一株 Cr（Ⅵ）还原菌对 Cr（Ⅵ）胁迫下小白菜幼苗植物毒性及植物有效性的缓解效应

【目的】研究Cr(Ⅵ)还原菌Exiguobacterium sp.EH5(简称菌株E)对Cr(Ⅵ)胁迫下四季青小白菜幼苗的植物毒性及植物有效性的影响。【方法】通过水培盆栽试验,向等体积、含有不同Cr(Ⅵ)质量浓度(0、1、2、3、4、5 mg/L)的水培营养液中按体积比1%添加菌悬液(菌悬液OD_(600nm)≈4),考察菌株E对Cr(Ⅵ)胁迫下小白菜幼苗的生长量、叶绿素含量、蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化歧化酶(SOD)活性及铬含量的影响。【结果】(1)Cr(Ⅵ)质量浓度越高,Cr(Ⅵ)毒性抑制小白菜幼苗生长及其蛋白质、叶绿素合成的效果越显著。加入菌株E后,在相同最高Cr(Ⅵ)质量浓度(5 mg/L)对比下,小白菜幼苗茎长、根长、鲜重、叶绿素总量及蛋白质含量比不加菌E对照分别增加98.10%、5.32%、90.49%、10.07%、11.11%。(2)随着Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度升高,小白菜幼苗叶片中MDA含量增加,SOD活性随着Cr(Ⅵ)质量浓度升高呈先增后降趋势。加入菌株E后,在相同质量浓度1～5 mg/L下,小白菜幼苗叶片中MDA含量比不加菌对照分别降低19.60%、17.05%、58.85%、28.19%、11.66%。在Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度≤4 mg/L时,加菌株E的SOD活性比不加菌对照有所降低,随着Cr(Ⅵ)质量浓度升高(4 mg/L),加菌株E的SOD活性比不加菌对照提高11.51%。(3)Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度越高,小白菜幼苗体内(根、茎叶)Cr含量越高。加入菌株E后,小白菜幼苗根、茎叶部分的Cr含量比不加菌对照均有不同程度的降低。【结论】添加菌株E可以在一定程度上缓解Cr(Ⅵ)对小白菜幼苗的生长毒性以及Cr(Ⅵ)诱导的氧化胁迫,并降低小白菜幼苗对Cr(Ⅵ)的可利用度。     

麦冬处理水中Cr（Ⅵ）的研究

[目的]探索麦冬对废水中重金属的净化效果。[方法]采用水培法,研究麦冬对废水中Cr（Ⅵ）的吸附能力。[结果]低浓度Cr（Ⅵ）能增强麦冬光合作用,促进其生长;在培养液pH值为4时,麦冬对水中Cr（Ⅵ）的去除率在第7天达到最大值;被麦冬吸附的Cr（Ⅵ）主要富集在麦冬根系。[结论]麦冬在地表水污染治理中具有广泛的应用前景。     

重金属Cr（Ⅵ）在消落带适生植物狗牙根中的迁移模拟研究

以江水-狗牙根构成的有机体系为研究对象,通过动态模拟试验,研究了Cr（Ⅵ）在狗牙根中的富集迁移情况。研究表明,狗牙根在Cr（Ⅵ）初始浓度在5.0mg/L及以下能比较正常地生长发育,Cr（Ⅵ）初始浓度达到10.0mg/L明显中毒,生长发育很缓慢。随着处理的Cr（Ⅵ）质量浓度的增加富集迁移量逐渐增大,且能明显降低江水中的Cr（Ⅵ）浓度。     

外源刺激剂强化芽孢杆菌高效修复Cr（Ⅵ）污染水体

目前,利用微生物修复六价铬[Cr（Ⅵ）]污染的土壤和水体已经在实验室及场地大量应用,但由于土著微生物的竞争及场地的寡营养条件,导致外源铬（Cr）高效还原微生物定殖困难。鉴于此,本研究从成本低廉且无二次污染的氮源型/碳源型/矿物型/离子型的微生物刺激剂筛选出发,探讨了不同刺激剂添加方式（非包埋型和包埋型）对抗铬芽孢杆菌（Bacillus sp.）高效还原Cr（Ⅵ）的影响,并采用扫描电子显微镜-能谱（SEM-EDS）对芽孢杆菌表面进行表征。结果表明,甘蔗粉（碳源型）、豆粕粉（氮源型）、钙离子[Ca（Ⅱ）,离子型]、蒙脱石（矿物型）这四种刺激剂的添加显著增加了芽孢杆菌对Cr（Ⅵ）的还原效率,进一步利用单因素多水平试验确定了它们的最佳投加量分别为10 g∙L^-1、10 g∙L^-1、10 mmol∙L^-1、8 g∙L^-1,在第8天时与裸菌相比,分别添加这4种刺激剂的芽孢杆菌对Cr（Ⅵ）的还原率分别提高了17.48、15.56、11.70、18.84个百分点。在单因素试验的基础上,挑选2个效果最佳的刺激剂甘蔗粉和蒙脱石,利用响应曲面法建立了混合型刺激剂（甘蔗粉+蒙脱石）与菌的最佳投加量,结果显示甘蔗粉投加量为8 g∙L^-1、蒙脱石投加量为6 g∙L^-1、菌剂投加量为0.3%（V/V）时,培养8 d后,与裸菌相比,添加混合刺激剂的芽孢杆菌对Cr（Ⅵ）还原率增加了32.53个百分点,显著高于单一非混合刺激组。考虑到刺激剂直接加入环境亦会被土著微生物利用,导致对外源铬还原微生物刺激作用的长效性差,本研究还探究了包埋型缓释刺激剂对芽孢杆菌还原Cr（Ⅵ）的长效刺激作用,结果发现,在包埋型刺激剂的辅助下,芽孢杆菌对Cr（Ⅵ）的还原能力随着时间延长而不断增加,其Cr（Ⅵ）还原率分别从86.08%（第2天）增加到97.09%（第28天）,添加了非包埋型混合刺激剂的菌从86.92%（第2天）下降到75.93%（第28天）。SEM观察修复28 d的菌,发现未加任何刺激剂的裸菌出现严重皱缩,部分断裂,形态结构不完整;添加非包埋混合刺激剂的菌出现轻微皱缩,点状断裂,形态结构较为完整;而添加包埋型刺激剂的菌光滑,形态结构完整,表面有绒毛状产物,EDS显示绒毛状产物O和Cr含量相对于其他元素较多,包埋型刺激剂提升了菌细胞表面参与的铬固定,降低了铬对细菌细胞的毒性。研究表明,混合刺激剂还原效果优于单一非混合刺激组,确定最佳投加量分别为甘蔗粉（8 g∙L^-1）、蒙脱石（6 g∙L^-1）和菌剂（0.3%）。利用非包埋型刺激剂有利于短期内快速提升菌对Cr（Ⅵ）还原,而包埋型刺激剂使菌还原Cr（Ⅵ）具有长效性并有效地降低了Cr（Ⅵ）毒性。     

改性花生壳吸附废水中Cr（Ⅵ）条件的优选试验

[目的]研究改性花生壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。[方法]用磷酸溶液对花生壳进行改性处理,制备不同浓度的Cr（Ⅵ）溶液,采用单因素试验研究Cr（Ⅵ）初始浓度、改性花生壳投加量、pH值、反应时间对吸附率的影响,并通过正交试验优化改性花生壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附条件。[结果]极差分析可知,在影响吸附效果的因素中,pH值的影响最大,投加量和反应时间次之,Cr（Ⅵ）初始浓度的影响最小。最佳吸附条件为：pH值为2.0,Cr（Ⅵ）浓度为40mg/L,花生壳粉末投加量为30g/L,反应时间为100min,对Cr（Ⅵ）的吸附率可达96.81%。改性花生壳对含Cr（Ⅵ）废水的吸附性能明显高于未改性花生壳。[结论]该研究为花生壳的综合利用和含Cr（Ⅵ）废水的处理研究提供有价值的参考。     

谷氨酸废水培养枯草芽孢杆菌产絮凝剂及固定化吸附Cr（Ⅵ）研究

[目的]探索枯草芽孢杆菌产絮凝剂吸附Cr（Ⅵ）的效果。[方法]研究了葡萄糖、谷氨酸浓缩液、KH2PO4、pH和温度对枯草芽孢杆菌产絮凝剂的影响。利用红外光谱分析絮凝剂的组成,同时研究了利用固定法吸附Cr（Ⅵ）的效果。[结果]通过正交试验,确定了优化培养条件为葡萄糖添加量20 g/L、谷氨酸浓缩液30 ml/L、KH2PO42.0 g/L、pH值7、温度32℃。红外光谱分析结果显示,絮凝剂主要由γ-PGA和多糖组成。固定后的絮凝剂最大Cr（Ⅵ）吸附容量为4.2 mg/g,最佳Cr（Ⅵ）吸附pH值为4。[结论]利用谷氨酸废水培养枯草芽孢杆菌可以产出有效吸附（Cr（Ⅵ））的絮凝剂。     

铬超富集植物李氏禾对铜的富集特征研究

李氏禾是中国境内发现的第一种铬超富集植物.本文通过野外调查和水培试验,研究了李氏禾对铜的富集特征.野外调查结果表明,李氏禾能够将淤泥和水体中的铜转运到地上部,叶中铜平均含量为1 717.85 mg·kg-1,根和茎中铜平均含量为533.42mg·kg-1.叶中铜含量与水和淤泥中铜含量之比分别为291.88和14.01.营养液培养条件下,李氏禾对铜也有较强的富集能力.当培养液中铜浓度为40 mg·L-1时,叶中铜含量最高达到2 357.26mg·kg-1.这些结果表明,无论是在野外生长条件下还是在营养液培养条件下,李氏禾均对铜表现出很强的富集能力.李氏禾生长迅速,地理分布广,且能对铜、铬等多种重金属产生富集,因此,是一种优良的修复铜、铬等重金属污染土壤和水体的物种.     

成型马尾松针对含铬废水中Cr（Ⅵ）的去除

以废弃的马尾松针为原材料,制备了易回收的成型马尾松针,并用于含铬（Cr）废水的吸附。通过磷酸与羧甲基纤维素钠反应将废弃马尾松针成型化,以重铬酸钾溶液作为模拟含铬废水,研究吸附剂投加量、pH、初始浓度等对成型马尾松针吸附Cr（Ⅵ）的影响。结果表明：成型马尾松针对水中Cr（Ⅵ）具有良好的去除效果,质量浓度为10 mg·L^-1的Cr（Ⅵ）溶液,吸附剂投加量为10.0 g·L^-1时,Cr（Ⅵ）去除率达到99%;成型马尾松针对Cr（Ⅵ）的吸附是一个先快速吸附、后缓慢达到平衡的过程,对于10 mg·L^-1的Cr（Ⅵ）溶液,最终吸附平衡时间为6 h。马尾松针对Cr（Ⅵ）的去除率随着pH的升高而降低,在pH 1~4时,去除率超过90%;成型马尾松针对Cr（Ⅵ）的吸附符合Freundlich模型,吸附过程可以由准一级动力学模型描述;成型马尾松针去除Cr（Ⅵ）的主要机制是静电吸附、氧化还原和络合作用。研究表明,成型马尾松针在去除Cr（Ⅵ）方面具有良好的潜力,可实现废弃生物质资源的循环利用和废水中有毒重金属去除的双重目标。     

纳米Fe2O3光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

用纳米Fe2O3悬浮体系成功地进行了光催化还原Cr(Ⅵ)，提出了光催化还原Cr(Ⅵ)的最佳条件，确立了在溶液中H2SO4浓度为0．5mol/dm^3，在质量浓度为80mg/dm^3的50cm^3Cr(Ⅵ)溶液中，催化剂用量为0.2g，光照时间5h，Cr(Ⅵ)的光还原率达87％以上。同时，还探讨了无机离子对光催化还原Cr(Ⅵ)的影响。试验结果表明：纳米Fe2O3光催化还原Cr(Ⅵ)是可行的，符合一级反应速率方程：InC=-0．3623t 3．908。     

Cr（Ⅵ）还原菌Microbacterium sp. QH-2对铝氧化物吸附铬影响的研究

氧化铝是土壤中最丰富和最活泼的矿物质之一,能对土壤中铬元素的迁移和转化产生影响。而土壤Cr(Ⅵ)还原菌能将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)。本研究探讨了Cr(Ⅵ)还原菌对铝氧化物吸附铬的影响。结果表明,在pH为4时,γ-氧化铝对Cr(Ⅵ)吸附能力明显强于α-氧化铝。α-氧化铝和γ-氧化铝与Cr(Ⅵ)还原菌株Microbacterium sp. QH-2混合培养后,二者的晶体结构并未受影响,但菌株QH-2的存在增加了α-氧化铝和γ-氧化铝对总铬的吸附量。     

污灌区土壤对Cr(Ⅵ)的吸附和还原作用研究

通过静态吸附实验和土柱淋溶实验,研究了污灌区土壤对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附和还原作用。结果表明,土壤对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温方程。进入土壤后,Ｃｒ（Ⅵ）被土壤固相组分吸附和还原为Ｃｒ（Ⅲ）,从而降低了Ｃｒ（Ⅵ）对农作物的危害性     

蔬菜地土壤对Cr（Ⅵ）的吸附——解吸特征研究

以韶关某蔬菜地土壤为研究对象,研究了反应时间、反应物浓度、pH值、共存离子等因素对Cr(Ⅵ)吸附反应的影响,并在此基础上研究了Cr(Ⅵ)的解吸特征,区分了有机质和氧化铁等组分对Cr(Ⅵ)吸附的贡献。结果表明：在pH值为4.0～6.0的范围内,Cr(Ⅵ)吸附反应48 h可达到平衡。Cr(Ⅵ)吸附百分比随着pH值的上升而下降,且pH值越低,静电吸附方式所占比例越高,这是因为pH值越高,土壤表面负电荷量越多,对Cr(Ⅵ)的静电斥力越强。Cu²⁺的存在可降低土壤表面负电荷量,由此促进Cr(Ⅵ)吸附和提高静电吸附方式所占比例;加入H₂PO₄^-后,土壤表面负电荷量增加,Cr(Ⅵ)吸附受到抑制,但专性吸附方式所占比例有所提高。在所研究的初始浓度范围内,去除有机质、非晶质氧化铁和游离氧化铁后,Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别下降24.63、6.40和9.89个百分点。本结论将有助于了解Cr(Ⅵ)在该土壤固、液两相的分配平衡、生物有效性和迁移性,对其污染风险控制可提供一定的理论支撑。     

农业废弃物核桃壳粉对Cr（Ⅵ）的吸附特征研究

以核桃壳粉为吸附剂,通过批试验探讨了体系初始pH值、吸附剂用量、温度等因素对水溶液中Cr(Ⅵ)吸附的影响,并讨论了吸附过程中Cr的化学形态变化和吸附过程的热力学特征.结果表明,核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附最佳pH为1.0.向50 mL 50 mg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液中加入0.5 g核桃壳粉,对溶液中Cr(Ⅵ)的去除可达95.39%,吸附过程伴随着氧化还原反应的发生;随着体系温度的升高,核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附量增加,吸附过程符合二级动力学过程,Langmuir模型能较好地反映吸附过程特征.对吸附热力学参数△Go、AH°和△S°的计算表明,吸附过程是吸热的自发过程,升高温度有利核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附,在301、308和318 K条件下的最大吸附量分别为20.54、26.00和29.53 g·kg-1.试验结合FTIR和SEM手段,对核桃壳粉进行了分析,发现核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附是一个包含氧化还原的极其复杂的反应过程,核桃壳粉是具有吸附污水中铬的能力和潜在利用价值的生物质吸附剂.     

土壤、矿物对Cr(Ⅵ)吸附机制的研究

本文研究了土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附机制,结果表明:土壤中铝对Cr(Ⅵ)的吸附起着主要作用,土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附机制和磷酸根相似,以专性吸附为主,吸附过程中伴随着羟基的释放,溶液中磷酸根、氟离子和硫酸根等阴离子的存在,强烈抑制了土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附,而C1~-和NO_3~-的影响较小。     

离子印迹纳米TiO2对Cr（Ⅵ）的吸附特性研究

[目的]研究离子印迹纳米TiO_2对Cr(Ⅵ)的吸附特性。[方法]采用表面离子印迹技术,在醋酸溶液中以重铬酸钾为模板,以壳聚糖为单体,以KH-560为交联剂,在纳米TiO_2表面接枝制备Cr(Ⅵ)印迹聚合物,并通过扫描电镜、静态吸附平衡试验研究聚合物的结构、形貌特征及吸附特性。[结果]铬离子印迹纳米TiO_2对0.30mg/mL的铬溶液在pH2.0、振荡30min、吸附剂用量0.30g时有较好的吸附效果,吸附率可达96.2%。用13mL1.0mol/L的HCl溶液洗脱40min即可将其脱附90%以上。在此优化条件下,印迹和非印迹物的饱和吸附容量分别为47.7和23.5mg/g,印迹物的特异性吸附量为6.92mg/g,最大富集倍数为100倍。样品加标回收率为95.7%~105.2%,RSD为1.90%~5.05%。[结论]Cr(Ⅵ)印迹聚合物具有良好的吸附性能,特异性吸附显著。     

甘蔗渣生物炭吸附-还原Cr （Ⅵ）的反应研究

以甘蔗渣为原材料,在限氧条件下经600℃碳化制备生物炭RC,经800℃碳化制备生物炭HC,分别研究两者对Cr （Ⅵ）的吸附-还原反应。采用扫描电子显微镜-能谱（SEM-EDS）、比表面积和孔隙分析（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱（RS）等对甘蔗渣生物炭表面性质进行表征,从吸附等温线、吸附动力学等角度探讨甘蔗渣生物炭对Cr （Ⅵ）的吸附-还原反应特征及其机理。结果表明：甘蔗渣生物炭具有丰富的孔隙结构和表面活性基团,且随着碳化温度升高,甘蔗渣生物炭表面孔隙度和芳香化程度增加,而含氧官能团OH、C O等相对含量则降低。HC对Cr （Ⅵ）的吸附-还原去除效果最好,总去除量高达117.28 mg·g^-1,较RC增加了82.42 mg·g^-1,其中吸附反应的去除量为76.00 mg·g^-1,比RC增加了67.99 mg·g^-1。随着碳化温度升高,生物炭缺陷程度降低,电子传递能力增强。HC对Cr （Ⅵ）的还原量为87.40 mg·g^-1,较RC增加了57.03 mg·g^-1。吸附等温线和吸附动力学拟合结果显示,甘蔗渣生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附更符合拟二级动力学模型。Langmuir模型适用于HC对Cr（Ⅵ）的吸附,Freundlich模型适用于RC对Cr （Ⅵ）的吸附。XPS和FTIR分析结果显示,甘蔗渣生物炭对Cr （Ⅵ）的去除机理为静电吸附、还原和络合作用,其中RC、HC吸附作用的相对贡献率分别为22.98%、64.80%,还原反应的相对贡献率分别为87.12%、74.52%,表明甘蔗渣生物炭对Cr （Ⅵ）的去除过程以还原为主。     

芒果皮对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附研究

以芒果皮为原料,研究了芒果皮对Cr(Ⅵ)的吸附特性,探讨了芒果皮的投加量、溶液p H对Cr(Ⅵ)去除率的影响。结果表明,在吸附剂投加量4 g/L、p H 3.3的条件下,芒果皮对50、100和150 mg/L Cr(Ⅵ)溶液去除效果均为最佳;芒果皮对Cr(Ⅵ)吸附符合Henry吸附等温式,准二级动力学方程能很好地对芒果皮吸附Cr(Ⅵ)的试验数据进行拟合。     

动态条件下壳聚糖稳定纳米铁去除水体中Cr（Ⅵ）的研究

以重金属Cr(Ⅵ)为目标污染物,在两种实验条件下(实验柱Ⅰ为模拟污染水样,实验柱Ⅱ为实际污染水样)考察了壳聚糖稳定纳米铁对Cr(Ⅵ)的去除能力。实验柱Ⅰ和实验柱Ⅱ分别在第160PV和127PV时发生了击穿效应。与实验柱Ⅰ相比,实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁对Cr(Ⅵ)的去除能力降低了25%。SEM表征显示,实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁的表面形成了许多葡萄状晶体,它们的存在导致实验柱Ⅱ中纳米铁的去除能力明显低于实验柱Ⅰ。XPS表征显示,由于Ca和Mg的氢氧化物替代了部分铁氢氧化物,导致实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁表面Fe原子的相对含量低于实验柱I。Cr元素高分辨率XPS能谱分析显示,在实验柱Ⅰ的条件下Cr(Ⅵ)被还原得更充分,而且在两种实验条件下都有部分Cr(Ⅵ)被吸附在纳米铁表面最终没有被零价铁所还原。     

磷酸改性和普通核桃壳对水中Cr(Ⅵ)的吸附（英文）

将普通和磷酸改性后的核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附作用进行对比。实验结果表明,由于改性核桃壳表面结构孔隙率更大,有利于增强对Cr(Ⅵ)的吸附作用,当控制温度为35℃,吸附剂用量为0.80 g,吸附时间为120min,吸附50 ml Cr(Ⅵ)浓度为20 mg/L的水样时,Cr(Ⅵ)的去除率可以达到99.4%。对吸附等温线和动力学模型拟合后表明,Langmuir吸附等温模型能更好地反映改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附过程;且普通和改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合拟二级动力学方程。     

氮、磷、硫对铬超富集植物李氏禾吸收Cr(Ⅵ)的影响

通过水培试验,以用25%Hoagland's营养液培养的植株作为对照,研究无机营养元素氮、磷、硫对铬超富集植物李氏禾吸收六价铬[Cr(Ⅵ)]的影响。结果表明,李氏禾根系对Cr(Ⅵ)的吸收符合系Michaelis-Menten方程,其米氏常数(K_m)为91.84μmol/L。与全素培养条件相比,在缺氮、缺硫条件下,李氏禾的根系吸收位点与Cr(Ⅵ)的亲和力增加,根系分泌物能增加土壤中难溶性铬的活性,从而有利于对Cr(Ⅵ)的吸收;而在缺磷培养条件下,根系分泌物不利于土壤中难溶性铬的溶出,缺磷条件对李氏禾吸收Cr(Ⅵ)存在非竞争性抑制作用。由研究结果可知,适当施用磷肥有利于提高李氏禾对Cr(Ⅵ)污染土壤的植物修复效率。