微生物与生物炭协同修复草甘膦的效果与修复机理研究
发布时间:2021-08-07 17:21
作为低毒高效除草剂的典型代表,草甘膦已被广泛应用于杂草的防治,但随用量大幅增加,其对微生物、动植物甚至人类的不良影响日趋显著。针对草甘膦污染问题,本文以生物炭为载体分别通过浸泡吸附法和包埋交联法固定微生物用于去除草甘膦污染,并探究复合材料去除草甘膦的性能和机理。主要包括以下内容:(1)从长期施用草甘膦土壤中筛选出有较高草甘膦耐受能力的混合菌群,用于后续生物炭固定。通过考察不同浓度草甘膦、pH对微生物菌群生长的影响,探讨菌群的最适接种条件。通过考察微生物细胞破碎前后对草甘膦的去除效果,研究其对草甘膦的去除机制。结果表明,微生物对草甘膦有一定吸附降解能力,在200 mg·L-1的草甘膦溶液中,144h草甘膦去除率为29.68%,其中草甘膦的降解率为15.41%,降解途径为氨甲基膦酸/乙醛酸途径。pH=9,草甘膦浓度为200mg·L-1,培养20h时为该微生物菌群的最适接种条件。(2)采用浸泡吸附法和包埋交联法制备固定化微生物炭和小球并开展其对草甘膦吸附性能研究,并结合扫描电镜、傅里叶红外光谱、全自动比表面积仪等表征手段以及动力学和等温模型分析去除...
【文章来源】:苏州科技大学江苏省
【文章页数】:90 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
纳米零价铁改性生物炭对草甘膦的吸附机理Fig.1-1Mechanismofglyphosateremovalbybiocharsupportednano-zero-valentironinaqueoussolutions
甘膦[58]。另外,外源磷或降解产生的无机磷会显著降低以 AMPA 途径降解草甘膦的速率[52]。在草甘膦整个的降解过程中,C-P 裂解酶起到了十分重要的作用。C-P 裂解酶在微生物体内普遍存在[59],但并非所有具有 C-P 裂解酶的微生物均能降解草甘膦,有研究发现草甘膦降解菌会合成特殊的 C-P 裂解酶以降解草甘膦或氨甲基膦酸[60]。现阶段已经有多种草甘膦降解菌从草甘膦污染的土壤、污泥或水体中被分离出来,包括芽孢杆菌属、假单胞菌属、链霉菌属、伯克霍尔德氏菌属等。在实验室条件下,所有纯菌对草甘膦的耐受力和降解效果都比环境中的原始菌群高[61],FionaH.M.[62]从草甘膦污染水灌溉的农田土壤中筛选出高效降解菌,可在60 天内降解 0.59mM 草甘膦。谢怡[63]利用高效降解菌 Mycobacteriumsp.ESG4 对实验室模拟条件下的草甘膦污染土壤进行生物修复,结果表明,相较于未加菌株的处理土壤,加入 ESG4 使 50mg/kg 的草甘膦降解了 68.89%,且土壤脱氢酶活性有明显提升。然而几乎所有纯菌被施加到真实环境中后,其降解能力大幅下降甚至消失[64]。可能是纯菌在土壤中生存竞争力不如原始微生物,同时环境条件也不适合纯菌生存,导致了其修复能力消失[65]。
图 1- 3AMPA 代谢方式Fig. 1-3 Degradation pathway ofAMPA3 固定微化生物研究进展固定化微生物技术是由微生物增强活性炭(Biological enhance active caAC)发展而来,BEAC 对水中有机物去除率较高且稳定[66]。然而,BEA生物与活性炭形成的微生态系统较为松散,容易受到外界的冲击。当其运壤中时,含水率降低、土著菌群侵入等不利因素可能导致这种系统处理能、使用寿命缩短甚至崩溃。使 BEAC 技术在土壤中的应用受限。固定化微术是运用物理或化学方法,使原本松散的微生物只能在有限的空间内集中活性,在合适的条件下可以增殖以满足需求的技术[67, 68]。与游离微生物技术相比,这种技术有明显的优势,固定化微生物可以将按一定要求制成特定大小、形状的颗粒,以提高微生物密度和活性,提高荷,增强微生物对不同浓度、温度、pH 等环境条件的适应力,微生物体[68-72]
【参考文献】:
期刊论文
[1]盐度、铜离子及草甘膦对翅碱蓬发芽率和生长的影响[J]. 赵肖依,魏海峰,胡蝶,徐涛,徐光景,黄欣,洪武. 大连海洋大学学报. 2019(02)
[2]麦田杂草群落研究及防控对策[J]. 朱凤荣,陈婉秋. 安徽农学通报. 2019(06)
[3]磷脂脂肪酸(PLFA)法检测内蒙古沙化梁地不同坡位羊柴(Hedysarum laeve Maxim)根围土壤微生物群落结构[J]. 蔚杰,成斌,贺学礼,赵丽莉. 河北农业大学学报. 2019(01)
[4]微生物菌体包埋固定化技术在废水处理中的应用[J]. 侯连刚,李军,陈光辉,梁东博. 水处理技术. 2019(01)
[5]聚乙烯醇微球的制备与表征[J]. 廖囡囡,杨旭霞,吴丽娟,陈丽,杨光,吴昌琳. 材料科学与工程学报. 2018(05)
[6]生物炭固定化微生物技术在废水处理中的研究进展[J]. 秦宇,吴慧芳. 江西化工. 2018(05)
[7]草甘膦对非靶标生物的毒性研究进展[J]. 张合彩,杨玉娟,石长应,陈广文. 生态毒理学报. 2018(05)
[8]降解菌ESG4对草甘膦污染土壤的生物修复研究[J]. 谢怡,陈杰,黄祥,刘恒博. 环境影响评价. 2018(05)
[9]柱前衍生-超高效液相色谱-串联质谱测定茶叶中草甘膦、草铵膦及主要代谢物氨甲基膦酸残留[J]. 叶美君,陆小磊,刘相真,张海华,杜颖颖,潘胜东. 色谱. 2018(09)
[10]生物炭固定化微生物对U、Cd污染土壤的原位钝化修复[J]. 戚鑫,陈晓明,肖诗琦,张祥辉,田甲,勾佳磊,卓驰夫,罗学刚. 农业环境科学学报. 2018(08)
博士论文
[1]交联聚合物及其微纳米复合材料的合成与应用研究[D]. 陈金星.中国科学技术大学 2018
[2]不同生物质原料和制备温度对生物炭物理化学特征的影响[D]. 韦思业.中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所) 2017
[3]固定化微生物强化修复石油污染土壤的研究[D]. 李静华.华南理工大学 2017
[4]固定化菌群联合水蜈蚣修复芘—铬复合污染土壤实验研究[D]. 王传花.上海大学 2016
硕士论文
[1]铁基石墨烯修复草甘膦污染水体的性能机理[D]. 李亚娟.沈阳大学 2018
[2]生物破乳剂产生菌株的筛选及固定化研究[D]. 王啸熠.西安石油大学 2018
[3]复凝聚法制备阿维菌素B2海藻酸钠—壳聚糖包埋颗粒剂[D]. 王召.中国农业科学院 2018
[4]包埋固定化铜绿微囊藻—活性炭对厌氧消化液的深度处理[D]. 范玉辉.东北农业大学 2018
[5]土壤微生物对六价铬的还原及稳定化效果研究[D]. 魏蓝.苏州科技大学 2017
[6]生物炭基固定化微生物及对石油污染土壤的修复研究[D]. 马伶俐.西南石油大学 2017
[7]多环芳烃降解菌的筛选及生物炭固定化菌剂对土壤的修复[D]. 陈思尹.上海师范大学 2017
[8]草甘膦废水的除磷研究[D]. 刘媛.浙江大学 2014
[9]改性聚乙烯醇(PVA)-硼酸包埋硝化反硝化菌脱氮性能研究[D]. 王雷.中国石油大学(华东) 2014
[10]生物炭固定化微生物去除水中苯酚的研究[D]. 杜勇.重庆大学 2012
本文编号:3328209
【文章来源】:苏州科技大学江苏省
【文章页数】:90 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
纳米零价铁改性生物炭对草甘膦的吸附机理Fig.1-1Mechanismofglyphosateremovalbybiocharsupportednano-zero-valentironinaqueoussolutions
甘膦[58]。另外,外源磷或降解产生的无机磷会显著降低以 AMPA 途径降解草甘膦的速率[52]。在草甘膦整个的降解过程中,C-P 裂解酶起到了十分重要的作用。C-P 裂解酶在微生物体内普遍存在[59],但并非所有具有 C-P 裂解酶的微生物均能降解草甘膦,有研究发现草甘膦降解菌会合成特殊的 C-P 裂解酶以降解草甘膦或氨甲基膦酸[60]。现阶段已经有多种草甘膦降解菌从草甘膦污染的土壤、污泥或水体中被分离出来,包括芽孢杆菌属、假单胞菌属、链霉菌属、伯克霍尔德氏菌属等。在实验室条件下,所有纯菌对草甘膦的耐受力和降解效果都比环境中的原始菌群高[61],FionaH.M.[62]从草甘膦污染水灌溉的农田土壤中筛选出高效降解菌,可在60 天内降解 0.59mM 草甘膦。谢怡[63]利用高效降解菌 Mycobacteriumsp.ESG4 对实验室模拟条件下的草甘膦污染土壤进行生物修复,结果表明,相较于未加菌株的处理土壤,加入 ESG4 使 50mg/kg 的草甘膦降解了 68.89%,且土壤脱氢酶活性有明显提升。然而几乎所有纯菌被施加到真实环境中后,其降解能力大幅下降甚至消失[64]。可能是纯菌在土壤中生存竞争力不如原始微生物,同时环境条件也不适合纯菌生存,导致了其修复能力消失[65]。
图 1- 3AMPA 代谢方式Fig. 1-3 Degradation pathway ofAMPA3 固定微化生物研究进展固定化微生物技术是由微生物增强活性炭(Biological enhance active caAC)发展而来,BEAC 对水中有机物去除率较高且稳定[66]。然而,BEA生物与活性炭形成的微生态系统较为松散,容易受到外界的冲击。当其运壤中时,含水率降低、土著菌群侵入等不利因素可能导致这种系统处理能、使用寿命缩短甚至崩溃。使 BEAC 技术在土壤中的应用受限。固定化微术是运用物理或化学方法,使原本松散的微生物只能在有限的空间内集中活性,在合适的条件下可以增殖以满足需求的技术[67, 68]。与游离微生物技术相比,这种技术有明显的优势,固定化微生物可以将按一定要求制成特定大小、形状的颗粒,以提高微生物密度和活性,提高荷,增强微生物对不同浓度、温度、pH 等环境条件的适应力,微生物体[68-72]
【参考文献】:
期刊论文
[1]盐度、铜离子及草甘膦对翅碱蓬发芽率和生长的影响[J]. 赵肖依,魏海峰,胡蝶,徐涛,徐光景,黄欣,洪武. 大连海洋大学学报. 2019(02)
[2]麦田杂草群落研究及防控对策[J]. 朱凤荣,陈婉秋. 安徽农学通报. 2019(06)
[3]磷脂脂肪酸(PLFA)法检测内蒙古沙化梁地不同坡位羊柴(Hedysarum laeve Maxim)根围土壤微生物群落结构[J]. 蔚杰,成斌,贺学礼,赵丽莉. 河北农业大学学报. 2019(01)
[4]微生物菌体包埋固定化技术在废水处理中的应用[J]. 侯连刚,李军,陈光辉,梁东博. 水处理技术. 2019(01)
[5]聚乙烯醇微球的制备与表征[J]. 廖囡囡,杨旭霞,吴丽娟,陈丽,杨光,吴昌琳. 材料科学与工程学报. 2018(05)
[6]生物炭固定化微生物技术在废水处理中的研究进展[J]. 秦宇,吴慧芳. 江西化工. 2018(05)
[7]草甘膦对非靶标生物的毒性研究进展[J]. 张合彩,杨玉娟,石长应,陈广文. 生态毒理学报. 2018(05)
[8]降解菌ESG4对草甘膦污染土壤的生物修复研究[J]. 谢怡,陈杰,黄祥,刘恒博. 环境影响评价. 2018(05)
[9]柱前衍生-超高效液相色谱-串联质谱测定茶叶中草甘膦、草铵膦及主要代谢物氨甲基膦酸残留[J]. 叶美君,陆小磊,刘相真,张海华,杜颖颖,潘胜东. 色谱. 2018(09)
[10]生物炭固定化微生物对U、Cd污染土壤的原位钝化修复[J]. 戚鑫,陈晓明,肖诗琦,张祥辉,田甲,勾佳磊,卓驰夫,罗学刚. 农业环境科学学报. 2018(08)
博士论文
[1]交联聚合物及其微纳米复合材料的合成与应用研究[D]. 陈金星.中国科学技术大学 2018
[2]不同生物质原料和制备温度对生物炭物理化学特征的影响[D]. 韦思业.中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所) 2017
[3]固定化微生物强化修复石油污染土壤的研究[D]. 李静华.华南理工大学 2017
[4]固定化菌群联合水蜈蚣修复芘—铬复合污染土壤实验研究[D]. 王传花.上海大学 2016
硕士论文
[1]铁基石墨烯修复草甘膦污染水体的性能机理[D]. 李亚娟.沈阳大学 2018
[2]生物破乳剂产生菌株的筛选及固定化研究[D]. 王啸熠.西安石油大学 2018
[3]复凝聚法制备阿维菌素B2海藻酸钠—壳聚糖包埋颗粒剂[D]. 王召.中国农业科学院 2018
[4]包埋固定化铜绿微囊藻—活性炭对厌氧消化液的深度处理[D]. 范玉辉.东北农业大学 2018
[5]土壤微生物对六价铬的还原及稳定化效果研究[D]. 魏蓝.苏州科技大学 2017
[6]生物炭基固定化微生物及对石油污染土壤的修复研究[D]. 马伶俐.西南石油大学 2017
[7]多环芳烃降解菌的筛选及生物炭固定化菌剂对土壤的修复[D]. 陈思尹.上海师范大学 2017
[8]草甘膦废水的除磷研究[D]. 刘媛.浙江大学 2014
[9]改性聚乙烯醇(PVA)-硼酸包埋硝化反硝化菌脱氮性能研究[D]. 王雷.中国石油大学(华东) 2014
[10]生物炭固定化微生物去除水中苯酚的研究[D]. 杜勇.重庆大学 2012
本文编号:3328209
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