皮氏罗尔斯通氏菌株DX-T3-01的耐镉性能及镉富集机理

从江西德兴铜矿土壤中分离筛选到一株具有较强耐镉(Cd)能力的细菌DX-T3-01,经生理生态及16S rRNA分析进行鉴定,研究其对不同浓度Cd2+的耐受特性及对重金属Zn2+、Cu2+、Ni2+的耐受性,进一步利用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDX)和红外光谱(FTIR)探讨菌株对Cd2+累积去除的机理.经鉴定,耐镉细菌DX-T3-01为皮氏罗尔斯通氏菌(Ralstonia pickettii);Cd2+最高耐受浓度(MTC)为16 mmol L-1,最低抑制浓度(MIC)为4 mmol L-1,并可耐受一定浓度的Zn2+、Cu2+;菌体积累Cd2+后细胞表面有沉淀物附着并有镉元素检出,对Cd2+的累积主要依靠细胞壁上—PO43-、胺基中的—C—N—、—M—O(O—M—O)、C=O和酰胺基(—CO—NH—)基团.图5参16     

培养方式、外源物对混合菌群DDMY2脱色蒽醌染料RB19的影响

为寻找最佳培养条件及外源物强化蒽醌染料活性艳蓝19(RB19)的微生物脱色效果,同时探究最适外源物对微生物功能酶活性及群落结构的影响,以揭示其微观作用机制,以经茶叶渣驯化而来的混合菌群DDMY2为作用微生物,将其置于不同培养方式、不同外源物条件下(复合激活剂、不同氮源、碳源等)与RB19作用,并计算脱色率.通过酶活检测、高通量测序方法,研究在菌群DDMY2对RB19脱色过程中,复合激活剂A(Activator,A)对DDMY2主要功能酶活性和菌群结构的影响.结果表明,微氧条件下菌群DDMY2对RB19(200 mg/L)在72 h的脱色率达到80.25％,比富氧条件高36.37％.加入复合激活剂A能够有效提高脱色效率,且在初期促进作用明显,样品"DDMY2+A"在24 h的脱色率较样品DDMY2高出9.38％.酵母提取物为最佳外加氮源,而外加碳源对染料脱色效率无明显提升效果.同时,Mn2+和氧化还原介体ABTS(2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)与复合激活剂A联用可使脱色效率进一步提升约5.41％.RB19的脱色效率与菌群胞外偶氮还原酶、醌还原酶活性有关,加入复合激活剂A可显著提高细菌胞外偶氮还原酶活性.高通量测序结果显示,与未加复合激活剂A的混合菌群DDMY2相比,加入复合激活剂A对混合菌群DDMY2群落结构有明显地影响,可使得肠杆菌属、产碱菌属等功能微生物更好地进行富集.因此适合的外源物(如酵母提取物、Mn2+和氧化还原介体ABTS、复合激活剂A等)能够显著提升菌群DDMY2对RB19的脱色效率,其微观作用机制主要是通过提高菌群功能酶活性及富集优势功能菌属以提高其脱色效率,为强化蒽醌染料微生物脱色效果提供新思路.     

典型铜尾矿库周边土壤重金属复合污染特征

应用了Hakanson潜在生态风险指数法、相关分析法、主成分分析法对德兴铜矿尾砂库周边土壤Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd复合污染特征进行研究,定量确定了铜尾矿库潜在生态风险程度、主要污染因子和潜在生态风险因子。结果表明：铜矿尾矿库周边土壤受到不同程度的重金属污染,该地区平均潜在生态风险污染指数超过600,具有极高的潜在生态风险;各重金属潜在生态风险参数由高至低顺序为Cd、Cu、Pb、Ni、Cr、Zn,其中Cd为主要潜在生态风险因子。进一步通过主成分分析法研究了重金属的污染特性,发现前3个主成分贡献率分别为：65．033％、18．825％、6．243％,第一主成分反映了Zn、Ni、cr的信息,第二主成分反映了Cu和Cd的信息,第三主成分反映Pb的信息。     

典型铜尾矿库周边土壤重金属复合污染特征

应用了Hakanson潜在生态风险指数法、相关分析法、主成分分析法对德兴铜矿尾砂库周边土壤Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd复合污染特征进行研究,定量确定了铜尾矿库潜在生态风险程度、主要污染因子和潜在生态风险因子。结果表明:铜矿尾矿库周边土壤受到不同程度的重金属污染,该地区平均潜在生态风险污染指数超过600,具有极高的潜在生态风险;各重金属潜在生态风险参数由高至低顺序为Cd、Cu、Pb、Ni、Cr、Zn,其中Cd为主要潜在生态风险因子。进一步通过主成分分析法研究了重金属的污染特性,发现前3个主成分贡献率分别为:65.033%、18.825%、6.243%,第一主成分反映了Zn、Ni、Cr的信息,第二主成分反映了Cu和Cd的信息,第三主成分反映Pb的信息。     

皮氏罗尔斯通氏菌DX-T3-01苯酚降解特性及动力学

筛选自德兴铜矿对重金属Cd2+有较强抗性的皮氏罗尔斯通菌DX-T3-01菌株,经驯化发现其对苯酚也有较强的降解能力。通过正交实验确定了该菌株苯酚降解最佳条件为:30℃、pH 7.0、转速150 r/min、接种量1%(V/V),并探讨了外加碳源和重金属对苯酚降解的影响。在最佳苯酚降解条件下,初始苯酚浓度为500 mg/L的苯酚经56 h后可降解至检测限,最高可降解苯酚浓度为800 mg/L。当初始苯酚浓度300～600 mg/L时,菌株降解苯酚的动力学过程符合Monod零级反应模型。     

假单胞菌P1-1脱氮除磷特性及其动力学研究

利用实验室中筛选到的假单胞菌P1-1菌株进行脱氮除磷研究,并探讨了温度、pH、接种量、摇床转速和碳源对该菌株生长和脱氮除磷的影响,同时研究了菌株除磷的动力学。结果表明,该菌株最佳生长条件为摇床转速140 r/min、接种量10%、pH 8.0、温度30℃,最佳除磷条件为摇床转速140 r/min、接种量10%、温度30℃、pH 8.0,最佳脱氮条件为接种量10%、摇床转速0、温度30℃、pH 7.0;该菌株在比较好的生长和脱氮除磷效果时需要乙酸钠的最低浓度为1 000 mg/L;当初始P浓度为6~21 mg/L时,菌株除磷的动力学过程符合Monod零级反应模型。     

功能菌群DDMZ1固定化及其对RB5的处理效果研究

实验用聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)-沸石作为固定化复合载体,使用包埋交联法固定功能菌群DDMZ1,用正交实验对微生物固定化载体物理特性及偶氮染料活性黑5(RB5)降解脱色性能进行了分析和优化。实验结果发现：SA的浓度为1%、PVA的浓度为8%、沸石浓度为2%、菌液OD₆₀₀=0.7和交联时间12 h,包埋交联固定化条件最佳。扫描电镜结果显示：固定化PVA-SA-沸石载体小球内部结构孔隙众多,利于微生物细胞的附着和增殖。固定化功能菌群 DDMZ1 小球机械强度高、储存稳定性好,特别是它循环利用 30批次后,脱色率仍旧保持在90%以上。同时与游离菌相比,固定化功能菌群DDMZ1小球具有更宽的pH适应范围、更高的热稳定性以及更高盐度和染料浓度的耐受性,且具有循环使用次数越多耐受性越强的趋势。首次将天然功能菌群DDMZ1进行固定化并将其应用于偶氮染料活性黑5的处理,研究结果拓展了功能菌群DDMZ1的应用范围,同时对于利用固定化功能微生物处理含染料废水具有重要指导意义。     

菌株RB5-M1脱色活性黑5的动力学及固定化条件

通过研究嗜水气单胞菌RB5-M1菌株对活性黑5的脱色过程,探讨了菌株脱色不同初始浓度的活性黑5的动力学模型,并从机械强度、包埋量和渗漏量3个方面,对菌株的固定化条件进行了优化。结果表明,当初始染料浓度为50、100、150、200、250和300 mg/L时,菌株脱色活性黑5的动力学过程均更为符合Monod零级反应模型。当冷却温度为30℃、PVA与海藻酸钠浓度比为10∶1、氯化钙浓度为2%、明胶浓度0.2%时,可以获得机械强度较好、包埋量较多的固定化颗粒。当氯化钙浓度2%、明胶浓度0.3%、PVA与海藻酸钠浓度9∶2、冷却温度20℃,可获得渗漏量较少的固定化颗粒。     

混合菌群FF降解染料效果及生物毒性变化

利用混合菌群FF降解偶氮染料活性黑5和蒽醌染料活性蓝19,通过检测一些常规指标,如脱色率、DOC(溶解性有机碳)去除率、UV254、比紫外吸收值SUVA(UV254/DOC)等来表征降解效果,进一步通过固相萃取方法进行前处理,采用SOS/umu(又称umu试验)和双杂交酵母法分别检测染料降解过程中遗传毒性和抗雌激素活性。结果表明,采用混合菌群FF,活性黑5和活性蓝19(150 mg/L)在35℃和p H=8.0条件下静置培养48 h后脱色率分别为82.5%和89.2%;DOC去除率低,分别为19.5%和13.0%;降解后UV254和SUVA均增加。遗传毒性检测表明,活性黑5本身无遗传毒性,降解过程中也无遗传毒性;活性蓝19本身无遗传毒性,降解24 h、48 h后在高浓缩倍数下出现遗传毒性。随着降解的进行,活性黑5和活性蓝19的抗雌激素活性均显著增加。