【摘要】：隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展以及農(nóng)藥、化肥的大量使用,大量含重金屬的污染物通過各種途徑進入土壤,造成土壤嚴(yán)重污染。由于重金屬不易被降解,易富集在活的生物機體中,重金屬超標(biāo)將嚴(yán)重危害著包括人類在內(nèi)的各種生命體的健康與生存。因此,土壤中的重金屬污染已經(jīng)成為環(huán)境保護領(lǐng)域中的一個突出問題。在前期實驗中發(fā)現(xiàn),鐵細菌是一種具有加固效果的礦化菌,能夠在其生長過程中形成有很大吸附性的活性膠泥,可改善土體的液化特性。此時,如果能利用其吸附性來處理重金屬污染,將具有很好的開發(fā)利用價值。為此,本研究利用鐵細菌來修復(fù)五種重金屬(Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+和Cr3+)污染,研究了其對重金屬離子的修復(fù)效果,并通過環(huán)境掃描電鏡、X射線衍射儀、傅里葉變換紅外光譜等分析手段,進一步研究了生物修復(fù)機理。本研究所取得的主要結(jié)論如下：(1)鐵細菌生理特性研究結(jié)果表明：鐵細菌可在標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基濃度為0.5～1.0倍,溫度為25℃～35℃,pH為5-8的條件下生長。菌體的耐受性實驗表明：鐵細菌的最大pb2+耐受濃度約為700mg/L左右,最大Cd2+耐受濃度約為100mg/L左右,最大Cu2+耐受濃度約為400mg/L左右,最大Zn2+耐受濃度約為500mg/L左右,最大Cr3+耐受濃度約為400mg/L左右。經(jīng)過馴化,鐵細菌對Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Cr3+五種重金屬離子的耐受濃度分別達到1000mg/L、400mg/L、800mg/L、900mg/L、450mg/L左右。(2)鐵細菌修復(fù)水中重金屬離子Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Cr3+的實驗結(jié)果表明：在優(yōu)化條件下(溶液中重金屬離子濃度分別為200mg/L、20mg/L、110mg/L、150mg/L、60mg/L左右,培養(yǎng)基濃度濃度為1.0倍,溫度為30℃,pH為7),鐵細菌對Pb2+、Cd2+、Cu2+、 Zn2+、Cr3+的最大去除率可分別達到90%、85%、83%、65%、70%左右。(3)模擬污染土修復(fù)實驗結(jié)果表明：經(jīng)過一次菌懸液處理后,土壤中有效態(tài)pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Cr3+的含量分別減少了58.37%、34.15%、45.92%、50.45%、40.18%；經(jīng)過二次處理后土壤中有效態(tài)重金屬含量進一步降低,與未處理土壤相比有效態(tài)重金屬含量分別減少了76.04%、49.89%、68.14%、70.28%、58.7%。其中,對土壤中有效態(tài)pb2+和Zn2+的去除效果較為顯著。(4)掃描電鏡(SEM)分析表明,鐵細菌生成的沉積物表面的顆粒相對較大,修復(fù)重金屬離子后,沉積物的表面密布了許多較小顆粒,為鐵細菌的代謝產(chǎn)物與重金屬離子的共沉產(chǎn)物。X-射線衍射(XRD)分析表明,修復(fù)前后沉積物均以無定型為主。修復(fù)重金屬離子前后沉積物的紅外光譜(FTIR)研究分析表明,鐵細菌生成的沉積物表面具有羥基、羧基、硫酸基等活性基團,且沉積物均以吸附性較強的施氏礦物為主。重金屬離子與這些活性基團的結(jié)合、共沉反應(yīng)是修復(fù)重金屬離子的主要機理。最后,通過分子生物學(xué)16SrDNA基因序列分析研究,鑒定鐵細菌為Arthrobacter niigatensis。
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X53;X172

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本文編號：2738056