微生物在矿物表面吸附的研究进展

微生物在矿物表面的吸附是微生物与矿物表面深度作用的前提, 也是生物药剂在选矿中的应用的基础研究。本文综述了影响微生物在矿物表面吸附的环境因素, 微生物细胞与矿物表面之间的相互作用, 微生物细胞表面基团、表面成分及其胞外聚合物对吸附过程的影响, 并提出了今后的研究方向。     

三叶草根系分泌物对多环芳烃微生物降解及加氧酶的影响

为揭示根际效应对多环芳烃降解的影响机制,建立恰当的植物-微生物联合修复模式,本研究向含有微生物及多环芳烃(芘和苯并\[a\]芘)的微宇宙中加入三叶草根系分泌物,分析其对多环芳烃降解的影响,研究降解过程中微生物加氧酶和16S rDNA基因拷贝数的变化,并对具有多环芳烃降解能力的微生物进行鉴定.结果表明： 分枝杆菌M1具有降解多环芳烃的能力;三叶草根系分泌物总有机碳(TOC)浓度为35.5 mg·L^-1时,芘和苯并\[a\]芘降解率明显提高,分枝杆菌加氧酶基因所占比例增加,表明其促进了分枝杆菌对芘和苯并\[a\]芘的降解;在降解过程中,加氧酶基因拷贝数明显增加,而16S rDNA数量增加不明显,表明前者与多环芳烃降解过程有关,而后者和微生物数量有关.三叶草根系分泌物使分枝杆菌加氧酶基因拷贝数明显增加,从而促进了分枝杆菌对多环芳烃的降解.
     

不同方法提取PAHs高效降解菌EPS的特性

采用阳离子交换树脂法、超声法、超声-阳离子交换树脂法、加热法4种方法提取一株PAHs高效降解菌的胞外聚合物(EPS),并结合红外光谱、三维荧光光谱、透射电子显微镜对不同方法提取的EPS进行特性分析。结果表明,加热法得到的EPS中蛋白质和多糖的总含量最大为328.36 mg·L-1;4种方法提取EPS的红外光谱谱线均出现C(N)═O、N—H(蛋白质)和O—H(多聚糖)强峰,其中加热法提取EPS谱图中C(N)═O和N—H基团的吸收峰最宽、强度最大;三维荧光光谱分析结果表明,加热法提取EPS的2个类蛋白峰强度最大,分别为13.8、118.2 a.u.,而其他3种方法提取EPS的类蛋白峰强度较弱、类腐殖酸和类富里酸峰较强;透射电子显微镜检测结果表明,加热法细胞体破坏程度最小且胞内物质没有溶出现象。综合考虑4种方法提取EPS特性,加热法提取效率较高且温和,是比较理想的EPS提取方法。     

生物有机肥调控对盐碱胁迫下向日葵幼苗生长及生理指标的影响

采用盆栽方法,以清洁土壤为对照,研究了盐碱胁迫下不同生物有机肥施用量(0%、2%、4%和8%)对向日葵种子发芽率和出苗率、幼苗生长及生理指标的影响.结果表明:与对照相比,盐碱胁迫(T0)7～28 d后,向日葵种子的发芽率及出苗率明显降低,种子出苗时间推迟了3 d,幼苗株高、根长、地上部分及根系鲜重、叶片中叶绿素含量、可溶性蛋白质含量均显著降低(P<0.05),而且幼苗根系对盐碱胁迫的敏感性明显大于地上部;与T0处理相比,生物有机肥施用量分别为2%(T1)、4%(T2)及8%(T3)时,向日葵种子的出苗率分别提高了56.4%(P<0.05)、64.3%(P<0.05)及85.7%(P<0.05),出苗时间提早了2～3 d,盐碱胁迫处理7 d后,T1、T2和T3处理组幼苗的生长明显增强,叶片中叶绿素含量分别提高了24.4%(P<0.05)、27.2%(P<0.05)和33.2%(P<0.05),可溶性蛋白质含量分别增加了34.4%(P<0.05)、43.6%(P<0.05)和48.8%(P<0.05);随着处理时间的延长,T1、T2和T3处理对幼苗生长及生理指标的抑制作用均表现出不同程度的降低.综上可知,盐碱胁迫条件下,施用2%～8%的生物有机肥可以明显减轻盐碱胁迫对向日葵种子出苗、幼苗生长及生理指标的抑制作用.     

菱镁矿区土壤污染及修复试验

菱镁矿在煅烧制备氧化镁过程中产生大量的氧化镁粉尘,降落到土壤表面容易形成土壤结皮,降低土壤孔隙度,减弱土壤渗透速率。采用土柱淋洗方式在室内模拟氧化镁粉尘对土壤的渗透性影响及修复过程。向土柱中的土壤加入氧化镁粉尘模拟自然条件下氧化镁粉尘对土壤渗透速率影响;以石膏作为改良剂通过与氧化镁粉尘及土壤混合考察石膏修复氧化镁粉尘污染土壤的效果,并用扫描电镜观察石膏作用前后土壤表面形态变化。结果表明:空白对照组土壤两次淋洗后渗透速率稳定在0.367 mm·min~(-1);加入氧化镁粉尘后土壤渗透速率降低至0.214 mm·min~(-1),氧化镁粉尘污染土壤渗透速率显著降低(P0.05);加入石膏和氧化镁粉尘的土柱经两次淋洗后土壤渗透速率稳定在0.425 mm·min~(-1),与氧化镁粉尘污染土壤相比,加入石膏后土壤渗透速率显著提高(P0.05);扫描电镜图显示,加入石膏后土壤表面呈网状结构,土壤表面的孔隙度及稳定性提高,有利于改善土壤渗透性能。     

铜、铅离子胁迫对多环芳烃高效降解菌毛霉胞外聚合物特征的影响

微生物胞外聚合物(EPS)在多环芳烃(PAHs)和重金属污染土壤修复领域的作用已有大量研究,但重金属胁迫对PAHs高效降解菌EPS特征的影响机理尚不明确。本文通过使用铜、铅离子作为胁迫源对PAHs高效降解菌毛霉(Muoor mucedo)进行胁迫培养,并对提取的毛霉EPS性质进行表征,阐明在铜、铅离子胁迫下,毛霉EPS特征的变化。结果表明:铜、铅离子浓度从0增加到80 mg·L~(-1),毛霉EPS产生量(TOC)、多糖成分含量(PS)、蛋白质含量(PN)、表面张力、乳化指数和Zeta电位的值(绝对值)逐渐增大,最大值分别达到706.4 mg·L~(-1)、1.035 mg·L~(-1)、0.907 mg·L~(-1)、57.63 m N·m~(-1)、44.5%和-26.21 m V;当铜、铅离子浓度大于80 mg·L~(-1)时,除乳化指数外,EPS产生量、PS、PN、表面张力和Zeta电位值(绝对值)显著降低,同时,Cu~(2+)胁迫下EPS各理化性质的变化比Pb~(2+)胁迫下更加明显;铜、铅离子胁迫对PAHs高效降解菌毛霉EPS产生量、组成成分含量、表面张力、乳化性以及Zeta电位等有促进作用。     

适于冻融过程的砷镉复合污染土壤稳定化材料筛选

冻融交替是影响北方地区污染土壤重金属稳定化修复效果的重要因素，但目前相关研究并不多见。本研究针对常见的19种重金属稳定化材料，通过模拟15周期冻融过程，探究冻融交替作用对不同材料修复土壤的理化性质及As、Cd稳定效果的影响。结果表明：(1)稳定化修复材料提高了复合污染土壤pH和电导率(EC),施加黏土矿物(SL)、调理剂(MCA、SA2)及生物炭(MBC、FBC1、FBC2)6种材料能够同步降低土壤有效态As和Cd的含量，分别降低15.0%～32.0%和14.0%～33.0%,其中MCA对土壤Cd和As的稳定效果最佳，生物炭MBC次之；(2)冻融交替显著影响稳定化修复效果，15周期冻融后，稳定化修复土壤pH值呈上升趋势，生物炭类材料(MBC、FBC1、FBC2)进一步降低了修复土壤中重金属的有效性，其中MBC对As、Cd稳定化效果分别提高14.2%和12.5%。总体上，芭蕉生物炭(MBC)适用于北方寒冷地区As、Cd复合污染土壤的稳定化修复。