一株酸性红壤拟小球藻的分离及其镉吸附能力研究

华南红壤稻田同时受到酸化和镉(Cd)污染的胁迫,以藻类为代表的生物材料可同时提升环境pH和吸附Cd,因此,将藻类用于Cd污染酸性土壤修复的研究备受关注.本研究从华南酸性水稻土壤中筛选得到一株具备耐酸耐Cd能力的微藻,通过形态观察和18S rRNA基因序列测序以及系统发育树分析,被鉴定为拟小球藻,最终将其命名为ZJ1(Parachlorella sp. ZJ1).藻株ZJ1的耐酸、耐Cd实验结果表明,其能耐受的最低pH为3.50,能耐受的最高Cd浓度为6.00 mg/L.藻株ZJ1的Cd吸附能力实验结果表明,在pH=6.00以及初始Cd浓度分别为1.50、3.00和5.00 mg/L的条件下,藻株ZJ1对Cd的吸附率分别为67.36%、64.89%和41.03%.吸附动力学拟合结果表明,藻株ZJ1对Cd的吸附特征符合二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,属于化学吸附和单分子层吸附.当pH=4.00、初始Cd浓度为3.00 mg/L时,藻株ZJ1对Cd的去除率能够达到56.81%,并且能将体系p H提升至6.50左右,表明藻株ZJ1具备在酸性环境下吸附Cd并提升体系pH的能力.藻株...     

耐镉菌株的分离及其对Cd2+的吸附富集

采用梯度浓度驯化的方法,筛选分离出一株能高度耐镉和富集镉的菌株,初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌株在含Cd2+浓度4500mg/L的液体细菌培养基中能够生存,当Cd2+浓度为100mg/L时,pH值为6～8有利于提高菌株耐镉能力.Cd2+为低浓度时菌株积累Cd2+,菌体对Cd2+浓度为100mg/L的积累率达99.1%,冻干菌体对Cd2+的吸附量为8.786mg/g干菌体;当Cd2+浓度大于909mg/L时,菌体表现出外排Cd2+现象.红外分析和电镜观察表明,菌株细胞壁在吸附Cd2+中起重要作用,67.4%的Cd2+吸附在细胞壁上.     

一株耐镉链霉菌的筛选、鉴定与基本特性分析

微生物在重金属污染治理中具有重要作用.采用微生物纯培养技术从镉污染土壤中分离获得一株在液体培养基和固体培养基中能够分别耐受45 mmol·L~(-1)和50 mmol·L~(-1)Cd~(2+)的细菌,通过形态学、生理生化及分子鉴定,初步鉴定该菌株属于链霉菌(Streptomyces sp.),命名为Streptomyces sp.strain Cd TB01.进一步实验结果表明,耐镉链霉菌Streptomyces sp.strain Cd TB01的优化培养条件为:马铃薯蔗糖培养基,在250m L的三角瓶中装液量为90 m L,培养温度30℃,初始pH=6.0,接种量6.0%,NaCl质量分数0%;湿菌体吸附Cd~(2+)的优化条件为:温度30℃,pH=8.0,NaCl质量分数1.0%,Cd~(2+)浓度500 mg·L~(-1),吸附率为44.78%;干菌粉吸附Cd~(2+)的优化条件为:温度30℃,pH=9.0,NaCl质量分数0%,Cd~(2+)浓度100 mg·L~(-1),吸附率达到70.45%.说明链霉菌Streptomyces sp.strain Cd TB01在重金属污水处理中具有广阔的应用前景.     

抗铅、镉菌株对土壤铅、镉生物有效性的影响

将从土壤中分离到的2株能同时耐铅(Pb)、镉(Cd)的抗性菌株(编号为H1和H2)分别接种至Pb、Cd污染的土壤中进行小白菜盆栽试验,研究2株抗性菌株对土壤Pb、Cd生物有效性的影响。结果表明:H1菌株可专一性的钝化交换态Cd,降幅为43.78%,并能显著促进小白菜地上部生长,与对照相比增产79.62%;H2菌可同时降低交换态Pb、Cd的比重,降幅分别为30.31%和27.61%,但小白菜产量与对照无显著差异。此外,与对照相比,接菌处理均能显著降低小白菜地上部Pb、Cd含量。     

蒙脱石-OR-SH复合体材料对土壤镉的钝化及机制

通过吸附解吸实验、盆栽实验及材料的表征测试分析,探讨了蒙脱石-OR-SH复合体对土壤中Cd的钝化效果和机制.结果表明,蒙脱石改性后对镉的饱和吸附容量明显提高;蒙脱石-OR-SH复合体对Cd2+的吸附很稳定,不易解吸;在原土、Cd 3mg·kg-1和Cd 10 mg·kg-1污染土上,添加蒙脱石-OR-SH复合体能够不同程度地提高作物产量,小白菜Cd含量分别比对照降低61.00%、62.10%和83.73%.表征测试显示,Cd成功地吸附到了复合体上,并与巯基发生了配位反应,复合体表面的絮状物增多.蒙脱石-OR-SH复合体与镉的反应机制除了静电吸附、离子交换吸附和羟基配位吸附外,主要存在巯基配位吸附.     

镉抗性菌株的筛选及对番茄吸收镉的影响

通过在培养基中加入一定浓度的镉(CdSO₄8H₂O, Cd 200mg/L),从土壤中分离到3株具有很强的镉抗性细菌,经初步鉴定,它们分别属于假单胞菌属和芽胞杆菌属(编号分别为NJ3、NJ9、RJ16).将分离到的3株菌分别接种到添加镉(200mg/kg)的土壤并进行番茄盆栽试验,结果表明,供试抗性菌株均能显著促进植株生长,活化植株根际镉,接RJ16菌株处理的番茄地上部植株干重、根际有效镉含量及植株吸收的镉含量分别比不接菌对照增加64.2%,46.3%,107.8%,而接NJ3和NJ9菌株处理的番茄植株吸收的镉与对照植株吸收的镉没有显著差异.     

镉耐性菌对黑麦草生长特性及镉吸收的影响

本研究以土壤投加镉的方式,通过接种镉耐性菌Cdq4-2(Enterococcus sp.)的处理,进行为期40d的室内培养试验,最终以黑麦草地上部生物量、地下部生物量及总生物量,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量,抗氧化酶活性(SOD、POD),黑麦草镉以及土壤镉含量等指标的测定比较,探究镉耐性菌对黑麦草生理、生化特性及对镉污染土壤修复效果的影响.试验共设计5个处理,C1-镉污染土壤(Cd, 4mg/kg)、C1B-镉污染土壤(Cd, 4mg/kg)+镉耐性菌、C2-镉污染土壤(Cd, 20mg/kg)以及C2B-镉污染土壤(Cd, 20mg/kg)+镉耐性菌,并以未添加Cd土壤为对照(CK).结果表明,接种镉耐性菌Cdq4-2的C2B处理中黑麦草地上部生物量、地下部生物量及总生物量比未接菌的C2处理分别增加39.57%,171.88%和50.15%; C1B处理中黑麦草的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量比C1分别显著增加了29.81%, 29.65%和29.77%; C1B的黑麦草POD活性比C1显著提高150.75%、C2B比C2显著提高146.51%;C1B的黑麦草地上部镉含量比C...     

耐镉细菌联合电动技术修复镉污染土壤的研究

为提高传统电动技术对重金属污染土壤的修复效果以及经济效益,本研究采用耐镉细菌联合电动修复技术修复镉污染土壤.通过在含镉土壤中接种3种耐镉细菌Escherichia coli strain、Bacillus sp.和Bacillus cereus strain,以电压梯度1 V·cm^-1通电10 d,比较不同耐镉细菌对土壤Cd去除和形态转化,以及电能消耗的影响.结果表明,接种Escherichia coli strain、Bacillus sp.、Bacillus cereus strain的试验组比传统电动修复的Cd去除率分别提高7.63%、17.21%、19.53%;单位修复能耗分别降低64.78、109.52、116.54 kW·min·mg^-1.由于Bacillus cereus strain对Cd²⁺的吸附量高于Escherichia coli strain和Bacillus sp.,且能有效降低土壤中Cd的生物毒性,因此采用Bacillus cereus strain联合电动技术修复镉污染土壤时效果最佳,Cd去除率达到30.77%,单位修复耗能为48.94 kW·min·mg^-1.     

超微粉碎米糠吸附水中镉的研究

研究了超微粉碎米糠的用量、溶液温度、镉离子浓度、溶液pH值和吸附时间等影响因子对超微粉碎米糠吸附水中Cd性能的影响。实验结果表明,超微粉碎米糠对水中Cd具有很好的吸附效果,吸附率达90%以上。其最佳吸附条件为:超微粉碎米糠用量5g/L,温度30℃,pH=3,Cd质量浓度低于20mg/L,吸附时间30m in。     

铅镉胁迫下接种根际细菌和真菌对圆叶无心菜生长和铅镉累积的影响

铅镉胁迫条件下,采用盆栽试验．研究接种云南会泽铅锌矿区Cd超累积植物-圆叶无心菜的根际细菌和真菌,对圆叶无心菜的生长和铅镉累积的影响,结果表明：2株根际真菌（YQ2F-5和YG2F-6）显著增加盆栽圆叶无心菜地上部分的生长,1株根际真菌（YQ2F-5）显著增加盆栽圆叶无心菜的生物量。根际细菌对盆栽圆叶无心莱的生长和生物量没有影响。接种根际细菌和真菌对盆栽圆叶无心菜Pb和Cd的吸收累积没有影响。     

铅镉胁迫下接种根际细菌和真菌对圆叶无心菜生长和铅镉累积的影响

铅镉胁迫条件下,采用盆栽试验,研究接种云南会泽铅锌矿区Cd超累积植物-圆叶无心菜的根际细菌和真菌,对圆叶无心菜的生长和铅镉累积的影响,结果表明：2株根际真菌（YQ2F-5和YG2F-6）显著增加盆栽圆叶无心菜地上部分的生长,1株根际真菌（YQF-5）显著增加盆栽圆叶无心菜的生物量.根际细菌对盆栽圆叶无心菜的生长和生物量没有影响.接种根际细菌和真菌对盆栽圆叶无心菜Pb和Cd的吸收累积没有影响.     

壬基酚对一株铜绿假单胞菌吸附镉的影响

考察壬基酚（NP）对一株从重金属污染场地筛选出的铜绿假单胞菌X吸附镉（Cd）的影响,在NP浓度分别为0、1.0、10.0mg/L条件下,通过优化吸附条件,研究X菌的Cd²⁺吸附效果.结果表明,NP与Cd²⁺共存时,在Cd²⁺初始浓度为1.0mg/L的溶液中,菌体的最佳投菌量和pH值为1.0g/L和7.0,吸附2h,吸附率可达90.0%左右.失活菌与活菌的吸附结果表明失活菌的吸附能力较活菌强.NP浓度对吸附的影响结果表明,低浓度NP对菌株吸附Cd²⁺的抑制作用较小,高浓度NP时抑制作用较大.通过分析X菌处理单一Cd²⁺及Cd²⁺-NP复合污染后的红外光谱图可知,菌体表面的羟基O-H键、酰胺C-N键和N-H键和氨基均参与吸附反应,并且高浓度NP对菌体表面基团活性影响较大,从而影响其对Cd²⁺的吸附.     

硝基还原假单胞菌吸附重金属镉的机理研究

系统研究了硝基还原假单胞菌对重金属镉的吸附特性与吸附机理.研究结果表明,此株菌可以耐受200mg/L重金属镉,而进一步提高镉离子的浓度则会显著抑制该菌的生长.将该菌株接种至含20、50和100mg/L Cd~(2+)的液体LB培养基中,经过120h的培养,镉的去除率分别能达到94.3%,91.0%和86.0%.系统研究了pH值、温度、盐浓度和多种重金属离子存在下,该菌株对溶液中镉离子去除效果的影响.结果表明,硝基还原假单胞菌可以在pH值为4~8范围内有效吸附镉离子,当NaCl溶液提升至1mol/L时,该菌株仍可耐受,并且可以吸附除了铅离子之外的多种重金属离子.X射线光电子能谱分析结果显示,吸附后Cd~(2+)的结合能发生了变化.扫描电镜结果显示,与正常菌株相比,吸附镉的菌株产生明显形变,且表面有白色颗粒状物质吸附,结合X射线光电子能谱分析结果,可以说明生物矿化是该菌株吸附和钝化重金属的途径之一.     

水泥窑协同处置过程低温段铅和镉的吸附/冷凝动力学研究

对铅、镉两种重金属的氯化物(Pb Cl2、Cd Cl2)开展了吸附/冷凝实验研究。利用管式回转炉和控温立式炉联用装置研究了铅、镉在水泥生料上的吸附冷凝特性。结果表明:在水泥窑共处置的低温段水泥生料对重金属铅、镉的吸附冷凝作用主要以冷凝为主。进入吸附冷凝炉的重金属可以分为三部分,第一部分冷凝在管壁上,该部分Pb含量占进炉总铅的60%左右,Cd占进炉总镉的60%;第二部分吸附/冷凝在生料上,该部分Pb含量占总铅比例低于30%,Cd为20%~30%;第三部分随烟气释放到空气中,该部分Pb比例低于20%,Cd占10%左右。水泥生料对Pb、Cd的吸附冷凝量随时间的增加而增加,随温度的升高而降低。水泥生料对Pb、Cd的吸附冷凝特性可用双常数速率方程拟合,拟合效果较好,得到Pb的活化能为5.013 k J/mol,Cd的活化能为5.07 k J/mol。     

新乡市镉污染土壤细菌群落组成及其对镉固定效果

重金属污染土壤中具有丰富的微生物群落组成,为生物修复提供了微生物资源.本研究以新乡市某电池厂周边Cd污染土壤为研究对象,采用高通量测序和平板分离方法分析其细菌群落组成.传统培养方法表明新乡市重金属污染土壤细菌由厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和拟杆菌门这4个门,芽孢杆菌属、节杆菌属和根瘤菌属等30个属组成;高通量测序表明,其由变形菌门、放线菌门和酸杆菌门等25门及400属组成.相较于培养方法,高通量测序群落组成更为丰富.基于高通量测序的分子生态网路分析表明其关键细菌分别为Arthrobacter、Marmoricola、Nocardioides、Ferruginibacter、Flavitalea、Nitrospira和Lysobacter等组成.对分离的159株可培养菌株进行Cd摇瓶吸附实验,结果表明Aneurinibacillus、Arthrobacter和Bacillus等11个属的30株菌具有较好地固定效果.效果验证实验表明,Ochrobactrum sp. 1-6、Bacillus sp.2-11和Pseudomonas sp.1-9等6株高效菌株能提高青菜(鸡毛菜)生物量、降低青菜不同组织中的Cd含量.本研究为新乡市重金属污染土壤修复提供菌种资源,同时为重金属污染土壤细菌群落和功能提供参考依据.     

接种内生细菌对龙葵吸收积累镉的影响

通过在LB培养基中加入不同浓度的镉,从镉超富集植物龙葵植株内分离到3株很强的镉抗性内生菌株N1、N2、N4,最高耐受镉浓度达300 mg·L^-1.通过生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,初步确定N1为芽孢杆菌属（Bacillus sp.）细菌,N2为肠杆菌属（Enterobacter sp.）细菌,N4为巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）.将龙葵种植在含有一定镉（50 mg·kg^-1）的土壤中进行盆栽试验,以灌根的方式分别接种分离到的3株细菌及其混菌组合,并对其株高、生物量及镉吸收能力进行分析.结果显示,N4菌株处理的龙葵叶、茎、根部镉含量比不接菌对照分别增加32.94%、14.50%、23.44%,差异显著（p<0.05）;接种N1+N2+N4混菌的处理龙葵叶、茎和根干重分别比不接菌对照高出118.22%、109.83%和113.01%,植株地上和地下镉吸收总量分别增加109.53%和83.01%,差异显著.试验表明供试菌株能显著促进植株生长,强化龙葵吸收土壤中镉的能力.     

凹凸棒石及其改性材料对土壤镉生物有效性的影响与机制

采用室内盆栽实验和吸附平衡实验,研究了凹凸棒石及其改性材料对土壤镉移动性和生菜吸收镉的影响,并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)探讨了其机制.结果表明,凹凸棒石及其改性材料均可显著降低生菜体内的Cd含量,改性材料作用优于未改性材料,分别使生菜地上部分Cd含量最大降低41.0%和56.5%.凹凸棒石及其改性材料在投加量为1%时均可显著降低土壤CaCl_2提取态Cd含量,最大降低幅度分别为34.2%和34.3%.凹凸棒石改性后对镉的饱和吸附容量明显提高.凹凸棒石主要是通过表面的硅羟基与Cd~(2+)发生配位反应形成络合物来固定土壤镉,而改性凹凸棒石材料能够通过其表面的硅羟基和羧基与Cd~(2+)发生配位反应形成络合物,从而降低Cd~(2+)在土壤中的移动性,进而达到钝化修复Cd污染土壤的效果.因此凹凸棒石及其改性材料均可被用于镉污染农田土壤修复,但机制不同.     

海洋耐镉微生物筛选及其生物学特性

从重金属污染的近海域筛选到一株对镉具有较强抗性和富集能力的微生物Cd20002,该菌株在液体培养基中的最大耐受浓度为1 000 mg/L,在镉浓度达到200 mg/L时,其吸附率高达93.4%,根据形态特征和生理生化鉴定及16S rRNA测序鉴定为蓝杆菌。通过在不同的镉浓度环境对蓝杆菌Cd20002进行培养,测定其生长曲线,并优化菌体生长的条件及其吸附能力。结果表明,蓝杆菌Cd20002既能在重金属镉环境中生存,且富镉能力较强,对水产环境中重金属的生物清排具有重要意义。     

超微粉碎米糠吸附水中镉的研究

研究了超微粉碎米糠的用量、溶液温度、镉离子浓度、溶液pH值和吸附时间等影响因子对超微粉碎米糠吸附水中Cd性能的影响。实验结果表明,超微粉碎米糠对水中Cd具有很好的吸附效果,吸附率达90％以上。其最佳吸附条件为：超微粉碎米糠用量5s／L,温度30℃,pH=3,Cd质量浓度低于20mg／L,吸附时间30min。     

硫酸盐还原生物滤池对含镉废水去除效果试验研究

在18.0~22.3℃条件下,以含镉(Cd2+)废水为研究对象,首先对分离纯化出的硫酸盐还原菌(SRB)采用细胞包埋固定化技术同沸石填料制成具有生物活性的载体,建立硫酸盐还原生物滤池,培养驯化完成后进行了生物滤池对废水中Cd2+、COD和SO2-4的去除效果试验研究.结果表明,利用SRB采用生物滤池的运行方式可以对废水中的重金属镉(Cd2+)进行良好地去除.当滤速(V)=0.4 m·h-1时,生物滤池对进水Cd2+浓度≤15 mg·L-1的废水处理效果最好.在稳定运行期间,生物滤池对Cd2+、COD和SO2-4的去除率分别在99%、75%和50%以上,经过生物滤池处理后出水中Cd2+含量低于0.1 mg·L-1,达到国家《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)中对Cd2+的排放要求.生物滤池对Cd2+、COD和SO2-4的去除效果主要集中在60 cm以上的空间.当V<0.6 m·h-1时,滤池对Cd2+有高效稳定的去除效果.