1株耐Cd细菌的分离、鉴定及其吸附特性研究

从长期受农药污染的土壤中分离筛选到1株可耐受重金属Cd的菌株,经形态观察、生理生化特性、16S rRNA基因序列和系统发育分析确定该菌株为路德维希肠杆菌(Enterobacter ludwigii),命名为EM1,为Cd污染水体及土壤的修复提供微生物菌株。在无机盐培养基中菌株EM1对Cd~(2+)的最适耐受质量浓度为50 mg/L,吸附Cd~(2+)的最适生长温度为35℃,最适pH值为6.0,在此条件下,其对Cd~(2+)的吸附率最大,为92%。电镜扫描结果表明,在吸附Cd~(2+)的过程中菌体表面分泌大量的胞外多聚物且菌体形态发生变化。红外光谱分析显示,Cd~(2+)胁迫条件下,菌体细胞壁结构并未发生变化,菌株吸附Cd~(2+)的过程主要与菌体表面的羟基、N-H、C-H、多糖中的C-O-C及酰胺基团有关。     

基于细胞壁吸附固定特性的小飞蓬耐Cd机制研究

为探究小飞蓬根、叶细胞壁在Cd吸收过程中发挥的作用,以小飞蓬为供试植物,扫描电镜(SEM)观察Cd在小飞蓬组织中的分布及受损情况,通过细胞壁化学改性,利用吸附动力学和傅里叶红外光谱技术(FTIR)对小飞蓬根、叶细胞壁的Cd吸附固定特性进行了研究。扫描电镜结果显示,Cd胁迫下小飞蓬根、叶组织结构排列不规则,并出现晶体堵塞导管的现象,皮层组织是小飞蓬吸附固定Cd的重要部位;经酯化改性、氨基甲基化改性和果胶酶改性后,吸附动力学试验表明根细胞壁对Cd的累积吸附量分别相对降低了49.1%、38.5%和26.1%,叶细胞壁分别相对降低了39.47%、20.14%和30.23%。根细胞壁上的羧基和氨基在Cd吸附中的贡献作用较大,而叶细胞壁上的羧基和果胶在Cd吸附中的作用较明显。利用FTIR表征了小飞蓬根、叶细胞壁上Cd吸附位点的官能团信息后表明,在小飞蓬根、叶细胞壁吸附Cd的过程中,羟基、羧基和氨基是Cd的主要结合位点。其中,果胶为Cd的结合提供羟基官能团,纤维素和半纤维素为Cd的结合提供羧基官能团,而细胞壁蛋白提供了氨基官能团等结合位点。由此可见,细胞壁各组分中的羟基、羧基和氨基提供Cd结合位点,使细胞壁对Cd具有较高的吸附固定能力,是小飞蓬耐Cd的一种重要机制。     

类芦根细胞壁对铅的吸附固定机制

为探究类芦对Pb的耐性机制,采用对根细胞壁化学改性处理,测定Pb吸附动力学。结果表明,通过酯化改性去除部分羟基官能团后的根细胞壁对Pb~(2+)的吸附量相对降低了68.1%,其次为通过果胶酶改性去除部分果胶和通过甲基化改性去除部分氨基后的细胞壁,对Pb2+的吸附量相对降低48.9%与41.1%。利用傅里叶红外光谱分析,再结合FTIR图可得出,果胶提供的羟基基团、纤维素和半纤维素提供的羧基基团以及细胞壁蛋白提供的氨基官能团都是类芦固定Pb~(2+)的重要位点。研究表明,细胞壁组分中的羟基、羧基和氨基可以提供Pb结合位点,特别是羟基官能团可以使细胞壁对Pb具有较高的吸附固定能力,这也是类芦能够抵御Pb胁迫的一种重要机制。     

重金属对溶磷黑曲霉生长的影响

采用PDA培养基添加不同浓度的单一重金属离子,研究10种重金属对溶磷黑曲霉(Aspergillusniger)生长的影响。结果表明:较低浓度Cu2+(低于100mg/L)对黑曲霉的整个生长早期有促进作用;Pb2+抑制黑曲霉孢子在培养基中的萌发;Co2+浓度在100mg/L以下对黑曲霉生长的抑制较为轻微;Ag+胁迫对黑曲霉菌落直径的影响变化规律与Zn2+基本一致;Se4+、Ni2+、Cd2+、Hg+和Cr6+浓度分别在200、200、100、25、25mg/L浓度时,黑曲霉生长受到完全抑制。10种重金属离子对黑曲霉抑制作用强弱顺序大致为:Hg2+、Cr6+Cd2+Se4+Ni2+Zn2+Ag+Co2+Pb2+Cu2+。     

一株变形假单胞菌吸附模拟废水中Cd(Ⅱ)的条件

本文研究了理化因素对变形假单胞菌(Pseudomonas plecoglossicida)C-18吸附Cd(Ⅱ)的影响,并通过正交实验确定了最佳吸附条件。结果表明:在吸附剂浓度1.2 g/L、Cd(Ⅱ)初始浓度100 mg/L、pH7.0、温度30℃、转速200 r/min的条件下,吸附12 h,菌株C-18对Cd(Ⅱ)的吸附率和吸附量分别达到88.8%和74 mg/g。在金属离子Zn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ag(Ⅰ)共存的条件下,菌株C-18对Cd(Ⅱ)的吸附效果明显受到影响,4种金属离子对菌株C-18吸附Cd(Ⅱ)的影响顺序为Cu(Ⅱ)Zn(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Ag(Ⅰ)。     

Neosartorya hiratsukae对Cu~（2＋）的吸附特征

研究利用真菌Neosartorya hiratsukae（M7）的冻干菌体吸附溶液中Cu2＋的特征。利用红外光谱分析了菌体的主要官能团,分别从动力学、等温吸附2方面进行试验,并研究了溶液pH值、Cu2＋初始浓度、吸附时间对吸附过程的影响。结果表明,菌体富含羟基、羧基等官能团;吸附的最适pH值为5.0;等温吸附过程可以用Langmuir方程进行描述,菌体对Cu2＋的最大吸附量为10.03 mg/g;菌体吸附Cu2＋的过程进行得很快,30 min内可达到平衡吸附量的78.6%,吸附在3 h内达到平衡,吸附过程可用二级动力学方程描述（R2=0.998）。     

蜡状芽孢杆菌抗重金属性能及对镉的累积

所研究的蜡状芽孢杆菌RC可以在镉浓度为200mg·L-1的固体培养基平板上生长良好,表明菌株具有强抗镉的能力。该菌株在液体培养基中Cd2+、Cr3+、Pb2+浓度均为75mg·L-1和Mn2+浓度为100mg·L-1培养时,菌株生长正常。在重金属Cr3+、Pb2+、Mn2+存在时,采用红外光谱与原子吸收光谱分析菌株对Cd2+的积累,结果表明,培养基中其他重金属离子的加入,会影响菌株对Cd2+的积累率;当Cr3+存在时,Cr3+可以增加细胞壁上有效官能团活性,明显提高RC菌体对Cd2+的积累率,而其他重金属组合对Cd2+吸附积累能力影响不大;RC细胞壁上活性基团-OH、-NH-、-COOH、-PO34-和-M-O(O-M-O)活跃参与Cr3+、Pb2+、Mn2+和Cd2+多种重金属离子的络合作用。通过高温和十二烷基硫酸钠处理菌株进行质粒消除试验,未发现该菌株的抗镉性质与抗性质粒的存在相关。     

胡敏酸吸附重金属Cu2+ Pb2+ Cd2+的特征及影响因素

采用碱溶酸沉淀法提取腐殖质中的胡敏酸,研究了胡敏酸对Cu2+Pb2+Cd2+的吸附特征及作用机理.结果表明,在相同初始浓度下,胡敏酸对Cu2+的吸附强度要大于对Pb2+和对Cd2+的吸附.吸附强度顺序为Cu2+＞pb2+＞＞Cd2+.Langmuir、Freundlich和Temkin方程对Pb2+Cd2+的吸附呈显著关系,但其中Freundlich方程为最佳拟合方程;对Cu2+的吸附,Langmuir等温式拟合程度最高,Freundlieh方程其次,Temkin方程则不适合.pH是影响胡敏酸对Cd2+和Cu2+吸附的主要因素,而对Pb2+吸附的影响较小.总体上低pH值均不利于吸附剂对重金属离子的吸附,随着pH值的增加(pH=2～8),不论吸附量还是吸附率都呈上升趋势.通过红外光谱表征反应物,结果表明,胡敏酸与Pb2+Cd2+的结合点主要发生在羧基和酚羟基之间,而Cu2+与胡敏酸的结合除了在羧基和酚羟基之间外,更多地发生在羧基和羧基之间.     

黑曲霉对重金属Cu（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）的抗性及富集特性

以黑曲霉(Aspergillus niger)为实验菌株,探讨不同pH值、重金属离子初始浓度、孢子液接种量和重金属离子共存对菌体生长量和富集能力的影响。结果表明:Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)对黑曲霉的最低抑菌浓度分别为250、700mg·L-1;菌株最佳生长和富集条件为pH5.0、孢子液体积1mL,黑曲霉对Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的富集分别在4d和5d达到平衡。在重金属共存系统中,Cu(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)浓度越高,黑曲霉对Cu(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)富集能力越强;Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的富集量分别在其浓度为150、250mg·L-1时达到最大(8.89、22.80mg·g-1)。采用扫描和透射电镜观察富集前后菌体表面形态和内部结构变化,表明菌体生长受重金属毒害作用可能破坏菌丝表面结构,A.niger富集Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)由表面吸附和胞内富集两部分组成,Zn(Ⅱ)作用下菌丝的完整性较好,菌株对Zn(Ⅱ)具有较强的抗性和适应能力。     

废菌体对水体中重金属的吸附特性研究

[目的]研究废菌体对水中重金属的吸附特性。[方法]以某药物生产的副产物废菌体作为吸附剂,进行了废水中Zn2+、Cu2+、Cd2+等金属的吸附去除试验。采用间歇吸附方式考查了不同的化学改性方法、pH值、反应时间以及离子初始浓度等因素对上述金属离子去除率的影响。[结果]与NaOH改性废菌体相比,微波改性废菌体效果更好,且在30 min之内吸附基本达到平衡;当微波改性废菌体投加量为4 g/L,溶液pH值分别在6、6、7时,废菌体对Zn2+、Cu2+、Cd2+的最大吸附量分别为2.503、2.329、4.653 mg/g,而且其吸附过程完全符合Langmuir吸附等温模型。微波改性废菌体吸附重金属离子前后的能谱图表明,废菌体吸附金属离子其机理主要是离子交换。[结论]在废物利用的同时净化重金属污染是可行的,为微生物吸附技术广泛应用于处理重金属污染和回收贵重金属提供了依据。     

镉·铜胁迫对不同品种水稻种子萌发及幼苗生长的影响

[目的]探索重金属镉、铜对水稻的伤害。[方法]以水稻品种先农10号2、0号和40号为试材,研究了不同浓度的氯化镉和硫酸铜处理对种子的发芽和幼苗生长的影响。[结果]在重金属镉、铜胁迫条件下3个品种的发芽率和发芽势与对照差异不大,根的伸长受到明显抑制。先农20号在镉、铜浓度为5和10 mg/L时以及先农40号在镉和铜浓度分别为10和30 mg/L时,苗高均极显著降低。3个水稻品种的生物量的变化趋势与株高基本一致。镉、铜含量分别为5和10 mg/L时,幼苗叶绿素含量显著低于对照。先农20号在镉为5mg/L时及先农10号和40号在镉为10 mg/L时,幼苗的根系活力均显著低于对照。[结论]重金属胁迫对水稻种子的萌发影响不大,对幼苗生长影响较大。     

高效抗铜微生物的筛选及其吸附特性

为了拓展铜污染的治理渠道,寻求有效吸附铜的微生物源,采用平板涂布法,从重金属污染的土壤中分离纯化筛选出1株高效抗铜微生物,并进行不同温度、pH值、吸附时间、吸附剂用量、Cu2+初始浓度、转速、菌龄等条件对菌株吸附Cu2+影响的研究。结果表明:筛选得出的菌株在菌龄为3d、pH 5.0、吸附时间50min、加入0.5mL菌悬液、Cu2+初始浓度20mg/L、温度30℃、150r/min的条件下,对Cu2+的吸附效果较好,吸附率达99.1%。     

广州农田土壤重金属生物有效性研究

[目的]为研究农田土壤中镉、铬、铜、铅、锌的生物有效性提供依据。[方法]研究测定了广州一城中村的水田和旱田土壤中的重金属镉、铬、铜、铅、锌的含量,并采用五态分级法对镉、铬、铜、铅、锌在土壤中的存在形态进行了提取和测定,在此基础上探讨了这些重金属的生物有效性。[结果]结果表明,该村的水田和旱田土壤中镉的含量分别为土壤环境质量标准(GB15618-1995)二级标准值的6.87倍和10.23倍;铜含量分别为标准值的4.68倍和3.76倍,锌含量分别为标准值的1.22倍和2.01倍,铬和铅达标。水田土壤中镉和铬以残渣态为主,铜以有机态为主,铅以有机态和残渣态为主,锌以铁/锰态为主。旱田土壤中镉、铬和铅以残渣态为主,铜以有机态为主,锌以铁/锰态为主。[结论]重金属的可交换态和碳酸盐态具有较高的生物有效性,镉在水田和旱田的可交换态与碳酸盐态之和为0.32mg/kg和0.31 mg/kg,超过土壤环境质量标准(GB15618-1995)二级标准值,其污染状况值得关注。     

藻类吸附缓解稻田重金属污染的研究

采用盆栽和稻田污染模拟试验,研究了藻类吸附对稻田土壤中重金属和稻谷中重金属残留的影响。藻静态吸附试验结果表明：1 g普通小球藻吸附Cd、Hg和Cr的能力分别为27.60、17.94和22.52 mg/g·h,椭圆小球藻和梅尼小环藻对重金属也有很强的吸附能力;投放普通小球藻、椭圆小球藻和梅尼小环藻的盆栽试验表明,稻谷Hg、Cd和Cr残留比未投放藻的降低76.53%、65.71和53.57%;Cd污染稻田模拟试验表明,有藻田的稻谷Cd残留比无藻田的降低76.47%,达到国家标准要求。可见,藻对重金属的吸附能力可以在稻田中发挥良好作用,由于藻的吸附作用,3种重金属在稻谷中的残留显著下降。     

1株耐重金属细菌的筛选、鉴定及吸附性能研究

为了更加有效地对重金属污染环境进行生物修复,从Cd污染废水中分离到1株耐Cd的菌株DJ16,经形态观察、生理生化特性、脂肪酸组分及16S rRNA基因序列分析确定该菌株属于沙雷氏菌属(Serratia)。该菌株的重金属耐受性试验表明,菌株对Zn~(2+)的耐受性最强,Cd~(2+)次之,Cu~(2+)最差。菌株的重金属富集试验显示,菌株对Cu~(2+)、Zn~(2+)的吸附量随培养时间的增加先增加后降低,对Cu~(2+)的吸附量在培养12 h时最高,为6.8 mg/g,对Zn~(2+)的吸附量也在培养12 h时最高,为9.0 mg/g。菌株对Cd~(2+)的吸附量随培养时间的增加而增加,培养36 h时最高,为8.8 mg/g。综上,该菌株在生物修复方面具有很大的应用前景。     

镉铜胁迫下紫苏的生长响应和富集特征研究

通过盆栽试验,分析了紫苏(Perilla frutescens(L.)Britt.)在Cd、Cu胁迫下生长响应及其对Cd、Cu的耐性、吸收和累积特征.结果表明,在Cd处理浓度≤60mg·kg~(-1)和Cu处理浓度为≤600mg·kg~(-1)时,紫苏株高和根长均随处理浓度提高而增加,此后则随处理浓度增加胁迫作用渐趋明显.植株地上部和根部Cd的最高含量分别是331.51和991.14 mg·kg~(-1),Cu的最高含量分别为228.65和2 030.63 mg·kg~(-1).植株地上部Cd和Cu的最大富集量分别为66.70和36.52 μg·plant~(-1).植株Cd、Cu富集系数分别为2.59～15.42和0.14～1.24,迁移系数分别为0.35～1.44和0.07～0.56.因此,该植物可用于Cd、Cu污染土壤的修复.     

江西省典型水稻土对铜、镉吸附解吸特性和环境风险评估

以江西省2种典型水稻土(潜育型、潴育型)为试材,采用振荡平衡法研究铜、镉在水稻土中的单一和竞争吸附-解吸情况,并利用吸附分配系数对铜和镉在水稻土中的环境风险进行评估。结果表明:等比例条件下水稻土对重金属离子的吸附亲和力为铜大于镉,吸附能力潴育型水稻土明显大于潜育型;与单一体系相比,竞争条件下水稻土对重金属离子的吸附量均明显降低,但解吸率则明显升高;铜和镉的环境风险随p H升高而减小,且铜和镉共存时明显增大。     

徐州市三环南路土壤Cd的形态特征及影响因素研究

[目的]探讨重金属的形态分布特征,揭示重金属污染对土壤环境的影响程度,阐明重金属形态与理化性质之间的相关性。[方法]采用Tissier的同步提取法测定Cd形态含量,利用SPSS对Cd形态和理化性质作Pearson相关分析,并且对Cd形态与其主要影响因子作线性回归模拟。[结果]土壤Cd以残渣态、可交换态和碳酸盐结合态为主,三者含量之和占总量的91.40%;Cd活性态含量较高,占总量的40.09%。[结论]土壤Cd具有一定的生物有效性和潜在危害性,在土地利用时应给予关注;pH是影响土壤Cd形态含量的主要因素;此外,CEC和有机质含量对Cd形态含量也有一定程度的影响。     

铜胁迫下垂序商陆的生长响应和铜富集特性

通过盆栽试验,分析垂序商陆(Phytolacca americana L.)在Cu胁迫下生长响应及其对Cu的富集特性。结果表明,低浓度Cu处理对垂序商陆生长具有一定的促进作用,在Cu≥900mg/kg时胁迫作用才明显表现,株高和根长开始降低,且耐性系数均>0.8,表明垂序商陆对Cu有较强的耐性。植株地上部和根部Cu的最高含量分别为74.74mg/kg和44.58mg/kg。植株地上部和根部Cu的最高累积量分别为134.59μg/株和107.47μg/株。除Cu最高浓度处理外(1 200mg/kg),各处理迁移系数均大于1,表明垂序商陆有较强的将Cu从根部转运到地上部的能力。     

废弃茶叶茶多酚的提取及其粗提物对水中铜离子的吸附效果

[目的]研究废弃茶叶中茶多酚的提取工艺以及茶渣制成的活性炭对污水中铜离子的吸附作用。[方法]采用L9(34)正交试验优化提取茶多酚的最佳条件。用制备茶多酚的茶渣制备活性炭,测定茶多酚和活性炭对水中铜离子的吸附效果。[结果]茶多酚的最佳提取条件为料液比1∶30,提取温度97℃,提取时间20 min,且茶多酚对铜离子的络合沉淀能力为38.50 mg/g,活性炭对铜离子也具有一定吸附作用,其吸附能力为2.64 mg/g。[结论]茶园废弃茶叶中提取的茶多酚以及茶渣活性炭对铜离子均有较强的清除作用,该方法为茶园废茶资源的循环利用提供了参考。