【摘要】：我國(guó)鈾及伴生重金屬土壤污染主要以中、輕度污染為主,而植物修復(fù)作為輕度、大面積重金屬污染治理的首選方法,卻缺少一種安全、環(huán)保、快速的超富集植物的產(chǎn)后處置方法與之相對(duì)應(yīng),這很大程度地限制了該方法的推廣應(yīng)用。為獲得一種科學(xué)合理的重金屬富集生物質(zhì)處置方法,研究將篩選得到的優(yōu)勢(shì)降解菌及菌群進(jìn)行組合,以此對(duì)添加外源鈾及其伴生重金屬鉛、鍶的黑麥草進(jìn)行發(fā)酵降解研究,以期獲得鈾富集黑麥草快速減容技術(shù)的基本工藝參數(shù)。主要研究結(jié)果如下:(1)為研究纖維素酶酶活的最佳測(cè)定條件,研究采用分光光度法對(duì)DNS法測(cè)定纖維素酶酶活的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)還原糖顯色液在480、490 nm處波動(dòng)較大,表明其不適合作為測(cè)定波長(zhǎng);還原糖顯色液在520 nm處線性相關(guān)系數(shù)5202與8)(62十分接近,且在520~580 nm范圍內(nèi)R2穩(wěn)定在0.9998且在該范圍內(nèi)斜率隨波長(zhǎng)增大而減小。結(jié)果表明在520 nm處既可達(dá)到很好的線性關(guān)系,又可實(shí)現(xiàn)較好的分辨率。(2)為獲得降解特性較好的優(yōu)勢(shì)菌株,研究將菌源土樣進(jìn)行限制性富集培養(yǎng)、分離純化后得到能直接或間接利用黑麥草的菌株,采用透明圈法對(duì)菌株產(chǎn)纖維素酶能力定性考察,再以平板培養(yǎng)法考察所得菌株對(duì)利用黑麥草的能力及重金屬耐受能力,最終采用16S r DNA或18S r DNA對(duì)優(yōu)勢(shì)菌株進(jìn)行鑒定。研究得到黑麥草利用能力較好且產(chǎn)纖維素酶菌株共8株,其中細(xì)菌4株(B3、B8、B9、B(KC)),放線菌2株(A1、A3),真菌2株(F1、F2)。菌種重金屬抗性考察發(fā)現(xiàn)細(xì)菌均對(duì)重金屬的抗性較強(qiáng),放線菌次之,真菌最差。排除一株重金屬抗性很差的放線菌后對(duì)剩余7株優(yōu)勢(shì)菌株鑒定發(fā)現(xiàn)A1鑒定為鏈霉菌(Streptomyces sp.);B3、B8、B9、B(KC)分別鑒定為Brevibacillus brevis、Bacillus licheniformis、Bacillus badius、Bacillus subtilis subsp;F1、F2分別鑒定為Fusarium sp.、Microascus manginii。結(jié)果表明枯草芽孢桿菌是一類抗逆性很強(qiáng)且降解性能較好的微生物。(3)為考察菌株的組合降解能力,研究先采用涂布打孔法、DNS法、差重法分別對(duì)菌株間的拮抗性、產(chǎn)纖維素酶活特性、降解特性進(jìn)行考察,再采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)菌株進(jìn)行組合。研究發(fā)現(xiàn)僅Brevibacillus brevis對(duì)其他菌有輕微的抑制作用;在發(fā)酵初期以Microascus manginii酶活最好,其CMC-Na酶活為13.97 U/m L,FPA酶活為9.76 U/m L;真菌及放線菌以Microascus manginii降解率最大,達(dá)9.63%,細(xì)菌以Bacillus badius降解率最大,達(dá)20.53%。采用正交法對(duì)菌株進(jìn)行組配,發(fā)現(xiàn)溫度因素水平極差遠(yuǎn)大于其他因素的極差,按不同溫度對(duì)正交實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行直觀分析,得出真菌及放線菌Streptomyces sp.、Fusarium sp.、Microascus manginii接種配比為2:2:3;細(xì)菌Bacillus licheniformis、Bacillus badius、Bacillus subtilis subsp接種配比為1:1:1。研究表明菌株酶活與降解率正相關(guān),酶活越大對(duì)應(yīng)的降解率也越大;不同發(fā)酵溫度下同一類微生物發(fā)揮的功能差異較大,后續(xù)研究可采用變溫分步發(fā)酵,以最大程度發(fā)揮各類微生物的降解能力。(4)為獲得高效降解菌群,研究以腐敗堆棄物秸稈、落葉、雜草等下土壤為菌源材料,通過(guò)限制性富集傳代培養(yǎng)、重金屬馴化等技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行篩選,并以濾紙分解能力、黑麥草降解率、木質(zhì)纖維素降解率為篩選指標(biāo)。研究獲得具有較高黑麥草降解活性且具有一定鈾及其伴生重金屬耐受性的1號(hào)及6號(hào)菌群的;38℃固體發(fā)酵6 d后1號(hào)和6號(hào)菌群降解率分別可達(dá)45.63%、49.54%,木質(zhì)纖維素降解率分別達(dá)66.21%、76.30%;通過(guò)對(duì)兩個(gè)菌群中優(yōu)勢(shì)菌株進(jìn)行分離純化,再結(jié)合16S r DNA進(jìn)行優(yōu)勢(shì)菌株的鑒定發(fā)現(xiàn),兩菌群中優(yōu)勢(shì)菌種均為枯草芽孢桿菌屬。研究結(jié)果進(jìn)一步表明枯草芽孢桿菌是一類抗逆性很強(qiáng)且降解性能較好的微生物;菌群降解效率明顯高于單菌及組合菌,說(shuō)明菌群中不可培養(yǎng)微生物對(duì)降解的影響較大。(5)為提高降解黑麥草的效率,研究以組合菌劑和菌群制備得到復(fù)合菌劑,采用差重法考察其對(duì)黑麥草的降解效率。研究發(fā)現(xiàn)38℃發(fā)酵條件下黑麥草降解率優(yōu)于28℃,而木質(zhì)纖維素的降解率28℃下優(yōu)于38℃;變溫分步發(fā)酵發(fā)現(xiàn)變溫發(fā)酵二次接種其降解率高于變溫發(fā)酵一次性接種,但變溫發(fā)酵二次接種木質(zhì)纖維素降解率與變溫發(fā)酵一次性接種無(wú)顯著性差異。研究結(jié)果表明真菌及放線菌的木質(zhì)纖維降解能力高于細(xì)菌;變溫分步發(fā)酵中第二步發(fā)酵時(shí)再接入細(xì)菌,可使細(xì)菌快速占據(jù)優(yōu)勢(shì),提高了對(duì)木質(zhì)纖維素分解產(chǎn)物的耗散。綜上所述,研究以在高效菌群中添加高效降解組合菌劑的方式進(jìn)行接種,并采用變溫分步發(fā)酵方式進(jìn)行發(fā)酵,實(shí)現(xiàn)了鈾富集黑麥草的快速減容。研究中得出了鈾富集黑麥草微生物快速減容技術(shù)的一些關(guān)鍵性參數(shù),同時(shí)得到了降解能力較好的復(fù)合菌系,這很大程度上為重金屬富集生物質(zhì)的微生物降解提供了理論和技術(shù)支撐。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X53;X591

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2333576