本文選題：重金屬 + 廢水��； 參考：《太原理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：含有重金屬的廢水排放后可造成水體污染,并通過(guò)生物鏈的傳遞、積累進(jìn)入人體,對(duì)人類(lèi)健康造成嚴(yán)重危害。重金屬是重要的非再生資源,重金屬?gòu)U水不僅增加了環(huán)境壓力,也是巨大的資源浪費(fèi)。因此,必須對(duì)重金屬?gòu)U水進(jìn)行有效的處理,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后方可排放。在重金屬?gòu)U水處理的方法中,微生物吸附法因無(wú)二次污染、處理低濃度重金屬?gòu)U水成本較低而有著廣闊的發(fā)展前景。本文圍繞重金屬抗性和吸附菌株的篩選、選育及其在廢水處理中的應(yīng)用和機(jī)理展開(kāi),為利用微生物吸附法處理重金屬?gòu)U水的工業(yè)應(yīng)用提供優(yōu)良的微生物資源和技術(shù)支持。主要工作和取得的成果如下:(1)重金屬抗性菌株的篩選與吸附性能測(cè)試:自環(huán)境樣品中篩選到重金屬抗性細(xì)菌BL9、BX、B8,分別為嗜麥芽寡養(yǎng)單胞菌、產(chǎn)堿普羅威登斯菌和假單胞菌,可在溫度、pH值和NaCl濃度較寬的范圍內(nèi)生長(zhǎng),環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。細(xì)菌BL9對(duì)Ni~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)具有較強(qiáng)的吸附能力,其最大吸附量分別為171.16、260.13和110.53 mg/g;對(duì)Ni~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;Ni~(2+)的等溫吸附過(guò)程符合Freundlich模型,Zn~(2+)和Cu~(2+)分別符合Sips和Temkin模型;熱力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在溫度293?323 K時(shí)吸附過(guò)程可自發(fā)進(jìn)行,303 K、303 K和298 K分別對(duì)應(yīng)吸附Ni~(2+)、Zn~(2+)和Cu~(2+)的GqD最負(fù)值,當(dāng)溫度≤303 K(Ni~(2+)、Zn~(2+))或298 K(Cu~(2+))時(shí)吸附過(guò)程吸熱,當(dāng)溫度≥303 K(Ni~(2+)、Zn~(2+))或298 K(Cu~(2+))時(shí)吸附過(guò)程放熱。細(xì)菌BX對(duì)Cu~(2+)和低濃度的Cd~(2+)具有較強(qiáng)的吸附能力,其最大吸附量分別為128.74和67.16 mg/g;對(duì)Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附動(dòng)力學(xué)亦符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;等溫吸附過(guò)程分別符合Freundlich和Sips模型;在288?323 K范圍內(nèi)吸附過(guò)程可自發(fā)進(jìn)行。細(xì)菌b8對(duì)ni~(2+)的最大吸附率達(dá)94.18%,吸附量達(dá)122.84mg/g;吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;等溫吸附過(guò)程符合sips模型;在288?323k范圍內(nèi)吸附過(guò)程可自發(fā)進(jìn)行。(2)重金屬抗性細(xì)菌的誘變:利用微波和低溫等離子體對(duì)細(xì)菌b8進(jìn)行了誘變,二者均具有一定的誘變效果,但低溫等離子體的誘變效果較明顯。在以n2為載氣、誘變時(shí)間3min、誘變功率50?65w、載氣氣壓為20pa的最佳等離子體誘變條件下,獲得了突變體ni12。該突變體對(duì)ni~(2+)的抗性達(dá)10.90mmol/l,對(duì)ni~(2+)的吸附量達(dá)139.83mg/g,遺傳穩(wěn)定性好,可用于含ni~(2+)廢水的處理。(3)重金屬抗性細(xì)菌對(duì)重金屬離子的抗性和吸附機(jī)理:通過(guò)傅立葉紅外光譜(ft-ir)、掃描電子顯微鏡(sem)觀察、蛋白質(zhì)組和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerasechainreaction,pcr)反應(yīng)等研究手段,探討了抗性細(xì)菌bl9對(duì)重金屬離子的抗性和吸附機(jī)理,發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)存在復(fù)雜的抗性體系和多層次的吸附重金屬離子的機(jī)制。細(xì)菌不同組分的吸附效果和ft-ir譜圖分析表明,細(xì)胞分泌的細(xì)胞外聚合物(extra-cellularpolymericsubstances,eps)和細(xì)胞壁上o-h、c-o、c=o、n-h等基團(tuán)可與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。利用同位素標(biāo)記相對(duì)和絕對(duì)定量技術(shù)(isobarictagsforrelativeandabsolutequantitation,itraq)技術(shù)發(fā)現(xiàn),在金屬離子ni~(2+)、zn~(2+)和cu~(2+)脅迫16?20h后其蛋白質(zhì)表達(dá)譜有著較大變化:表達(dá)上調(diào)且上調(diào)倍數(shù)大于2.0的蛋白質(zhì)528個(gè),表達(dá)下調(diào)且下調(diào)倍數(shù)小于0.5的蛋白質(zhì)474個(gè),這些差異蛋白分別具有氧化還原酶、金屬離子結(jié)合等活性。通過(guò)pcr擴(kuò)增了czcd與zupt基因的堿基序列,發(fā)現(xiàn)在zn~(2+)脅迫時(shí),czcd基因表達(dá)上調(diào),zupt基因表達(dá)下調(diào)。因此,細(xì)菌bl9不僅利用細(xì)胞外聚合物和細(xì)胞壁上的官能團(tuán)對(duì)重金屬產(chǎn)生抗性和吸附作用,還通過(guò)促進(jìn)外流、減少攝取的方式,降低菌體細(xì)胞質(zhì)金屬離子濃度,減少過(guò)量金屬離子的毒害作用。(4)重金屬抗性菌株的固定化及其生物膜對(duì)重金屬離子的動(dòng)態(tài)吸附:在15±2℃,對(duì)細(xì)菌BL9、BX、突變體Ni12與霉菌FL3的混合培養(yǎng)物進(jìn)行32 L/h間歇曝氣培養(yǎng),從而將之固定化于多孔陶瓷載體上。通過(guò)循環(huán)進(jìn)水的方式,固定化15?60天的微生物膜對(duì)Ni~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)和Cd~(2+)具有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)吸附能力,0.1 mol/L的HCl對(duì)生物膜中的金屬離子可進(jìn)行有效解吸。生物膜可多次吸附金屬離子,使用壽命較長(zhǎng),可應(yīng)用于重金屬?gòu)U水的處理。(5)ZjMT基因與重金屬抗性:ZjMT基因可編碼含有74個(gè)氨基酸序列的多肽,屬于1型金屬硫蛋白,其結(jié)構(gòu)與已知植物的金屬硫蛋白具有較高的相似性。定量PCR結(jié)果表明,ZjMT基因在棗樹(shù)組培苗中的表達(dá)可被Cd~(2+)脅迫等環(huán)境因子所誘導(dǎo),證明了ZjMT基因可在植物體內(nèi)發(fā)揮對(duì)重金屬的抗性作用。將ZjMT基因?qū)氪竽c桿菌,構(gòu)建了表達(dá)該基因的重組菌。與對(duì)照菌相比,ZjMT基因的表達(dá)使重組菌對(duì)多種重金屬離子的抗性和吸附能力增強(qiáng)。ZjMT基因在植物體內(nèi)、體外均可發(fā)揮對(duì)重金屬離子的抗性和吸附功能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X172
，

本文編號(hào)：1763966