含铀废水的生物吸附和细胞毒性研究

发布时间：2020-03-31 02:05

【摘要】：含铀废水属于放射性废水,其来源十分广泛,对人类健康的危害极大。人类受到放射性元素辐射达到一定量时,会产生健康问题,例如肝损害、肾损害、癌症等。放射性核素辐射所造成的基因突变以及染色体变异,还会影响下一代,导致严重后果。本研究从江西上饶713铀矿附近的土壤中筛选到了一株对U022+吸附率高且耐受性好的菌株LYB13。对LYB13的16SrDNA进行鉴定,发现其在分类学上归属假单胞菌,命名为Pseudomonas sp.LYB13。使用紫外照射和NTG诱变的方法对Pseudomonas sp.LYB13进行选育,得到一株高吸附率且遗传性质稳定的菌株Pseudomonas sp.UV27,吸附率为96.3%,比出发菌株提高了 9.39%。为了获得最大菌体量,本研究首先利用单因素法对发酵培养基的成分和发酵培养条件进行了初步研究,优化后的菌株四倍稀释液的吸光值为0.393。之后利用plackett-Burman实验设计法和Box-Behnken为基础的响应面分析法,得出菌株最佳发酵条件:温度31.5℃、蛋白胨12.5g/L、NaCl 3.87g/L、pH 6.0、转速160r/min、牛肉膏3.6g/L及装液量80ml。在最佳条件下验证实验,得到细菌发酵液稀释四倍后的吸光值为0.55803,比优化前增加了 41.99%。优化菌株发酵条件后,用突变菌株处理含铀溶液,对影响菌株吸附率的因素进行探究。由实验结果可知,当吸附时间为120min,铀初始浓度为1OOmg/L,温度为30℃,菌龄为40h及pH为6时,菌株的吸附条件最佳,对铀的吸附率达到98.34%,吸附量为590.04mg/g。此外,由解吸实验的结果可知,Na2C03和NaHC03是良好的解吸剂,解吸率在89%以上。为了进一步优化吸附过程,本研究探讨了菌株吸附铀反应的动力学和热力学。结果表明,拟二级动力学模型的R2在0.936以上,拟合效果优于拟一级动力学模型,能够更好的描述生物吸附铀实验;Langmuir热力学方程的R2为0.999左右,拟合效果优于Freundlich,为最适热力学模型。吸附反应的热力学参数表明,该反应为吸热反应,且能够自发进行。为了检验生物吸附法处理含铀废水的安全性,利用MTT法评估了吸附试验结束后剩余废水的细胞毒性。与吸附前相比,细胞的相对存活率大大提高。此外,由于铀元素的作用,MCF-7细胞被阻断在S期,从而抑制了细胞的分裂增殖,最终导致细胞凋亡。
【图文】：

生长状况,培养基,菌株,吸附铀

逑１９，对这些纯种菌株进行吸附铀能力的筛选，，结果见表２－４。菌株ＬＹＢ１３对铀的逡逑吸附率和吸附量最高，因此，后续实验选择菌株ＬＹＢ１３作为研宄对象。从图２－１逡逑可知，ＬＹＢ１３在显微镜下的形状是杆状。逡逑表２－４菌株的筛选逡逑Ｓｔｒａｉｎｓ逦Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ逦ｑ／ｍｇ－ｇ＇１逦Ｓｔｒａｉｎｓ逦Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ逦ｑ／ｍｇｇ＇１逡逑ＬＹＢ１逦７５．１４逦４５０．８４逦ＬＹＢ１１逦５５．２８逦３３１．６８逡逑ＬＹＢ２逦３２．８３逦１９６．９８逦ＬＹＢ１２逦２３．２７逦１３９．６２逡逑ＬＹＢ３逦６１．７逦

迟缓期,稳定期,细菌,自溶

２．２．２菌株的生长曲线逡逑细菌的生长包括四个阶段：迟缓期，对数生长期，稳定期以及衰亡期１９８］。逡逑迟缓期细菌生长缓慢，做出的生长曲线平坦稳定，一般为１？４小时；对数生长逡逑期最适宜用来研宄细菌性状；稳定期时虽然培养基中整体细菌活力变化较大，但逡逑活菌的总数趋向于平稳，变化幅度很小；之后，随着营养成分的消耗和有毒代谢逡逑产物的积累，体系中死菌数明显增多，细菌逐渐自溶和死亡，此时细菌即处于衰逡逑亡期。菌种在稳定期时，活菌浓度最高。逡逑从图２－２可以看出，０－８ｈ为迟缓期，活菌数变化的幅度十分缓慢，曲线相对逡逑平稳，几乎与横轴平行，菌株从第８ｈ开始进入对数生长期，８－３６ｈ内菌液浓度以逡逑几何级数增长，３６ｈ后进入稳定期，菌体量基本保持不变，６６ｈ时，菌液吸光值逡逑达到最大，即细菌浓度最大，此后，随着死菌的自溶和消亡，细菌逐渐进入衰亡逡逑期。逡逑１．６邋逦逡逑１．４邋－逦一■一■一逡逑
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X771

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