塔宾曲霉胞外聚合物修复重金属污染土壤的初步研究
发布时间：2021-05-01 02:55
我国大范围的重金属污染土壤促使简单、廉价的钝化修复工艺成为研究热点,同时,土壤淋洗工艺用以控制重金属突发性污染的扩散具有良好的效果。微生物作为重金属修复剂研究甚多,可由于微生物细胞难在土壤中难以与重金属离子接触,以及反应后难以分离,导致实际应用受限。微生物胞外聚合物（EPS）已被证明是微生物吸附重金属的主要物质。本文尝试通过土壤淋洗工艺和钝化修复工艺考察EPS作为修复剂在重金属土壤修复中的应用潜力。关于塔宾曲霉用于重金属吸附的文献报道较少,本课题组从本地区域筛选出一株塔宾曲霉F12,通过液相反应验证了其菌丝体和EPS的吸附能力。研究发现塔宾曲霉F12对重金属吸附具有良好的广谱性,吸附效果依次为:铅（Ⅱ）（52.04mg/g）>铬（Ⅲ）（37.18mg/g）>锌（Ⅱ）（18.40mg/g）>镍（Ⅱ）（6.66mg/g）>铜（Ⅱ）（5.10mg/g）>镉（Ⅱ）（3.01mg/g）。在多金属体系下,铬（Ⅲ）、铅（Ⅱ）和锌（Ⅱ）的去除率对比单因素体系分别下降了 39.99%、12.69%和51.00%,研究多金属体系对实际应用更具指导性。EPS是塔宾曲霉F12吸附...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
术语说明
第一章 绪论
1.1 土壤重金属污染概述
1.1.1 土壤重金属定义
1.1.2 土壤重金属污染现状
1.2 重金属修复方法概述
1.2.1 换土法
1.2.2 植物修复
1.2.3 加热/冰冻法
1.3 土壤重金属淋洗修复技术
1.3.1 概述
1.3.2 研究现状
1.3.3 存在问题
1.4 土壤重金属钝化修复技术
1.4.1 概述
1.4.2 研究现状
1.4.3 存在问题
1.5 微生物重金属修复技术
1.5.1 概述
1.5.2 研究现状
1.5.3 存在问题
1.6 胞外聚合物
1.6.1 定义及组成
1.6.2 胞外聚合物的提取方法
1.6.3 胞外聚合物在重金属领域的应用
1.7 本课题研究的意义与内容
1.7.1 课题研究意义
1.7.2 课题研究内容
第二章 实验材料与方法
2.1 实验试剂和仪器
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.2 实验方法
2.2.0 塔宾曲霉F12菌丝球的获取EPS的制备
2.2.1 塔宾曲霉F12 EPS的制备
2.2.2 塔宾曲霉F12菌丝球吸附水溶液中重金属
2.2.3 EPS吸附水溶液中重金属
2.2.4 模拟重金属污染土壤的制备
2.2.5 土壤重金属模拟淋洗方法
2.2.6 EPS协同重金属离子成矿现象验证
2.2.7 土壤重金属模拟喷淋方法
2.2.8 有效态重金属提取方法
2.2.9 微生物群落实验土壤的预处理
2.2.10 微生物群落实验淋洗方法
2.3 分析方法
2.3.1 重金属的测定
2.3.2 响应面法变量研究
2.3.3 傅里叶红外光谱测定条件及方法
2.3.4 X射线光电子能谱
2.3.5 扫描电镜与能谱联用的测定条件及方法
2.3.6 X射线衍射仪的测定条件及方法
2.3.7 土壤的表征方法
2.3.8 土壤DNA提取
2.3.9 PCR扩增和序列测定
2.3.10 数据预处理
2.3.11 OUT聚类
2.3.12 群落结构差异分析
2.3.13 相关性分析
2.3.14 功能分析与对比
第三章 塔宾曲霉F12及其EPS对重金属的吸附研究
3.1 前言
3.2 塔宾曲霉菌丝球的吸附性能
3.2.1 广谱性分析
3.2.2 金属离子浓度影响
3.2.3 竞争吸附
3.3 EPS在塔宾曲霉吸附中的作用
3.3.1 酸碱处理后的菌丝球吸附
3.3.2 去掉EPS的菌丝球吸附
3.3.3 重金属初始浓度对EPS吸附的影响
3.4 本章小结
第四章 EPS淋洗修复重金属土壤
4.1 前言
4.2 响应面法实验设计与模型建立
4.3 以镉元素为响应值的响应面分析
4.4 以铬元素为响应值的响应面分析
4.5 以铜元素为响应值的响应面分析
4.6 以镍元素为响应值的响应面分析
4.7 以铅元素为响应值的响应面分析
4.8 以锌元素为响应值的响应面分析
4.9 EPS淋洗土壤重金属综合分析
4.10 傅里叶红外光谱分析
4.11 X射线光电子能谱分析
4.12 SEM-EDS分析
4.13 淋洗机理分析
4.14 本章小结
第五章 EPS协同磷酸盐钝化修复重金属污染土壤
5.0 前言
5.1 EPS协同磷酸二氢钾成矿作用
5.2 EPS协同能力定性分析
5.3 响应面分析土壤重金属钝化修复
5.4 以镉元素为响应值的响应面分析
5.5 以铜元素为响应值的响应面分析
5.6 以镍元素为响应值的响应面分析
5.7 以铅元素为响应值的响应面分析
5.8 以锌元素为响应值的响应面分析
5.9 EPS协同磷酸二氢钾钝化土壤重金属综合分析
5.10 本章小结
第六章 塔宾曲霉F12d EPS环境友好性分析
6.1 前言
6.2 土壤理化性质变化
6.3 土著微生物群落结构变化
6.3.1 细菌群落结构变化
6.3.2 真菌群落结构变化
6.3.3 群落整体变化
6.4 功能丰度差异分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]响应面优化微生物钝化Cd污染[J]. 安毅夫,杜蕾,朱晓丽. 化学工程. 2017(09)
[2]Synthesis of molybdenum disulfide/reduced graphene oxide composites for effective removal of Pb（Ⅱ） from aqueous solutions[J]. Yi Du,Jian Wang,Yidong Zou,Wen Yao,Jing Hou,Liangshu Xia,Anguo Peng,Ahmed Alsaedi,Tasawar Hayat,Xiangke Wang. Science Bulletin. 2017(13)
[3]单一及复合淋洗剂淋洗修复污染土壤实验研究[J]. 许端平,谷长建,李晓波,李晓东. 应用化工. 2017(01)
[4]组配改良剂对重金属污染土壤理化性质及有效养分的影响[J]. 邱琼瑶,周航,曾卉,王英杰,廖柏寒. 农业环境科学学报. 2014(05)
[5]Effect of sediment size on bioleaching of heavy metals from contaminated sediments of Izmir Inner Bay[J]. Duyusen E.Guven,Gorkem Akinci. Journal of Environmental Sciences. 2013(09)
[6]Preliminary bioleaching of heavy metals from contaminated soil employing indigenous Penicillium Chrysogenum strain F1[J]. 邓新辉,柴立元,杨志辉,石岩,童海霞,王振兴. Journal of Central South University. 2012(07)
[7]土壤重金属复合污染及其化学钝化修复技术研究进展[J]. 曹心德,魏晓欣,代革联,杨永亮. 环境工程学报. 2011(07)
[8]从总状毛霉中超声波提取壳聚糖的工艺研究[J]. 吴建国,王岚. 中国酿造. 2011(01)
[9]超声波提取北冬虫夏草多糖的工艺[J]. 高峰,于亚莉,刘静波,张守勤. 食品研究与开发. 2010(06)
[10]红壤甘蔗地土壤pH及中、微量元素含量空间变异研究[J]. 饶江,顾明华,沈方科,黄智刚,许芳隆. 土壤通报. 2009(04)
博士论文
[1]陕西典型铁尾矿库区土壤重金属迁移及其修复研究[D]. 宋凤敏.西北农林科技大学 2016
硕士论文
[1]活性污泥胞外聚合物对土壤中重金属的吸附效能及机制[D]. 马楠.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3170007
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
术语说明
第一章 绪论
1.1 土壤重金属污染概述
1.1.1 土壤重金属定义
1.1.2 土壤重金属污染现状
1.2 重金属修复方法概述
1.2.1 换土法
1.2.2 植物修复
1.2.3 加热/冰冻法
1.3 土壤重金属淋洗修复技术
1.3.1 概述
1.3.2 研究现状
1.3.3 存在问题
1.4 土壤重金属钝化修复技术
1.4.1 概述
1.4.2 研究现状
1.4.3 存在问题
1.5 微生物重金属修复技术
1.5.1 概述
1.5.2 研究现状
1.5.3 存在问题
1.6 胞外聚合物
1.6.1 定义及组成
1.6.2 胞外聚合物的提取方法
1.6.3 胞外聚合物在重金属领域的应用
1.7 本课题研究的意义与内容
1.7.1 课题研究意义
1.7.2 课题研究内容
第二章 实验材料与方法
2.1 实验试剂和仪器
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.2 实验方法
2.2.0 塔宾曲霉F12菌丝球的获取EPS的制备
2.2.1 塔宾曲霉F12 EPS的制备
2.2.2 塔宾曲霉F12菌丝球吸附水溶液中重金属
2.2.3 EPS吸附水溶液中重金属
2.2.4 模拟重金属污染土壤的制备
2.2.5 土壤重金属模拟淋洗方法
2.2.6 EPS协同重金属离子成矿现象验证
2.2.7 土壤重金属模拟喷淋方法
2.2.8 有效态重金属提取方法
2.2.9 微生物群落实验土壤的预处理
2.2.10 微生物群落实验淋洗方法
2.3 分析方法
2.3.1 重金属的测定
2.3.2 响应面法变量研究
2.3.3 傅里叶红外光谱测定条件及方法
2.3.4 X射线光电子能谱
2.3.5 扫描电镜与能谱联用的测定条件及方法
2.3.6 X射线衍射仪的测定条件及方法
2.3.7 土壤的表征方法
2.3.8 土壤DNA提取
2.3.9 PCR扩增和序列测定
2.3.10 数据预处理
2.3.11 OUT聚类
2.3.12 群落结构差异分析
2.3.13 相关性分析
2.3.14 功能分析与对比
第三章 塔宾曲霉F12及其EPS对重金属的吸附研究
3.1 前言
3.2 塔宾曲霉菌丝球的吸附性能
3.2.1 广谱性分析
3.2.2 金属离子浓度影响
3.2.3 竞争吸附
3.3 EPS在塔宾曲霉吸附中的作用
3.3.1 酸碱处理后的菌丝球吸附
3.3.2 去掉EPS的菌丝球吸附
3.3.3 重金属初始浓度对EPS吸附的影响
3.4 本章小结
第四章 EPS淋洗修复重金属土壤
4.1 前言
4.2 响应面法实验设计与模型建立
4.3 以镉元素为响应值的响应面分析
4.4 以铬元素为响应值的响应面分析
4.5 以铜元素为响应值的响应面分析
4.6 以镍元素为响应值的响应面分析
4.7 以铅元素为响应值的响应面分析
4.8 以锌元素为响应值的响应面分析
4.9 EPS淋洗土壤重金属综合分析
4.10 傅里叶红外光谱分析
4.11 X射线光电子能谱分析
4.12 SEM-EDS分析
4.13 淋洗机理分析
4.14 本章小结
第五章 EPS协同磷酸盐钝化修复重金属污染土壤
5.0 前言
5.1 EPS协同磷酸二氢钾成矿作用
5.2 EPS协同能力定性分析
5.3 响应面分析土壤重金属钝化修复
5.4 以镉元素为响应值的响应面分析
5.5 以铜元素为响应值的响应面分析
5.6 以镍元素为响应值的响应面分析
5.7 以铅元素为响应值的响应面分析
5.8 以锌元素为响应值的响应面分析
5.9 EPS协同磷酸二氢钾钝化土壤重金属综合分析
5.10 本章小结
第六章 塔宾曲霉F12d EPS环境友好性分析
6.1 前言
6.2 土壤理化性质变化
6.3 土著微生物群落结构变化
6.3.1 细菌群落结构变化
6.3.2 真菌群落结构变化
6.3.3 群落整体变化
6.4 功能丰度差异分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]响应面优化微生物钝化Cd污染[J]. 安毅夫,杜蕾,朱晓丽. 化学工程. 2017(09)
[2]Synthesis of molybdenum disulfide/reduced graphene oxide composites for effective removal of Pb（Ⅱ） from aqueous solutions[J]. Yi Du,Jian Wang,Yidong Zou,Wen Yao,Jing Hou,Liangshu Xia,Anguo Peng,Ahmed Alsaedi,Tasawar Hayat,Xiangke Wang. Science Bulletin. 2017(13)
[3]单一及复合淋洗剂淋洗修复污染土壤实验研究[J]. 许端平,谷长建,李晓波,李晓东. 应用化工. 2017(01)
[4]组配改良剂对重金属污染土壤理化性质及有效养分的影响[J]. 邱琼瑶,周航,曾卉,王英杰,廖柏寒. 农业环境科学学报. 2014(05)
[5]Effect of sediment size on bioleaching of heavy metals from contaminated sediments of Izmir Inner Bay[J]. Duyusen E.Guven,Gorkem Akinci. Journal of Environmental Sciences. 2013(09)
[6]Preliminary bioleaching of heavy metals from contaminated soil employing indigenous Penicillium Chrysogenum strain F1[J]. 邓新辉,柴立元,杨志辉,石岩,童海霞,王振兴. Journal of Central South University. 2012(07)
[7]土壤重金属复合污染及其化学钝化修复技术研究进展[J]. 曹心德,魏晓欣,代革联,杨永亮. 环境工程学报. 2011(07)
[8]从总状毛霉中超声波提取壳聚糖的工艺研究[J]. 吴建国,王岚. 中国酿造. 2011(01)
[9]超声波提取北冬虫夏草多糖的工艺[J]. 高峰,于亚莉,刘静波,张守勤. 食品研究与开发. 2010(06)
[10]红壤甘蔗地土壤pH及中、微量元素含量空间变异研究[J]. 饶江,顾明华,沈方科,黄智刚,许芳隆. 土壤通报. 2009(04)
博士论文
[1]陕西典型铁尾矿库区土壤重金属迁移及其修复研究[D]. 宋凤敏.西北农林科技大学 2016
硕士论文
[1]活性污泥胞外聚合物对土壤中重金属的吸附效能及机制[D]. 马楠.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3170007
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3170007.html
