本文將解有機磷菌和菜籽粕應用于Pb,Cd和Cu重金屬污染的酸性土壤中,研究其對酸性土壤中重金屬的鈍化效應及微生物鈍化機制。本實驗采用的解有機磷菌為粘質沙雷氏菌(Serratia marcescens)OPDB3-6-1。OPDB3-6-1的解有機磷能力為167.62mg/L,培養(yǎng)基pH在其降解有機磷過程中從7升高至8.95,在400 mg/L Pb~(2+)、100mg/LCd~(2+)、200 mg/L Cu~(2+)條件下生長良好。同時,OPDB3-6-1對于多種抗生素有很強耐性,該菌株可以分泌吲哚乙酸IAA,并且ACC脫氨酶的活性較高,促生效果較好。將OPDB3-6-1和菜籽粕分兩次加入不同梯度(中高低三個梯度)鉛鎘銅污染的土壤中,每次修復周期30天,分別檢驗兩次修復后重金屬形態(tài)變化。實驗的研究表明:在Pb污染土壤中,Pb為200 mg/kg、600 mg/kg和1200 mg/kg時,在添加菜籽粕與解磷菌之后,酸可提取態(tài)由初始的14.37%、19.97%、34.15%降低到4.90%、7.43%、10.46%;而殘渣態(tài)由初始的2.89%、11.55%、10.53%上升至8.76%、17.37%、23.76%,第二次加菌后殘渣態(tài)進一步上升至11.37%、28.12%、28.14%。在添加Cd的污染土壤中,Cd濃度分別為1,5,20 mg/kg時,初次加菌后,酸提取態(tài)分別由初始的36.80%、37.39%、43.39%降低到18.46%、20.08%、33.56%;殘渣態(tài)由初始的3.55%、5.41%、1.31%上升至13.1%、7.59%、8.89%,第二次加菌后殘渣態(tài)上升至19.94%、12.84%、19.20%。在Cu污染土壤中,初次加菌水溶態(tài)由初始的5.17%、2.25%、3.20%降低到1.81%、0.37%、1.68%,殘渣態(tài)由初始的5.67%、5.68%、3.72%上升至10.2%、10.93%、5.59%,二次加菌后殘渣態(tài)上升至24.52%、16.76%、13.07%,復合污染的鈍化效果也十分顯著。第二輪加菌(第60天)后土壤pH和土壤養(yǎng)分的變化為:所有梯度重金屬污染土壤中修復后pH顯著上升,漲幅最大為4.5-6.1,酸性土壤改良效果明顯。同時,土壤酶活性,陽離子交換量等參數的升高表明土壤活性的明顯提升。OPDB3-6-1對于不同濃度梯度的Pb,Cd和Cu微生物吸附沉淀效率實驗表明,OPDB3-6-1在1h內能快速去除溶液中的金屬離子,對Cu(濃度為200 mg/L)的吸附效果最好,吸附率可達到97%,Pb(濃度為200 mg/L)的沉淀作用最好,達到73%。OPDB3-6-1對重金屬離子的沉淀作用比吸附作用穩(wěn)定性高,不易被解吸出來。OPDB3-6-1重金屬固定的機理包括對重金屬的吸附和沉淀作用兩方面,通過X射線衍射(XRD)以及X射線熒光(XRF)分析每種重金屬的生物沉淀,數據顯示鉛鎘銅生物可能的沉淀形式分別為,磷氯鉛礦(Pb_5(PO4)_3Cl)、碳酸鎘(CdCO_3)和堿式氯化銅(Cu_4(OH)_6Cl_2)。此外,通過FTIR和SEM研究了生物吸附的機理。我們發(fā)現P=O,P-OH,PO_4~(3-)和C-O在重金屬的吸附中起重要作用�？傮w而言,微生物鈍化重金屬的機制主要涉及生物吸附和生物沉淀,解有機磷菌和有機磷化合物的聯合使用在重金屬污染控制和酸性土壤改良方面具有良好的應用前景。
【學位單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X53;X172
【部分圖文】：

OPDB3-6-1鈍化重金屬機制

圖 2.1 磷含量標準曲線液 pH 的測定：活化好的菌種液按 2%比例接種添加大豆卵磷脂床中培養(yǎng)。每天取樣，使用校準后的 pH 計測量。屬能力測定濁法。將菌株 OPDB3-6-1 接種在含不同濃度重金屬的 LB 培養(yǎng)基用 Pb(NO3)2、CdCl2和 Cu(NO3)2來配制濃度梯度為 Pb2+（200，400 100 mg L-1），Cu2+（100，200 mg L-1）或重金屬組合（Pb2+，Cd2+00； 400，100，200 mg L-1）重金屬溶液。600 nm 波長下用分光�；匦詼y定菌形態(tài)的觀察布平板法。將活化好的菌株梯度稀釋在 LB 和解磷固體培養(yǎng)基后涂時將菌液在兩種固體培養(yǎng)基中劃線，分別觀察其生長形態(tài)。

圖 2.2 IAA 標準曲線抗生素抗性實驗對抗生素的敏感性實驗采用 Kirby Bauer 紙片擴散法。共有 6 種霉素（10 μg），氯霉素（30 μg），紅霉素（15 μg），諾氟沙（10 μg）和環(huán)丙沙星（5 μg）。將菌株涂布之后無菌環(huán)境下將基的表面。置于 28℃培養(yǎng)箱培養(yǎng) 18-24 h 后測量抑菌圈直徑，其分為三個級別：敏感、中介和耐藥。C 脫氨酶活性測定測量菌液產生的脫氨酶來催化降解 ACC 脫氨形成 α－丁酮酸 μmol/(h·mg)，protein］。測定結果為 3 次重復的平均值[78]。

【參考文獻】

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本文編號：2808348