细菌对重金属的抗性及解毒机理研究进展

重金属污染物随工业废水排放到环境中,并通过生物链的富集作用,对环境和人类健康造成极大危害.自然界中很多微生物对重金属具有吸附性、耐受性和减小毒性损伤的特点.其中,细菌因其结构简单且易于培养,被广泛应用于研究对重金属的抗性及解毒.选取银(Ag)、铜(Cu)、铅(Pb)和铬(Cr)4种重金属,结合国内外的研究成果,系统地探讨了细菌对重金属的抗性及解毒机理.     

不同水分条件下铁基氧化物对土壤砷的稳定化效应研究

应用等温吸附试验及室内模拟培养的方法,研究了Fe2O3、Nano-Fe2O3和铁锰双金属氧化物(FMBO)等铁基氧化物对砷的吸附特性和对不同含水量土壤中砷的稳定化效应.从等温吸附试验结果来看,3种铁基氧化物对As(V)和As(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学方程,12 h后基本达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir方程,FMBO对As(V)和As(Ⅲ)的吸附容量显著大于Fe2O3和Nano-Fe2O3,且对As(Ⅲ)的饱和吸附容量大于As(V),能够起到氧化和吸附的双重作用.从对不同含水量土壤中砷的稳定化效果来看,Nano-Fe2O3和FMBO在风干和田间持水量土壤中均能达到90%以上的稳定化效率,显著高于Fe2O3;在土壤水分饱和条件下,FMBO的稳定化效率仍保持在93.5%以上,且能够将土壤中As(Ⅲ)氧化成As(V),而Fe2O3和Nano-Fe2O3分别仅为29.4%、81.4%.3种铁基氧化物的添加会使土壤中砷的结合态发生变化,Fe2O3、NanoFe2O3主要使砷由F1非专性吸附态和F2专性吸附态向F4结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变,添加FMBO主要向F3无定形或弱结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变.总体看来,在非饱和状态的土壤,Nano-Fe2O3和FMBO均为良好的稳定化材料,而对于长期淹水的稻田或地下水位较高的地区,或者由于降雨造成土壤滞水等情况,FMBO可以作为一种优良的稳定化材料用于土壤砷污染修复.     

浮床栽培蕹菜根际脱氮微生物研究

浮床栽培植物是一种利用植物根系的吸收和根际微生物作用来改善水质的生物修复技术.本研究以温棚内浮床栽培蕹菜试验为基础,采用PFU法定期监测脱氮细菌变化情况,并与水中总氮含量进行对比,分析在浮床栽培植物情况下脱氮细菌的特征及其与水中总氮含量变化的关系,结果表明:1)栽培蕹菜有利于脱氮细菌的稳定生长;2)脱氮细菌的生长与总氮的去除有良好的相关性.研究为浮床栽培植物净化水质提供了理论依据,对该技术的推广应用有一定的理论和现实意义.表5,参10.     

基于荧光细菌感受器的AgNPs生物有效性研究

采用可表达绿色荧光蛋白的大肠杆菌(lac::GFP)为模型,研究了新鲜的和经氯化钠溶液老化的纳米银(AgNPs)生物有效性。经0、0.5、1、2μg/m L新鲜的AgNPs处理大肠杆菌10 h后,利用酶标仪、荧光显微镜、流式细胞仪和质粒抽提试剂盒检测AgNPs毒性。经不同浓度氯化钠(Cl/Ag摩尔比分别为0、100、500、800)老化12 d后的AgNPs(0、0.5、1、2μg/m L)及其离心后相应上清处理大肠杆菌10 h后,利用紫外可见分光光度计检测AgNPs在Na Cl溶液中吸收光谱,并用酶标仪和流式细胞仪统计细菌GFP抑制率。结果表明:AgNPs抑制大肠杆菌GFP表达,影响重组质粒复制,即有显著的生长抑制作用;氯离子的存在可加速AgNPs溶解,且在老化过程中,随着Cl/Ag比例增大,AgNPs的抑制作用有所下降。     

3株常见细菌胞外氨基酸对方解石表面性质的影响

文章以土壤-空气-人体中3株常见细菌为研究对象,采用反相高效液相色谱(RP-HPLC)对3株细菌胞外氨基酸主要组分进行定性定量分析,在此基础上,考察了常见细菌胞外氨基酸对大气可吸入矿物细颗粒-方解石表面性质的影响。结果表明:3株细菌主要氨基酸组分为组氨酸、精氨酸、酪氨酸和胱氨酸;4种氨基酸对方解石都有不同程度的溶蚀作用,影响程度取决于氨基酸的功能、分子结构和添加量。3株常见细菌对方解石作用效果为金黄色葡萄球菌大肠杆菌硅酸盐细菌,由此推断方解石细颗粒物从土壤迁移到空气,再迁移到人体,毒性依次减弱,为建立可吸入矿物细颗粒环境和健康影响评价体系具有重要意义。     

纳米材料对环境中微生物活性的影响研究

研究纳米材料对环境中微生物细胞活性的影响可为纳米材料的生物安全性评价提供一定的理论基础.以大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为受试生物,采用电导率仪测定细菌培养液电导率变化,分别研究了纳米TiO2、纳米ZnO、纳米Fe3O4、纳米SiO2、纳米二氧化钛载银、纳米磷酸锆载银、纳米棕色银对细菌细胞膜通透性的影响.结果表明,纳米材料对革兰氏阳性枯草芽孢杆菌细胞活性影响更大;同种纳米材料,粒径越小,对细菌的细胞活性影响越强;对细菌细胞活性影响最大的是纳米棕色银,对细菌细胞活性影响最小的是纳米SiO2和Fe3O4.     

Nitrogen removal from coal gasification wastewater by activated carbon technologies combined with short-cut nitrogen removal process

A system combining granular activated carbon and powdered activated carbon technologies along with shortcut biological nitrogen removal （GAC-PACT-SBNR） was developed to enhance total nitrogen （TN） removal for anaerobically treated coal gasification wastewater with less need for external carbon resources. The TN removal efficiency in SBNR was significantly improved by introducing the effluent from the GAC process into SBNR during the anoxic stage, with removal percentage increasing from 43.8%49.6% to 68.8%-75.8%. However, the TN removal rate decreased with the progressive deterioration of GAC adsorption. After adding activated sludge to the GAG compartment, the granular carbon had a longer service-life and the demand for external carbon resources became lower. Eventually, the TN removal rate in SBNR was almost constant at approx. 43.3%, as compared to approx. 20.0% before seeding with sludge. In addition, the production of some alkalinity during the denitrification resulted in a net savings in alkalinity requirements for the nitrification reaction and refractory chemical oxygen demand （COD） degradation by autotrophic bacteria in SBNR under oxic conditions. PACT showed excellent resilience to increasing organic loadings. The microbial community analysis revealed that the PACT had a greater variety of bacterial taxons and the dominant species associated with the three compartments were in good agreement with the removal of typical pollutants. The study demonstrated that pre-adsorption by the GAC-sludge process could be a technically and economically feasible method to enhance TN removal in coal gasification wastewater （CGW）.     

产铁载体细菌强化甜高粱修复土壤重金属污染

从重金属污染矿区筛选得到一株具有分泌铁载体能力的菌株T07,经生理生化和16S rDNA序列分析鉴定其为假单胞菌属(Pseudomonas sp.T07)。菌株T07应用于微生物强化能源作物甜高粱修复重金属污染土壤的盆栽试验结果表明,T07的接入能够显著提高甜高粱的生物量和重金属的吸收量,其中地上部和根部的干重比未接菌的对照分别增加了22.6%和33.3%,而甜高粱地上部Cd、Zn和Cu的总含量分别提高了55%、55.6%和49.5%。试验中发现菌株T07在根际与植物的相互作用过程中促进了甜高粱对土壤中矿质营养元素如Fe和P的吸收,同时改变了土壤中重金属的可溶出性。研究表明产铁载体细菌T07可改善能源作物甜高粱的重金属修复效率,具有潜在的实际应用价值。     

溶藻细菌L7代谢物对水华鱼腥藻的溶藻效应

从等体积不同密度的溶藻细菌L7菌液中提取胞内、胞外代谢物,分别加入等体积等密度的水华鱼腥藻中连续培养7d,研究L7代谢物对水华鱼腥藻的溶藻效应。2.78×105~2.78×10 7cfu/mL的L7胞内代谢物能显著促进藻生长和异形胞分化,到培养结束藻密度为对照组的1.7~1.98倍;异形胞数最大可为对照组的2.31倍。2.78×10 8、2.78×10 9cfu/mL的L7胞内代谢物能抑制藻生长,藻密度最低为对照组的58%;能极显著抑制异形胞分化,可不形成异形胞。2.78×10 5~2.78×109 cfu/mL的L7胞外代谢物能极显著抑制藻生长和异形胞分化,藻密度最低为对照组的0.63%,不形成异形胞;藻丝的藻细胞间隔变模糊,藻细胞变大变形,并有大量的单个球形藻体散落。L7主要通过分泌胞外代谢物溶藻,菌胞内代谢物对藻生长有"低促高抑"的作用。     

海洋石油降解菌Alcanivorax sp. 97CO-5的固定化及其石油降解效果

本文应用不同材料固定海洋石油烃降解菌Alcanivorax sp.97CO-5,考察并比较了其成型、传质、包埋菌体活性和石油降解性能。实验结果表明:2.5%海藻酸钠包埋材料中细菌的增长最为显著,8 d后材料中细菌数量达到1.2×106CFU/g,为初始细菌细胞数量的3.85倍,是最适的固定化材料。固定化菌剂的石油降解实验结果表明,固定化菌剂14 d对石油的净降解率达到34.1%,其石油降解效果优于游离菌体(28.3%);气相色谱质谱联用分析表明,固定化菌剂对石油中总烷烃降解率为57.9%,其中对nC21~nC31的中长链烷烃的降解率可达到54.6%;固定化菌剂相对于游离菌体,对芴(FLU)和二苯并噻吩(DBT)两类烷基化多环芳烃的降解率明显提高,达到44.9%和44.2%,而游离降解菌仅为25.4%和24.7%。实验证明,固定化技术促进了Alcanivorax sp.97CO-5菌体降解性能的发挥尤其是对中长链烷烃和部分芳烃成分的降解。