對該地區(qū)不同樣品中的好氧砷還原菌種類及特征的探究,一方面拓寬了我們對好氧砷還原多樣性的認識,另一方面進一步明確了好氧砷還原菌在高砷污染地區(qū)的廣泛分布及其不可忽視的砷遷移轉(zhuǎn)化驅(qū)動力。
【圖文】：

屬類似的性質(zhì)，所以人們常以金屬的形式進行研究（CullenandRei，砷的豐度很低（0.0001%），往往與一些金屬礦物并存，比如金（APb）等。砷在環(huán)境中有四種價態(tài)，，包括+3，+5，-3 和 0 價。從形態(tài)有機砷兩種形式（Jomova and Valko 2011），無機砷普遍以砷酸鹽 A(III)兩種形式存在。As(III)多見于厭氧條件，As(V)存在于好氧條件和。此外，環(huán)境中的砷還可能以-3 價形式存在，0 價砷并不多見。有化砷，比如甲基砷（MMA）和二甲基砷（DMA）。自然環(huán)境的多變性，隨著氧化還原條件的不同，砷的多種形式之間在氧化條件下，As(III)易被氧化為 As(V)；在還原或者谷胱甘肽（G件下，As(V)被還原形成 As(III)；同時，在甲基轉(zhuǎn)移酶存在的條件下產(chǎn)生一系列甲基砷化合物（圖 1.1）。而不同的價態(tài)砷體現(xiàn)出了不同毒性和遷移性強于有機砷。As(III)毒性比 As(V)高，約 25~60 倍（。在遷移性方面，As(III)>As(V)，這主要是由于一些鐵鋁化合物對 A而限制了 As(V)的流動性。而礦物對 As(III)表現(xiàn)出較低的吸附性，較高（Oremland and Stolz 2003）。

湖南石門雄黃礦區(qū)好氧砷還原菌的篩選及其砷還原特征的研究砷的來源包括自然源與人為源（Lièvremont et al. 2009）。自然源包括火山噴發(fā)，化和礦床堆積等，人為源主要指人類對礦石的開采和冶煉。不同來源的砷以不同形態(tài)進入空氣、水體和土壤中，引起環(huán)境的砷污染。其中，工業(yè)采礦已成為 80%源，對人們賴以生存的地球帶來很大負擔。進入環(huán)境的砷會在水圈、大氣圈以及形成循環(huán)（圖 1.2），期間伴隨著價態(tài)和形態(tài)的轉(zhuǎn)變（Bednar et al. 2005）。存在于的砷經(jīng)過自然的沉降過程，流動至土壤及水體中，完成不同條件下砷的循環(huán)（. 2009）。與此同時，由于淋溶作用的存在，土壤及礦物中的砷部分被釋放出來，水體中，引發(fā)地表水和地下水的砷污染。砷污染的地表水和地下水被植物和動物由食物鏈進入到生物體內(nèi)，從而在生物圈內(nèi)完成砷循環(huán)（Benner et al. 2008）。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X172

【參考文獻】

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本文編號：2633590