超累积植物内生菌对土壤中铜锌的生物淋洗研究

发布时间：2020-11-05 23:45

　　 重金属是导致土壤污染的重要因素之一。目前已经有一些方法用于从土壤中去除这些污染物,但是大多数方法成本高且难以获得最佳效果。生物淋洗作为一种有效且合理的修复技术,具有环保和低成本的特点。植物根际细菌通过产生铁载体、有机酸、生物表面活性剂以及生物甲基化和氧化还原过程将金属转化为生物可利用和可溶性形式。由于超累积植物中内生菌对重金属的强耐受性以及与根际菌有着相同的土壤重金属修复机制,因此我们将内生菌直接作用于土壤,利用内生菌对土壤的直接或间接作用。将内生菌作为淋洗剂,探究其对土壤中重金属的生物有效性的影响并尝试生物淋洗的可能性。所以本研究将超累积植物龙葵中提取的内生菌作为生物淋洗剂,探究其对土壤中Cu、Zn中不同形态的影响,并探讨土液比、淋洗时间对生物淋洗效果的影响。主要研究成果如下:1.通过对龙葵植株的研磨提取,分离出多种内生菌,选取颜色形态明显不同的四株菌株并编号E1、E2、E3、E4,并对其进行分子生物学鉴定,得出:E1为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、E2为金黄色葡萄球菌亚种(Staphylococcus cohnii subsp.urealyticus)、E3为表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、E4为鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas yabuuchiae);2.通过采用以上菌株作为土壤中的生物淋洗剂,探究其淋洗性能及最佳淋洗次数,结果表明:对比无菌水的淋洗效果,六次淋洗中,四种内生菌均对土壤中的移动态Cu、Zn中的淋洗有明显提升,E2淋洗出移动态Cu、Zn的含量最多,总含量基本不变。六次淋洗下E2对Cu总活化率最高为36.47%,对Zn总活化率最高为30.81%,并且主要作用于前三次提取,在第二次的提取中淋洗效果显著提升,主要原因是内生菌在第一次淋洗时将其他形态转换成可移动态封存,通过内生菌的活化作用,将封存的可移动态转换成移动态淋洗出来,造成淋洗效果显著提升。因此四株菌株均可将供试土样中Cu、Zn的部分可移动态以及部分残渣态转换为移动态的形式被淋洗出来;3.经高效液相色谱分析,内生菌E2含丙二酸、乙酸、柠檬酸等有机酸产物;4.通过对三种E2有机酸产物定量,配制成同浓度的标准混合液,对土壤进行单组份及多组分淋洗。结果表明:三次淋洗下E2对Cu总活化率最高即31.51%,对Zn总活化率最高为38.45%,柠檬酸在对移动态Cu的淋洗中起到了促进作用,乙酸、丙二酸在对移动态Cu淋洗中起到的是抑制作用。因此可以认为柠檬酸作为E2的产物对土壤中Cu的活化起到了非常重要的作用。丙二酸、乙酸、柠檬酸的混合淋洗对Zn的总活化率最高为54%,丙二酸、乙酸、柠檬酸单组份的淋洗对移动态Zn的效果不如无菌水,三者混合能对移动态Cu、Zn起到促进作用,说明三者可能存在着协同效应。由于内生菌E2的产物存在着其他物质,对移动态Zn的淋洗起到了拮抗作用。因此E2对移动态Zn的活化效果不如三种小分子有机酸的标准混合液。这说明,小分子有机酸也能增加重金属Cu、Zn的流动性;5.通过初步研究E2作用下不同淋洗时间、不同土液比的淋洗效果。结果表明:基于修复时间及成本因素,以及需考虑菌液的适应时间,实现短时间内对Cu、Zn形态的最大的活化率,认为12 h的淋洗时间最为合理。由于需要考虑到经济效益,认为E2对供试土样中Cu的最佳土液比为7∶12,对供试土样中Zn的最佳土液比为1∶1。
【学位单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X53
【部分图文】：

昌航空大学硕士学位论文 第一章 绪论中不同重金属形态的变化，并以此获得最佳淋洗时间，再以此为基础对土液比行优化，分析最佳淋洗时间下不同土液比对铜锌污染土壤中不同重金属形态的化，筛选出铜锌浸出能力最佳的生物淋洗剂。.6.3 技术路线根据本实验的研究内容，具体技术路线如下图 1-2 所示。

25图 3-1 不同淋洗剂对土壤中移动态 Cu、可移动态 Cu 的影响Fig.3-1 Effects of different eluents on mobile Cu and mobilisable Cu in soil由图 3-1 可以看出，不同淋洗剂对移动态 Cu 的含量随着淋洗次数的增加呈快速增长而后缓慢减少的趋势。E1、E2、E3、E4 淋洗出的可移动态 Cu 的含量随着淋洗次数的增加呈缓慢减少的趋势，而无菌水淋洗出的可移动态 Cu 的含量随着淋洗次数的增加呈先增加而后缓慢减少的趋势。在第一次淋洗中，无菌水淋洗出的移动态 Cu 和可移动态 Cu 含量都很低，而 E1、E2、E3、E4 淋洗出的移动态 Cu 和可移动态 Cu 含量均有明显提升，其中对移动态 Cu 以 E4 淋洗效果最佳，可移动态 Cu 以 E2 淋洗效果最佳；在第二次淋洗中，E1、E2、E3、E4以及无菌水对移动态 Cu 的淋洗效果均有着明显提升，其中以 E1、E2 效果最为明显，而无菌水淋洗的可移动态 Cu 含量均高于四种内生菌的淋洗效果；在第三

于四种内生菌的淋洗效果；在第四次到第六次的的淋 Cu 的淋洗效果大体一致，而无菌水对可移动态 Cu 菌的淋洗效果。出，E1、E2、E3、E4 作用于第一次的淋洗时将土壤动态封存，因此可移动态大量提升，而在第二次淋洗于 E1、E2、E3、E4 的作用，将第一次封存的可移动在第二次淋洗时，E1、E2、E3、E4 作用的土壤中的，而这时对土壤中 Cu 形态的活化基本已经作用完全淋洗过程中移动态可移动态均处于缓慢下降的趋势。量很低，造成无菌水第一次淋洗的移动态 Cu 以及可淋洗剂。在第二次淋洗中无菌水淋洗出的可移动态 C无菌水缺乏对移动态 Cu 的活化作用，无法将可移动因此，在第三次到第六次的淋洗过程中，无菌水淋洗种生物淋洗剂。
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本文编号：2872366