Mn(Ⅱ)氧化细菌的微生物学研究进展

Mn(Ⅱ)氧化细菌广泛存在于自然界中,对其生理特性、氧化机制和功能等的研究,对于进行含锰水处理过程中生物除锰机理的探究具有重大意义.本文就国内外对Mn(Ⅱ)氧化细菌的氧化机理、酶学研究等进展进行了总结.普遍认为,Mn(Ⅱ)的氧化机理可分为:(1)间接氧化,即微生物通过新陈代谢作用改变自身微环境,如pH、Eh,从而实现Mn(Ⅱ)的化学氧化;(2)直接氧化,即锰氧化酶的直接催化氧化或通过特定的键合作用实现氧化.目前酶学研究中所涉及到的酶有:木质素过氧化酶、锰过氧化物酶、漆酶、木质素降解酶等,所涉及到的微生物有:生盘纤发菌、杆状菌、土微菌属、假单胞菌、真菌等.本文同时也提出了Mn(Ⅱ)氧化细菌的微生物学研究中存在的问题,对进一步的研究作了展望.表1参45     

羰基硫(COS)紫外光解动力学的研究

在185nm紫外光照射下,研究了COS体系、COS-O2体系以及COS-空气体系中COS的转化反应,并考察了光照时间、O2分压和水气对COS光解的影响.推导了COS光解速率方程,并计算了其表观量子产率,据此提出了185nm紫外光作用下COS在不同体系中的反应机理.实验表明,平流层紫外光解是COS的重要汇,也是平流层含硫气溶胶的主要来源之一.     

硫氧化细菌的分离鉴定及降解特性

从浙江华海药业污水处理系统中分离得到一株硫氧化细菌T3,基于形态特征、生理生化、16S rRNA基因序列系统学分析和Biolog鉴定系统分析,鉴定该菌株为根瘤菌属.摇瓶实验结果表明,T3生物降解最适生长温度为30℃,最适pH值为8.0,外加氯化铵、碳源对菌株生长及硫化钠降解有促进作用,驯化后的硫氧化细菌对硫化钠有很强的耐受能力,最优生长条件下,2 d内菌株T3能将400 mg/L以下浓度的硫化钠降解彻底,是一株有应用前景的硫氧化细菌.通过测定代谢过程中各种物质的含量,确定该菌株对硫化钠的去除机理为S2-→S2O32-/S0→SO32-→SO42-.图8表1参18     

高铁酸钾氧化降解罗丹明(RhB)水溶液的研究

利用高铁酸钾氧化降解罗丹明(RhB)水溶液.研究表明,pH值、反应时间及K2FeO4投加量等因素对RhB的降解效果均有显著影响.酸性条件有利于RhB的降解,K2FeO4投加量在nK2FeO4:nRhB=2:1时达到最优.pH=2.0时,初始浓度为100mol·l-1的RhB水溶液经K2FeO4氧化5min后,脱色率和CODCr去除率分别为55.64%和24.55%.通过对反应后溶液的荧光光谱分析和GC-MS分析,推测RhB首先被K2FeO4氧化为羟基化RhB阴离子(RhB.OH-),随后进一步被氧化开环.     

镉胁迫下蚯蚓金属硫蛋白氧化修饰的研究(Oxidative Modification of Metallothionein in Earthworm under Cd Stress)

金属硫蛋白(MT)是生物体内的一类富含巯基(—SH)的蛋白,在细胞氧化还原调控和重金属解毒等方面具有重要作用.MT的—SH可以络合重金属,同时对氧化作用很敏感,重金属胁迫产生的活性氧物质(ROS)可以将其氧化成二硫键(S—S).为揭示镉(Cd)对蚯蚓MT的—SH含量及其氧化修饰的影响,将蚯蚓放入Cd浓度为0、100、300mg·kg-1的黄棕壤中胁迫21天,通过SBD-F标记和高效液相色谱(HPLC)结合的方法测定MT中—SH和S—S的含量.结果显示,随着Cd浓度的增加,蚯蚓体内的—SH和S—S含量均逐渐增加,但S—S所占比例降低.这说明Cd诱导了蚯蚓体内MT合成,并且诱导量随着Cd胁迫的增强而增加,但—SH的氧化修饰程度有所下降.     

尾矿硫氧化微生物的分离鉴定与功能验证

尾矿污染是全球备受关注的环境问题之一,其产量大、污染风险高,对环境造成了严重的威胁。尾矿条件下的硫氧化过程会产生氢离子,导致尾矿酸化,进而使得金属污染物活化和迁移,对周边环境造成危害。硫氧化微生物作为硫元素生物地球化学循环的重要参与者,其硫氧化代谢途径是尾矿中硫氧化的主要组成部分。因此,加强对尾矿原位条件下微生物驱动的硫氧化过程的理解尤为重要。然而,目前对尾矿中硫氧化微生物的分离鉴定及其对原位环境的影响仍需进一步探讨和解析。针对这一问题,该文以“世界锑都”锡矿山的尾矿为研究对象,采用平板划线法,在硫氧化条件下对尾矿原位微生物种群进行分离纯化,并结合16S rRNA和硫氧化基因（soxB）序列分析对其进行物种鉴定。同时,构建硫氧化条件微宇宙实验体系,对两株具有硫氧化基因的纯菌进行功能验证。除此以外,通过构建尾矿原位条件模拟实验体系,探究尾矿酸化与硫氧化微生物之间的联系。结果显示,该研究成功得到了两株具有硫氧化基因的纯菌,分别为Methyloversatilis sp. LJY-1和Limnobacter sp.LJY-2。硫氧化实验进一步表明,LJY-1是首次被发现的具有硫氧化功能的Me...     

大气中二甲硫等氧化的化学耦合作用

从遥远海洋到重污染地区在很宽的大气条件下,用灵敏度分析法研究了二甲硫(DMS)和SO2的氧化机理及其化学耦合作用,DMS最重要的氧化机理是OH自由基的摘氢反应,对SO2是SO2与OH自由基的反应。在DMS和SO2的氧化过程中,碳、氮、氧化合物的化学耦合作用起着根本性的作用,重要的化学耦合反应是OH自由基的生成反应、消耗反应和NOx等的光化学引发反应等.     

水相中羟基自由基诱导二甲基硫氧化的研究

用激光闪光光解技术研究了水相中二甲基硫(DMS)与羟基自由基(·OH)的反应机理,并讨论了溶液pH值和O2对该反应的影响,进而比较了气液相DMS与·OH反应的不同,初步评估了由·OH氧化引起的海洋和大气液相中DMS的寿命.结果表明:在pH 6-9时,·OH会与DMS反应生成·DMSOH,·DMSOH在水相中继续与DMS反应生成(DMS)2+, (DMS)2+与氧气的反应速度很慢,其衰减受pH影响较大.     

三乙烯四胺(TETA)抑制磁黄铁矿氧化的机理研究

本文分别对三乙烯四胺（TETA）抑制磁黄铁矿在空气和Thiobacillus ferrooxidans 细菌作用下的氧化过程进行了研究．结果表明：TETA不但能有效防止磁黄铁矿在85—90％湿度空气中的氧化,还能显著阻止Thiobacillus ferrooxidans 对样品的生物氧化．与对照样品相比,在空气中氧化90d和被细菌氧化42d后,经TETA简单包膜处理样品的氧化程度分别降低了54．7％和82．07％．TETA通过在样品表面形成一层致密的膜来隔绝样品与氧气的接触,从而抑制了磁黄铁矿的空气氧化;碱性TETA还能通过提高反应体系的pH值、恶化嗜酸细菌Thiobacillus ferrooxidans的生存环境来阻止样品的生物氧化．     

CuO和Cu(Ⅱ)催化臭氧氧化的研究

以乙二酸为实验对象,研究了CuO/Al_2O_3和Cu(II)对臭氧的催化作用实验结果表明,在低pH条件下,CuO/Al2O3有较强的催化臭氧氧化能力,可以将乙二酸的去除率提高约15%而在中性条件下,20g·l-1CuO/Al2O3的催化效果有限磷酸盐缓冲液可以强烈抑制臭氧氧化乙二酸以及CuO/Al2O3的催化作用与CuO/Al2O3相比,Cu(II)离子有更强的催化臭氧氧化乙二酸的能力     

利用硫杆菌淋滤电镀污泥中的重金属(英文)

从广东云浮硫铁矿矿山酸性废水中分离得一株氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxdans),从新兴县含硫化氢温泉中分离得一株氧化硫硫杆菌 (Thiobacillus thiooxidans), 并将其应用于电镀污泥的生物淋滤的研究,该污泥含铬、镍及铜分别为80.74 g/kg自然风干污泥、37.34g/kg自然风干污泥和13.42 g/kg自然风干污泥.利用未经驯化的氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌,以底物类型、菌液比、初始pH值和污泥浓度为四个因素,设置3个水平进行L9(34)正交实验,得出电镀污泥的最适淋滤条件:污泥浓度0.1%、硫酸亚铁和硫代硫酸钠作底物、菌液比T.f:T.t=:1:1、初始pH值2.0.为了将分离得的两种硫杆菌应用于更高浓度的电镀污泥,对所得菌进行驯化,以提高该菌种的重金属耐性,并应用于高浓度污泥的生物淋滤.经过驯化后的细菌,成功地适应了电镀污泥环境.结合上述最适条件,加入了合适的营养底物及还原剂之后,电镀污泥中的重金属,如铜、镍等,在30℃酸性好氧的环境中,能够在7天内被有效地淋滤出来,混合菌对污泥浓度为0.5%的污泥中铜的滤出率达90%以上,镍的滤出率40%以上;对1%的污泥的淋滤效果较差;对铬的淋滤效果不明显.本文还讨论了两株硫杆菌对高毒性电镀污泥的适应性.即在一定的污泥浓度范围内,氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌能够氧化底物,并产生硫酸将污泥中的重金属溶解,两株硫杆菌能够加快镍和铜的滤出效率.     

羰基硫(COS)在土壤中的吸收与转化

利用静态法研究了羰基硫(COS)在草坪土壤中的吸收与转化过程.土壤对COS的吸收速率与土壤的含水量和温度呈非线性关系,土壤吸收COS的最适宜温度为25℃,含水量为13%.在此条件下,大气COS的估算交换通量为1.84pmol·g-1(DW)·h-1或5.98pmol·m-2·s-1.采用GCFID,FPD和IC对土壤吸收COS可能的转化产物进行了测定,结果表明,CO2和SO42-为主要反应产物,其中约50%的COS最终转化为水溶性硫酸盐,约50%的COS可能转化为其它非挥发性含硫化合物(可能主要为FeS).     

土壤水介质中Cr(Ⅵ)与Fe(Ⅱ)氧化还原反应环境动力学的研究

铬本是环境中普遍存在的微量营养元素,由于大量含铬废水、废渣排入环境,致使土壤、水体和生物遭受损害,铬污染成为公众关心的环境问题。在环境中经常以Cr(Ⅲ)及Cr(Ⅵ)两种价态存在,它们的环境化学行为及生物效应很不相同,但在不同的氧化还原环境中它们常常互相转化,因此研究Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)相互转化的反应动力学机理是十分重要的。     

MnO2氧化去除制革污泥中的Cr(Ⅲ)

开展了MnO2化学氧化去除制革污泥中Cr(Ⅲ)的研究.结果表明,pH为4.0时MnO2处理污泥16h,Cr(Ⅲ)的溶出率达到90%以上(污泥中总Cr的原始浓度为6548mg·kg-1),但pH6.0时MnO2基本不能去除污泥中的Cr(Ⅲ);处理温度升高、MnO2加入量的增大有利于Cr(Ⅲ)的去除.     

Fe(Mn)OOH催化臭氧氧化水中扑米酮和溶解性有机物(DOMs)

使用碱式共沉淀法成功制备Fe(Mn)OOH催化剂,并且证实Fe(Mn)OOH可以高效催化臭氧降解水中扑米酮(PMD)和溶解性有机物(DOMs).表征分析表明,Fe(Mn)OOH表现出α-FeOOH和MnFe2O4两相的特征晶相结构.在相同条件下,Fe(Mn)OOH催化臭氧体系比单独臭氧、MnFe2O4和FeOOH催化臭...     

羟基自由基对不同来源溶解性有机质(DOM)的氧化能力

采用总有机碳分析仪、紫外-可见吸收光谱以及荧光激发-发射光谱(EEMs)对5种不同来源DOM与·OH的反应过程进行了表征,以考察DOM来源和类别对其与·OH反应的影响.结果表明,不同来源DOM与·OH 的反应能力存在显著差异,陆源DOM比水源DOM表现出更强的反应能力.DOM与·OH的反应表现为准一级动力学,以DOC变化表征的反应速率常数kDOC与DOM的芳香碳/脂肪碳的比值(Caro/Cali)有较好的相关性,说明芳香性碳可能是·OH的优先反应位点.以光吸收参数Absave表征的衰减速率常数与kDOC也表现出良好的相关性.因来源与类别的差异,不同DOM不仅初始的EEMs存在差别,而且·OH氧化过程中EEMs的变化也表现出显著的不同.     

氧化石墨烯纳米材料的制备及其对Eu(Ⅲ)吸附性能

通过改良的Hummers法制备了氧化石墨烯纳米材料,用于水中核素的吸附.通过调节氧化剂用量,改变了氧化石墨烯的微观结构进而获得了良好的核素吸附性能.研究发现随着氧化剂用量的提高,氧化石墨烯结构的无序度逐渐增大,结构层缺陷增多,晶面间距增加,微晶尺寸减少,氧化石墨烯片层出现褶皱.静态单核素吸附实验表明,氧化石墨烯对核素有着良好的吸附效果,高氧化度的氧化石墨烯纳米材料对Eu（Ⅲ）的吸附性能良好,最大吸附容量为76.46 mg·g-1,吸附规律更接近于Langmuir模型.此外,本文还对氧化石墨烯的吸附动力学、固液比影响进行了研究.研究结果表明,氧化石墨烯在核电厂放射性废水的处理方面具有广阔的应用前景.     

铁锰结核对As(Ⅲ)的吸附和氧化特性研究

研究As(Ⅲ)在土壤中的铁锰结核上的吸附和氧化特征,对理解土壤中As(Ⅲ)的含量变化和制定有效的治理措施有至关重要的作用.以东北地区代表性土壤-棕壤中提取的铁锰结核作为试验材料,采用一次平衡法,对As(Ⅲ)在铁锰结核上的吸附和氧化特性,及其动力学特征进行了研究.研究结果表明,反应是包括吸附和氧化反应的复杂过程.初始质量浓度在1～15 mg·L~(-1)的范围内时,随着初始质量浓度的提高,吸附量随之增大,Mn的释放量增加,初始质量浓度在15～30 mg·L~(-1)的范围内时,吸附量的增加缓慢,Mn的释放量也接近平衡,吸附曲线可用Langmuir方程及Freundlich方程拟合(r>0.97),铁锰结核对As(Ⅲ)具有较强的吸附性能,最大吸附量达到了3 000 mg·kg~(-1).动力学实验中,反应在24 h内趋于饱和,可用Freundlich模型描述.氧化反应后释放到溶液中的As(V)质量浓度随时间变化先升高后降低,大多数的As(V)都被吸附在了铁锰结核表面,说明铁锰结核对砷具有很好的吸附和解毒作用.Mn的释放量在6 h时基本达到平衡.释放到溶液中的Mn质量浓度与时间符合Elovich动力学方程.     

介质阻挡放电(DBD)诱导低温等离子体预氧化NO

利用介质阻挡放电产生低温等离子体预氧化C3H6/NO/N2/O2混合气中NO,分析了NO的转化机理,研究了放电功率、C3H6初始浓度和O2浓度对NO2/NO比例以及NOx转化率的影响.研究结果表明,随着放电功率升高,NO浓度先降低后升高,NO2/NO比例呈先升高后减小趋势,NOx转化率和N2O浓度持续升高;相同功率下,提高C3H6初始浓度可增加NO2/NO比例和NOx转化率;随着O2浓度增加,NO2/NO比例增加而NOx转化率降低;控制气氛中C3H6和O2的浓度可使NO2/NO比例达到1,从而提高SCR系统还原NOx的能力.     

硫杆菌的分离鉴定及其对煤矿废弃物的氧化脱硫特性

从宁夏大武口高硫煤矸石山的酸性废水中分离得到一株自养硫氧化细菌CMTF-32．该菌极端耐酸，能氧化低价态硫化物，氧化单质硫的能力强，在d11时单质硫的氧化率达到65．6％，日产硫酸能力最高时能达3．0g／L．培养基pH值在培养过程中明显下降．16S rDNA序列分析表明，该菌株与Acidithiobacillus thiooxidans相似性为99％，结合形态、生理生化实验结果，确定菌株CMTF-32为嗜酸氧化硫硫杆菌．煤矸石的脱硫实验表明，在煤矸石粒径小于2mm，初始pH为1．5，30℃培养条件下脱硫效果最佳，d14时脱硫量为2．72g／L，脱硫率可达到84．5％，使煤矸石的硫污染得到了有效的控制．图5表1参13