季铵盐诱导超累积植物内生菌对重金属修复实验研究

发布时间：2020-06-02 02:28

【摘要】：进入21世纪以来,含有重金属废水大量进入生态环境中,造成了环境中重金属浓度超标,由于其对生态系统和人类的健康危害很大,而备受人们关注。重金属废水的修复方法主要有物理法、化学法和生物法。由于物理法、化学法具有成本高,不易被分离等缺点,而生物修复重金属具有处理成本低、二次污染危害小、耐受性高、修复效率高等优点,因此,其成为一种新兴的处理技术。生物修复重金属已经取得了较好的成果,但是由于医院、洗衣厂等排放的表面活性剂会影响到微生物的生存,进而影响其修复重金属的能力。本课题主要研究季铵盐诱导超累积植物内生菌修复重金属的影响,通过实验得出以下结论:1、从超累积植物龙葵茎部提取出来的内生菌LSE01和LSE02,生理生化鉴定表明两种植物内生菌可以分泌过氧化氢酶,并且16S rDNA的鉴定表明两者属于芽孢杆菌(Bacillus bacteria)。2、探究低浓度和高浓度重金属对两种内生菌和do-E.coli生长的影响,可以发现菌种在低浓度重金属存在下,其生物量大于同时刻未接种重金属的生物量,表现出了毒物兴奋效应;高浓度重金属对三种菌种都有抑制作用,影响到了它们的生长。3、三种菌种对重金属的抗性和吸附,经过QACs诱导后的效果要优于诱导前;经季铵盐C_(12)、C_(14)半抑制浓度诱导之后,菌株LSE01对重金属镉的最小抑制浓度,从140 mg/L增加到了160 mg/L;菌种LSE02和do-E.coli对重金属镉的抗性,经过季铵盐C_(12)、C_(14)半抑制浓度诱导之后,从120 mg/L都增加到了140mg/L。4、三种菌种在修复低浓度重金属镉时,其去除效率表现出了先增大后减小的趋势,可能由于对重金属的去除前期,胞内机制起主要作用;因后期细胞裂解死亡,一部分重金属被重新释放到环境中,因此导致了重金属浓度的增加。但是在季铵盐存在条件下,两种植物内生菌后期没有出现重金属浓度增大的情况,这由于季铵盐或者是降解后的季铵盐残链镶嵌到细胞膜表面,与裂解的细胞形成一个团体对重金属具有更强的吸附作用。5、菌种LSE01对重金属镉吸附前后的红外光谱可知,细胞表面的氨基、羧基、羟基等基团对菌种修复重金属起到了一定的作用。另外,比较有无季铵盐存在下,菌种LSE01修复重金属时,12 h后菌种红外光谱图可知,羧基基团峰位置变化最为明显。6、在降解QACs方面,菌种do-E.coli优于植物内生菌。研究菌种do-E.coli同时降解C_(12)、C_(14)两种QACs时,发现此菌株优先降解分子量较小的季铵盐。本文在提高植物内生菌对重金属修复能力的基础上,加强了对QACs的抗性和降解QACs的能力,对解决废水中重金属与QACs复合污染问题,以及推动微生物修复技术的实际应用具有重大意义。
【图文】：

降解过程,铵根

长期暴露于 QACs 消毒剂导致了微生物群落的改变和耐药性的增4]。Takenaka 等人[65]对于季铵盐的降解，根据氧化作用及位点的不同，QACs 解主要包括三种途径。途径Ⅰ，QACs 通过α-氧化，脱去与铵根相连的碳链-N+断键，形成二甲基胺及醛，二甲基胺逐步脱甲基氧化后形成铵根离 NH4+)，醛则最终氧化形成二氧化碳 ( CO2) 和水( H2O)；途径Ⅱ，QACs 通-氧化，脱去与铵相连的碳链末端的乙基，形成羧酸基-QACs 及乙酸，羧酸QACs 脱去羧酸基团后通过途径Ⅰ逐步降解为 NH4+、H2O 和 CO2，羧酸基乙酸则通过β-氧化降解为 CO2和 H2O；途径Ⅲ，QACs 先通过去甲基作用+-CH3断键，脱去与铵根相连的甲基，再通过途径Ⅱ完成降解[66]。QACs 脱铵根相连的碳链后，其毒性大幅降低且降解性能大幅提高，，因此途径Ⅰ通常ACs 降解的主要途径[67]。QACs 化合物中，BACs( 含苯基 QACs) 的降解途其他化合物略有不同，其通过α-氧化或 ω-氧化脱去与铵根相连的碳链后，先去除甲基，而是先通过去苄基作用去除苯基，再通过途径Ⅰ降解，这与苯基季苯胺盐降解速率较低有关，微生物降解 QACs 过程如图 1-1[63]。

路线图,实验技术,路线图,季铵盐

南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论响，以及加强菌种对季铵盐的降解能力的研究，为超累积植物内生菌修复重金属污染和降解季铵盐的后续实验研究奠定了基础。1.8 实验技术路线
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;X17

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