湖南石门雄黄矿区好氧砷还原菌的筛选及其砷还原特征的研究

发布时间：2020-04-19 18:11

【摘要】：砷是国际公认的有毒物质。砷的污染已经严重危害到居民的生命健康,给人们带来难以磨灭的灾难。砷还原菌在砷的迁移转化过程中起着至关重要的作用,对于砷的二次污染风险评价及治理具有重要意义。本文旨在:(1)针对湖南省石门砷污染地区,从污染土壤、水样及蜈蚣草中分离抗砷菌,以期不断丰富砷还原菌的种类,加强我们对砷还原菌群分布及数量的认识;并比较不同样品来源对砷还原菌种类的影响;(2)对所有砷还原菌进行还原能力及分子机制方面的鉴定,进一步探明它们在砷的地球化学循环中的作用。本研究首先设计多种培养基和培养方法进行好氧高效砷还原菌的筛选。其次对其砷还原特性进行了表征,包括还原率、累积率及抗性能力的测定,以及还原基因(ars RDABC)的鉴定。主要获得以下结果:(1)从砷污染土壤及水样中分离出24株还原率高于90%的高效砷还原菌,其中,有6个属作为砷还原菌首次报道,分别是Leclercia,Raoultella,Kosakonia,Lelliottia,Yokenella,和Kluyvera属。通过砷抗性及机制探究,发现这24株高效砷还原菌还具有较强的五价砷(80~300 m M)和三价砷(2~30 m M)耐受能力。还原基因结果表明,不同细菌的还原基因有所差异,ars BC基因分别可以在大部分菌中扩增出来,是还原菌中普遍存在的还原基因。(2)在蜈蚣草内生及根际菌中,共分离到23株砷抗性菌,涉及2个门,10个属,其中假单胞菌属(Pseudomonas)为优势菌群。23株菌表现出了不同的砷抗性及还原特征,抗砷浓度范围分别是80~150 m M(As(V))与5~30 m M(As(III))。其中,Pseudomonas sp.S2、Pseudomonas sp.P3、Staphylococcus sp.S14及Agrobacterium sp.P1具有较高的砷累积率(75%~79%)与还原率(81%~100%)。21株菌存在抗砷及砷还原的重要基因ars C,揭示其是砷还原菌株中普遍存在的砷还原基因。针对不同来源分离的菌株对比发现,从砷污染土壤中分离的菌株抗性较强,从蜈蚣草内生菌中分离的抗砷菌累积效率较高,表明菌株性状与样品特征有密不可分的联系。综上,对该地区不同样品中的好氧砷还原菌种类及特征的探究,一方面拓宽了我们对好氧砷还原多样性的认识,另一方面进一步明确了好氧砷还原菌在高砷污染地区的广泛分布及其不可忽视的砷迁移转化驱动力。
【图文】：

属类似的性质，所以人们常以金属的形式进行研究（CullenandRei，砷的丰度很低（0.0001%），往往与一些金属矿物并存，比如金（APb）等。砷在环境中有四种价态，，包括+3，+5，-3 和 0 价。从形态有机砷两种形式（Jomova and Valko 2011），无机砷普遍以砷酸盐 A(III)两种形式存在。As(III)多见于厌氧条件，As(V)存在于好氧条件和。此外，环境中的砷还可能以-3 价形式存在，0 价砷并不多见。有化砷，比如甲基砷（MMA）和二甲基砷（DMA）。自然环境的多变性，随着氧化还原条件的不同，砷的多种形式之间在氧化条件下，As(III)易被氧化为 As(V)；在还原或者谷胱甘肽（G件下，As(V)被还原形成 As(III)；同时，在甲基转移酶存在的条件下产生一系列甲基砷化合物（图 1.1）。而不同的价态砷体现出了不同毒性和迁移性强于有机砷。As(III)毒性比 As(V)高，约 25~60 倍（。在迁移性方面，As(III)>As(V)，这主要是由于一些铁铝化合物对 A而限制了 As(V)的流动性。而矿物对 As(III)表现出较低的吸附性，较高（Oremland and Stolz 2003）。

湖南石门雄黄矿区好氧砷还原菌的筛选及其砷还原特征的研究砷的来源包括自然源与人为源（Lièvremont et al. 2009）。自然源包括火山喷发，化和矿床堆积等，人为源主要指人类对矿石的开采和冶炼。不同来源的砷以不同形态进入空气、水体和土壤中，引起环境的砷污染。其中，工业采矿已成为 80%源，对人们赖以生存的地球带来很大负担。进入环境的砷会在水圈、大气圈以及形成循环（图 1.2），期间伴随着价态和形态的转变（Bednar et al. 2005）。存在于的砷经过自然的沉降过程，流动至土壤及水体中，完成不同条件下砷的循环（. 2009）。与此同时，由于淋溶作用的存在，土壤及矿物中的砷部分被释放出来，水体中，引发地表水和地下水的砷污染。砷污染的地表水和地下水被植物和动物由食物链进入到生物体内，从而在生物圈内完成砷循环（Benner et al. 2008）。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X172

【参考文献】

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本文编号：2633590