【摘要】：阿特拉津是一種持久性有機(jī)污染物,在土壤中不易降解,還會進(jìn)入水環(huán)境中,其使用伴隨著巨大的危險,對許多動植物構(gòu)成威脅。生物降解阿特拉津因其對環(huán)境的友好性和降解徹底性而受到普遍關(guān)注。然而,污染土壤中的一些環(huán)境變量(包括土壤理化性質(zhì)和有機(jī)污染物)會引起微生物群落的顯著變化,可能導(dǎo)致一些功能性細(xì)菌的活性喪失。生物炭是一種多孔、吸附能力強(qiáng)、環(huán)境穩(wěn)定性高的廉價材料。如果使用生物炭作為降解細(xì)菌的載體,可以減輕這種損害,提高功能性細(xì)菌活性。基于大量的文獻(xiàn)調(diào)研,本研究制備了生物炭(BC)和鐵改性生物炭(FeMBC)。研究了改性前后生物炭的吸附性能,然后研究了改性前后生物炭負(fù)載節(jié)桿菌DNS32對阿特拉津的降解特性及對節(jié)桿菌DNS32活性的影響。最后,將鐵改性生物炭負(fù)載DNS32復(fù)合材料加入到阿特拉津污染土壤中,研究復(fù)合材料對阿特拉津的降解及對微生物群落的作用,為開發(fā)環(huán)境友好型新材料提供了新的思路。通過上述研究,得到如下結(jié)論。(1)利用SEM、FTIR、XPS、XRD對BC、FeMBC進(jìn)行了表征,并研究了BC和FeMBC對阿特拉津的吸附行為,結(jié)果表明:BC保留了天然的微觀結(jié)構(gòu),FeMBC具有與BC相同的孔徑結(jié)構(gòu),但是FeMBC比BC表面粗糙度更高。BC與FeMBC均符合偽二階動力學(xué)模型,說明BC與FeMBC對阿特拉津的吸附的限速步驟為化學(xué)吸附。BC與FeMBC的吸附等溫線均符合Langmuir方程,BC和FeMBC對阿特拉津吸附的q_(max)值分別為33.957、41.576、52.542mg/g和38.165、46.221、58.873 mg/g,表明FeMBC具有比BC更好的吸附性能。(2)探討了生物炭負(fù)載DNS32菌株的最佳時間,同時利用SEM、TEM對生物炭負(fù)載DNS32復(fù)合材料進(jìn)行表征,結(jié)果表明:BC與FeMBC負(fù)載DNS32菌株最佳的吸附時間為30min,SEM結(jié)果顯示DNS32菌株可以自由的進(jìn)入生物炭內(nèi)部。TEM結(jié)果顯示生物炭材料負(fù)載的DNS32菌株細(xì)胞膜完整。(3)研究了改性前后生物炭負(fù)載DNS32復(fù)合材料的降解動力學(xué)以分析對阿特拉津的降解促進(jìn)作用,研究了BC、FeMBC對DNS32菌株生長、生物膜形成的影響,同時探究了胞外聚合物(EPS)與阿特拉津的相互作用,結(jié)果表明:BC和FeMBC促進(jìn)了阿特拉津的生物降解,降解動力學(xué)利用零級動力學(xué)模型擬合表明阿特拉津的去除由生物降解主導(dǎo)。BC和FeMBC對DNS32菌株的生長具有明顯的促進(jìn)作用。FeMBC存在時,DNS32菌株最先進(jìn)入生長的對數(shù)期。BC和FeMBC均可以促進(jìn)DNS32菌株生物膜的形成,FeMBC由于其粗糙的表面適合細(xì)菌掛膜,DNS32菌株生物膜形成量最高。三維熒光光譜和同步熒光光譜表明阿特拉津和EPS之間的強(qiáng)相互作用,主要是類蛋白質(zhì)明顯被阿特拉津淬滅,猝滅過程是靜態(tài)熒光猝滅。(4)研究了FeMBC負(fù)載DNS32復(fù)合材料(bFeMBC)對土壤中阿特拉津降解及微生物群落的影響,結(jié)果表明:bFeMBC明顯增強(qiáng)了土壤中阿特拉津的降解。高通量測序結(jié)果顯示添加bFeMBC恢復(fù)了污染土壤中微生物種類的豐度和多樣性,介導(dǎo)了細(xì)菌門的動態(tài)變化,與未受污染的土壤處理相比,阿特拉津污染土壤中減少了大多數(shù)的屬,而添加bFeMBC有效地減輕了這種變化。基于PCA分析發(fā)現(xiàn),未污染土壤、污染土壤及添加了bFeMBC的污染土壤菌群差異性比較顯著。添加bFeMBC后豐度增加的屬大多數(shù)屬于植物生長促進(jìn)細(xì)菌或污染物降解細(xì)菌,這可能是促進(jìn)阿特拉津生物降解的原因。
【圖文】：

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)碩士學(xué)位論文）比較生物炭和鐵改性生物炭分別存在時，DNS32 菌株的生物膜形成量，和三維熒光光譜分析 EPS 與阿特拉津的相互作用，探討復(fù)合材料對阿特拉）將鐵改性生物炭負(fù)載 DNS32 復(fù)合材料投加到污染土壤中，，研究其降解過落的變化，為環(huán)境友好型新材料的應(yīng)用提供了初步方案。技術(shù)路線路線如圖 1-1 所示。

BC和FeMBC的XRD圖
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X592;X172

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本文編號：2683766