XAFS技术在重金属界面吸附研究中的应用

X-射线吸收精细结构(XAFS)是同步辐射应用的最重要技术之一,可以在分子水平上研究重金属在天然颗粒物、土壤、沉积物及生物等界面上吸附的微观结构,为深入阐明同相表面重金属结合机制提供实验证据.本文综述了应用XAFS技术探讨矿物、腐殖质、植物组织和微生物等对重金属口发附机理的主要研究进展,并对XAFS技术在多相体系对重金属的界面吸附、生物体对重金属的耐毒机理等方面的可能应用进行了展望,以期为环境重金属污染的修复和治理提供基础资料.     

猴金属硫蛋白α域(MT-α cDNA)突变体的构建、表达及工程菌对重金属的吸附

采用PCR技术和同尾酶手段,构建了猴金属硫蛋白(mMT)α域的串连体,并构建了表达MT α串连体的工程菌,获得了表达二聚串连体(MTα2)、三聚串连体(MTα3)、五聚串连体(MTα5)的工程菌.结果表明,工程菌在0.1 mmol·L-1IPTG诱导3h后表达量最高.Cd2 浓度为0.5mmol·L-1时,对照菌pGEX-2T/BL21生长受到严重胁迫,工程菌表现出较强的抗性,MTαn/BL21(n=2、3、5)生长几乎不受到胁迫;Cd2 浓度为1.0 mmol·L-1时,MTα5/BL21表现出较强的耐受能力.Cd2 浓度为0.5 mmol·L-1时,工程菌对镉的富集能力明显高于对照,其中富集能力最强的是MTα3/BL21(76%).与对照pGEX-2T/BL21相比,MT/BL21对锌吸附能力显著提高.而转化有MTα串连体基因的工程菌对锌的吸附能力没有提高,说明工程菌对Cd2 的吸附特异性增强.结构预测显示,MTα、MTα2、MTα,的二级结构中α螺旋依次增加,推测突变蛋白的疏水性增强,三维结构稳定.MTα4、MTα5二级结构中,α螺旋数目减少,尤其是MTa5,其a螺旋几乎完全遭到破坏,疏水性大为降低.对基因工程菌吸附镉的实验表明,MTα3/BL21对镉具有较高的特异性和富集容量.     

CTMAB-蒙脱石-细菌复合体对水中Pb~(2+)的吸附

研究了CTMAB-蒙脱石-恶臭假单胞菌复合体吸附Pb2+的物理化学特性,考察了时间Pb2+浓度、pH、温度对吸附的影响,结合FTIR探讨了其作用机理。结果表明,CTMAB-蒙脱石、细菌及其复合体对Pb2+的吸附是一个先快后慢的过程,90min时可基本达到平衡。Pb2+在细菌表面的吸附动力学以Elovich方程为最佳模型,其次为一级动力学方程。改性矿物-细菌复合体和CTMAB-蒙脱石对Pb2+的吸附均以一级动力学方程为最佳模型。Langmuir方程能很好地描述三种表面对Pb2+的吸附热力学。随着体系pH值和温度的升高,CTMAB-蒙脱石、细菌及其复合体对Pb2+的吸附率均逐渐升高。与CTMAB-蒙脱石相比较,EDTA对复合体表面Pb2+的解吸率较大,而去离子水和NH4Cl对Pb2+的解吸率较小。复合体与Pb2+之间可能存在络合、静电力和离子交换等作用力。