铀污染水体的植物—微生物联合修复研究

发布时间：2020-10-25 22:53

　　 生物修复法应用于放射性污染水体治理具有良好的前景,但在实践与推广中真正的关键问题是怎样提高植物在修复过程中的绝对富集量和效率。通过在自然环境中对具有提高植物吸附效率、增强植物修复能力的微生物的分离及挑选,构建高效率的植物-微生物共生修复体系,以此来强化放射性污染的实际修复能力是目前生物修复领域的重点之一。为研究在铀(U)污染水体植物修复过程中微生物的作用,以水培试验的形式,在U的单因素污染下,研究枯草芽孢杆菌、黑曲霉和胶质芽胞杆菌对凤眼莲的U富集特征、生物量及荧光生理特性的影响,及微生物混合处理对其生物量和U富集特征的影响,通过电场处理下的优质组合对比,筛选优势修复模式并进行实地修复验证。研究结果如下:U胁迫下,三种微生物对凤眼莲生物量、PSII系统活性、U富集能力都有一定促进作用。在25mg·L~(-1)U时,枯草芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌分别使凤眼莲根系和茎叶干重增长34.7%和60.5%,使凤眼莲茎叶和根系U富集浓度分别提高14.1%和36.6%,胶质芽孢杆菌对凤眼莲的整株U富集量提升最大(51.8%),达3.706mg。但三种微生物皆会使凤眼莲的光合性能有所下降,同时,凤眼莲抗氧化酶系统活性受胶质芽胞杆菌和枯草芽胞杆菌促进,而受黑曲霉抑制,凤眼莲在枯草芽孢杆菌作用下TF最高,为1.192,在黑曲霉作用下BCF最高,为272.8。4种混合微生物组合对凤眼莲根系都具有一定促生作用,其中某些还可提高植物的U耐受性,混合枯草芽胞杆菌与黑曲霉的组合凤眼莲根系干重增长率最高(75.8%)。但混合微生物组合会降低凤眼莲根系U富集能力,而促进茎叶的富集能力,25mg·L~-11 U时,混合枯草芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌的组合茎叶U富集浓度提升最明显(31.3%),混合枯草芽胞杆菌与黑曲霉的组合U总提取量提升最明显(16.2%),达25.412mg。混合微生物组合能提高凤眼莲在中高U浓度时的转运能力,但低U浓度时其转运系数最高,达0.28。优质组合间具有不同的U浓度适合范围,低U浓度下单一胶质芽胞杆菌处理时凤眼莲生物量、抗氧化酶系统活性、PSII系统活性活性及U富集能力更强,但同时也使凤眼莲细胞膜受胁迫也更严重。中U浓度时则枯草芽胞杆菌与黑曲霉混合处理下的凤眼莲表现更突出。高U浓度时胁迫加剧,两组间生物量无明显差异,但单一胶质芽胞杆菌处理下凤眼莲抗氧化酶系统活性更高,枯草芽胞杆菌与黑曲霉混合处理下凤眼莲PSII系统活性及U富集能力更好。另一方面,单一胶质芽胞杆菌处理的凤眼莲叶片光合色素含量在各浓度下总高于枯草芽胞杆菌与黑曲霉混合处理。电场对联合体系的作用具有双面性,在凤眼莲生物量、抗氧化酶系统活性、PSII系统活性及叶片光和色素含量上,某些条件下表现为促进,但大体上都表现为抑制,而对细胞膜受胁迫程度大多情况下表现为减少胁迫,电场对凤眼莲U富集能力的影响明显表现为同浓度下两组间的“低促高抑”。试验中,U总提取量最大值达13.834mg,为15mg·L~(-1)U浓度下混合使用微生物加电场处理后得到。在野外实地修复中,凤眼莲在胶质芽孢杆菌的作用下,其根系、茎叶干重分别提高了59.1%、58.3%,且凤眼莲对U、Mn、As三种重金属的富集能力也明显提高,其总提取量分别提高了24.6%、275.8%、80.0%,达9.421mg、25.109mg、0.360mg。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X52;X17
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    引言
    1.1 国内外研究进展
        1.1.1 含铀放射性废水的特点
        1.1.2 放射性废水中铀的净化方法
    1.2 植物-微生物联合修复及其作用机制
        1.2.1 植物-微生物联合修复法
        1.2.2 植物-微生物联合修复体系作用及富集机制
    1.3 课题来源及主要研究内容
        1.3.1 项目来源
        1.3.2 主要研究内容
        1.3.3 本论文技术路线
    1.4 创新点及研究意义
        1.4.1 创新点
        1.4.2 研究意义
2 单一微生物对铀胁迫下凤眼莲荧光生理及铀累积特性的影响
    引言
    2.1 材料与方法
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 处理设计
        2.1.3 试验设计及主要试剂仪器
        2.1.4 数据处理
    2.2 结果与分析
        2.2.1 单一微生物对U胁迫下凤眼莲生物量的影响
        2.2.2 单一微生物对U胁迫下凤眼莲抗氧化酶系统的影响
        2.2.3 单一微生物对U胁迫下凤眼莲叶绿素荧光参数的影响
        2.2.4 单一微生物对U胁迫下凤眼莲光合气体交换参数的影响
        2.2.5 单一微生物对凤眼莲U累积特征的影响
    2.3 讨论
    2.4 结论
3 混合接种三种微生物对凤眼莲吸附铀的影响
    引言
    3.1 材料与方法
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 处理设计
        3.1.3 试验设计及主要试剂仪器
        3.1.4 数据处理
    3.2 结果与分析
        3.2.1 微生物拮抗试验
        3.2.2 混合微生物对U胁迫下凤眼莲生物量的影响
        3.2.3 混合微生物对凤眼莲U累积特征的影响
    3.3 讨论
    3.4 结论
4 电场对微生物处理下凤眼莲荧光生理及铀累积特性的影响
    引言
    4.1 材料与方法
        4.1.1 试验材料
        4.1.2 处理设计
        4.1.3 试验设计及主要试剂仪器
        4.1.4 数据处理
    4.2 结果与分析
        4.2.1 电场对微生物处理下凤眼莲生物量的影响
        4.2.2 电场对微生物处理下凤眼莲抗氧化酶系统的影响
        4.2.3 电场对微生物处理下凤眼莲叶绿素荧光参数的影响
        4.2.4 电场对微生物处理下凤眼莲叶片电导率的影响
        4.2.5 电场对微生物处理下凤眼莲叶绿素含量的影响
        4.2.6 电场对微生物处理下凤眼莲U累积特征的影响
    4.3 讨论
    4.4 结论
5 微生物—植物野外实地修复研究
    引言
    5.1 材料与方法
        5.1.1 试验材料
        5.1.2 处理设计
        5.1.3 试验设计及主要试剂仪器
        5.1.4 数据处理
    5.2 结果与分析
        5.2.1 实地修复中微生物对凤眼莲生物量的影响
        5.2.2 实地修复中微生物对凤眼莲U积累特征的影响
        5.2.3 实地修复中微生物对凤眼莲Mn积累特征的影响
        5.2.4 实地修复中微生物对凤眼莲As积累特征的影响
    5.3 讨论
    5.4 结论
结论与展望
致谢
攻读学位期间取得的研究成果
参考文献

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本文编号：2856080