异化铁还原细菌LQ25还原重金属Cr(Ⅵ)的特性研究

【背景】异化铁还原细菌能够在还原Fe(Ⅲ)的同时将毒性较大的Cr(Ⅵ)还原成毒性较小的Cr(Ⅲ),解决铬污染的问题。【目的】基于丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)LQ25异化铁还原过程制备生物磁铁矿,开展异化铁还原细菌还原Cr(Ⅵ)的特性研究。【方法】构建以氢氧化铁为电子受体和葡萄糖为电子供体的异化铁培养体系。菌株LQ25培养结束时制备生物磁铁矿。设置不同初始Cr(Ⅵ)浓度(5、10、15、25和30mg/L),分别测定菌株LQ25对Cr(Ⅵ)还原效率以及生物磁铁矿对Cr(Ⅵ)的还原效率。【结果】菌株LQ25在设置的Cr(Ⅵ)浓度范围内都能良好生长。当Cr(Ⅵ)浓度为15 mg/L时,在异化铁培养条件下,菌株LQ25对Cr(Ⅵ)的还原率为63.45%±5.13%,生物磁铁矿对Cr(Ⅵ)的还原率为87.73%±9.12%,相比菌株还原Cr(Ⅵ)的效率提高38%。pH变化能影响生物磁铁矿对Cr(Ⅵ)的还原率,当pH2.0时,生物磁铁矿对Cr(Ⅵ)的还原率最高,几乎达到100%。电子显微镜观察发现生物磁铁矿表面有许多孔隙,X-射线衍射图谱显示生物磁铁矿中Fe(II)的存在形式是Fe(OH)_2。【结论】基于异化铁还原细菌制备生物磁铁矿可用于还原Cr(Ⅵ),这是一种有效去除Cr(Ⅵ)的途径。     

微生物铬转化和抗性机制与生物修复研究进展

铬(Chromium,Cr)是过渡金属元素,在自然界中以六价[CrO_4~(2-),Cr_2O_7~(2-),Cr(Ⅵ)]和三价[Cr(OH)_3,Cr(Ⅲ)]为主。很多微生物在长期铬胁迫的条件下,进化出了一系列铬转化和抗性机制。微生物对铬的转化包括Cr(Ⅵ)的还原和Cr(Ⅲ)的氧化。微生物的Cr(Ⅵ)还原可以将毒性强的六价铬转化为毒性弱或无毒的三价铬,这类微生物有较强的土壤和水体铬污染治理潜力。Cr(Ⅲ)的氧化也在铬的生物地球化学循环过程中起着至关重要的作用。除了Cr(Ⅵ)的还原,微生物对铬的抗性机制还有:(1)减少摄入;(2)外排;(3)清除胞内氧化压力;(4)DNA修复。本文主要介绍微生物的铬转化和抗性机制,以及其在铬污染生物修复中应用的最新研究进展。     

硫酸盐还原菌及其还原解毒Cr(Ⅵ)的研究进展

硫酸盐还原菌是一类分布广泛, 能进行硫酸盐异化还原反应的严格厌氧菌。利用硫酸盐还原菌可去除环境中的许多污染物, 因而该类细菌在环境污染治理中具有广阔的应用前景。本文介绍了硫酸盐还原菌的生物学特性和代谢特征及其在环境污染治理中的应用, 并对硫酸盐还原菌还原解毒Cr(Ⅵ)及应用于含Cr(Ⅵ)废水处理的研究进展作了综述, 分析了其未来的研究方向。     

铬还原菌的分离筛选及其在微生物燃料电池生物阴极中的应用

【目的】水溶性的Cr(Ⅵ)对环境及人类造成的危害是社会亟待解决的问题。Cr(Ⅵ)还原菌株的分离筛选、还原特性的分析和在微生物燃料电池中的应用为六价铬污染水体的微生物修复提供科学依据和新的方法。【方法】从黄河兰州段排污口采集样本,用平板法分离筛选获得具有Cr(Ⅵ)还原能力的菌株,并将Cr(Ⅵ)还原能力最强的LZU-26菌株应用到微生物燃料电池中,检测其产电能力和Cr(Ⅵ)还原特性。【结果】共分离得到21株具有Cr(Ⅵ)还原能力的菌株,其中LZU-26菌株Cr(Ⅵ)还原能力最强,属于Cellulosimicrobium cellilans。0.4 mmol/L初始Cr(Ⅵ)在LZU-26的作用下24 h铬还原率可达到95.89%,在48 h后达99.97%。将LZU-26运用在微生物燃料电池生物阴极,所获得的最大电压和最大功率密度分别为68 mV和6.8 W/cm~2。生物阴极Cr(Ⅵ)还原率(68.9%)也远高于化学阴极(14.7%)和对照组(2.7%)。【结论】利用Cr(Ⅵ)还原菌作为微生物燃料电池生物阴极处理含铬废水,将会是一种高效、节能和环境友好的方法。     

微生物修复返溶铬污染场地的研究进展

目前,我国历史遗留铬渣堆场多数采用湿法解毒工艺进行处理,但大量化学药剂的添加不仅增加了成本,引入了污染物,而且随时间的延长铬渣中的Cr(Ⅵ) 源源不断的返溶,场地出现返黄现象,形成二次污染。为了持久稳定的修复铬渣,研究人员提出用微生物修复技术处理湿法解毒后铬渣中Cr(Ⅵ) 的返溶。文中综述了国内外微生物修复铬渣污染场地的研究进展,首先简述了铬渣的危害、处理现状及传统的铬污染修复技术,并以湿法解毒铬污染为例,重点揭示了处理后铬渣中Cr(Ⅵ) 的返溶机理,由此可知湿法解毒后的二次污染不可避免。随后详述了微生物修复Cr(Ⅵ) 过程中生物还原、生物吸附和生物矿化三大作用机理,并阐述了铬污染场地修复过程中微生物物种的响应及群落结构的演替,最后,总结了微生物修复铬渣的研究进展并展望了未来的研究方向。     

微生物还原Cr(VI)的研究进展

随着现代工业的发展, 水环境中的重金属对人类健康和环境带来严重的危害, 其中的Cr(VI)具有强烈的毒性。微生物在代谢过程中可以将Cr(VI)还原为Cr(III), 有效降低Cr(VI)的毒性。本文从可还原Cr(VI)的微生物、微生物还原Cr(VI)的机理、还原过程中存在的问题及发展方向等方面进行了综述。     

Cr(Ⅵ)还原菌Microbacterium sp.BD6的分离鉴定及还原特性

【目的】从电镀厂下水道的淤泥中分离筛选Cr(Ⅵ)高效还原菌,并对其生长和还原特性进行研究,以期为Cr(Ⅵ)污染的生物修复提供优质的菌种资源和应用参考。【方法】采用富集培养法从淤泥中分离、筛选出Cr(Ⅵ)还原菌,通过生理生化及16S rRNA基因序列分析进行初步鉴定。采用单因素实验确定菌株的最佳培养条件和抵抗胁迫环境的能力,利用外加电子供体改善菌株的Cr(Ⅵ)还原能力,筛选出最佳电子供体研究对菌株还原的影响。【结果】经分离筛选得到1株Cr(Ⅵ)耐受还原菌,初步鉴定为微杆菌属(Microbacterium sp.),命名为BD6。菌株BD6适宜在中温、偏碱性的环境条件下生长,能耐受50.0 g/L NaCl的高盐环境。Mn^2+对菌种的生长表现出较高的抑制,Ni^2+、Zn^2+、Cd^2+的抑制作用较小,Cu^2)产生了一定的促进作用。Cr(Ⅵ)对BD6的最低抑菌浓度为1700 mg/L。添加甘油、果糖、乳糖、葡萄糖、丙酮酸钠作为电子供体促进了菌株对Cr(Ⅵ)的还原。选择甘油作为菌株还原Cr(Ⅵ)的最佳电子供体,无电子供体添加时菌株96 h内对100 mg/L Cr(Ⅵ)的还原率仅为69.63%,添加2 g/L的甘油菌株在36 h内的还原率达到了100%。通过加大甘油的添加量可以促进菌株对初始浓度较高Cr(Ⅵ)的还原,但要受到Cr(Ⅵ)的毒性限制。菌株的最适还原条件和最适生长条件吻合,在50.0 g/L NaCl的高盐条件和50 mg/L Cd^2+的毒性环境中,添加2 g/L的甘油,菌株对100 mg/L Cr(Ⅵ)的还原率分别为72 h 96.79%、54 h 99.86%。【结论】分离筛选得到的Microbacterium sp.BD6是一株潜在的可用于Cr(Ⅵ)污染生物还原修复的候选菌株。     

微生物还原Cr(VI)的研究进展

随着现代工业的发展,水环境中的重金属对人类健康和环境带来严重的危害,其中的Cr(VI)具有强烈的毒性.微生物在代谢过程中可以将Cr(VI)还原为Cr(Ⅲ),有效降低Cr(VI)的毒性.本文从可还原Cr(VI)的微生物、微生物还原Cr(VI)的机理、还原过程中存在的问题及发展方向等方面进行了综述.     

水环境中Cr(Ⅵ)对鱼类毒性机理研究进展

随着工业,特别是不锈钢产业的迅速发展,环境中的铬污染问题日益严重,Cr(Ⅵ)能够很容易地透过细胞膜进入细胞和生物体内,其毒性远高于Cr(Ⅲ).铬作为变价金属,其在鱼类体内能够产生活性氧自由基(ROS),对机体产生氧化胁迫效应;此外,Cr(Ⅵ)在细胞还原作用下生成的中间产物\[Cr(Ⅴ)、Cr(Ⅳ)等\]会进一步和DNA结合,导致基因的损伤和突变,从而危害鱼类的生长发育和种群结构.本文在不同水平上,系统总结了Cr(Ⅵ)对鱼类的毒性效应,从多个层次(分子、细胞、组织、器官、个体）阐述了Cr(Ⅵ)的毒性作用机制和鱼类相应的毒性解毒机制,并对于Cr(Ⅵ)的毒性研究中尚不完全清楚、需要深入考察的方面进行了探讨.     

蜡样芽孢杆菌CP-1对Cr(Ⅵ)还原效果研究

为了提高蜡样芽孢杆菌CP-1菌株对Cr(Ⅵ)的还原效果,采用单因素和正交试验,通过摇瓶发酵培养,对影响蜡样芽孢杆菌CP-1菌株还原Cr(Ⅵ)的发酵培养基成分和培养条件进行了优化,并研究了最佳发酵条件下的蜡样芽孢杆菌CP-1对Cr(Ⅵ)的还原效果。结果表明,蜡样芽孢杆菌CP-1菌株还原Cr(Ⅵ)的最佳培养基组成为:1%甘露醇, 3%的大豆蛋白胨, 0.05%KCl, 0.1%CuSO4,在此基础上的最佳培养条件为:pH7.0、6%接种量、45℃培养3 d,在此条件下,Cr(Ⅵ)初始浓度为100mg·L^-1时,对Cr(Ⅵ)的还原率达99.75%。在Cr(Ⅵ)污染的土壤中添加蜡样芽孢杆菌CP-190d后,土壤中的Cr(Ⅵ)含量降低55.15%左右。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism