辐照条件下模拟放射性核素Sr 2+ 的微生物吸附研究
发布时间：2022-08-09 11:41
锶作为核爆、核事故等引起的全球性沉降中危害最大的核素之一,其污染具有隐蔽性和滞后性等特点。为寻求Sr2+的高效微生物吸附剂,探索微生物在放射性环境下对Sr2+吸附富集的可能性。实验以直接从自然环境（土壤）分离获得菌株和利用工业酵母分别作为活菌体与死菌体的研究对象,开展特定辐照条件对实验微生物吸附特性影响对比研究。在对活菌体微生物吸附剂的Sr2+吸附研究中,通过对土壤样品中分离的47株微生物进行Sr2+的吸附效果对比分析,确定其中1株真菌和11株细菌对Sr2+的吸附效果较好。经过长期反复在含Sr2+培养液中的胁迫诱导驯化,所选12株菌在含Sr2+液体培养基中的生长能力、吸附效率及吸附速率均有增强。其中,各土壤分离菌的最大生长速率（vODmax）位置整体提前了0.5d,各菌株吸附吸附平衡基本出现在2.0d～3.0d之间,较驯化前提前了1.0d～2.5d。并通过研究确定实验条件下较佳吸附条件为初始pH=6.0～7.0,初始接种量Vi=0.5mL/25mL （1/50）,初始Sr2+浓度C0=25mg/L～100mg/L。各株菌对Sr2+动力学吸附过程为初期吸附平衡、快速吸附增长和二次吸附平衡...
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 核能利用与核污染现状
1.1.1 核能利用现状
1.1.2 核污染现状
1.2 核污染治理
1.2.1 核废物的固化处理技术
1.2.2 液相核废物的传统治理技术
1.3 生物吸附治理核污染
1.3.1 生物吸附概念及特点
1.3.2 微生物吸附剂分类及相关研究
1.4 核素的微生物吸附
1.4.1 微生物的核素吸附特性
1.4.2 微生物对核素的吸附效果
1.4.2.1 微生物对铀的吸附研究
1.4.2.2 微生物对锶、铯的吸附研究
1.4.3 核素的微生物吸附优化处理
1.4.3.1 菌株驯化
1.4.3.2 生物化学修饰
1.4.4 核素的微生物吸附机理
1.5 课题研究目的及意义
1.6 课题研究内容
第二章 土壤微生物分纯及其对Sr~(2+)的吸附筛选与驯化
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.1.1 土壤样品
2.1.1.2 供试培养基
2.1.2 实验方法
2.1.2.1 菌株分纯与筛选
2.1.2.2 菌株驯化
2.2 结果与讨论
2.2.1 菌株分离与筛选
2.2.1.1 土壤菌株分离
2.2.1.2 土壤分离菌株Sr~(2+)的吸附筛选
2.2.2 土壤分离菌对Sr~(2+)吸附的胁迫诱导驯化
2.2.2.1 驯化前后各菌株的OD_(540nm)对比分析
2.2.2.2 驯化前后各菌株的生长速率υ_(OD)对比分析
2.2.2.3 驯化前后各菌株的吸附效率对比分析
2.2.2.4 各菌株的液相培养与死体对Sr~(2+)的吸附对比分析
2.3 本章小结
第三章 土壤分离菌对Sr~(2+)的吸附特性分析
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验方法
3.1.2.1 吸附影响因素分析实验
3.1.2.2 动力学吸附实验
3.1.2.3 等温吸附效果模型拟合实验
3.2 结果与讨论
3.2.1 土壤分离菌对Sr~(2+)吸附的影响因素分析
3.2.1.1 pH对吸附效果的影响
3.2.1.2 菌体接种量V_i对吸附效果的影响
3.2.1.3 Sr~(2+)初始浓度对各菌吸附效果的影响
3.2.2 各株土壤分离菌对Sr~(2+)的等温吸附分析
3.2.2.1 土壤分离菌对Sr~(2+)等温吸附模型拟合分析
3.2.2.2 土壤分离菌对Sr~(2+)等温吸附类型分析
3.2.2.3 土壤分离菌对Sr~(2+)等温吸附过程△G~0分析
3.2.3 各株土壤分离菌对Sr~(2+)吸附动力学过程分析
3.2.3.1 动力学过程中的C_b变化分析
3.2.3.2 动力学过程中的υ_b变化分析
3.2.3.3 动力学过程中m与OD线性关系分析
3.2.3.4 动力学过程中的C_m变化分析
3.2.3.5 动力学过程中q_t变化分析
3.2.3.6 各菌株对Sr~(2+)吸附的准二级反应动力学模型拟合分析
3.3 本章小结
第四章 吸附Sr~(2+)微生物菌株的耐辐照筛选与鉴定
4.1 材料与方法
4.1.1 实验菌株
4.1.2 辐照条件
4.1.3 实验方法
4.1.3.1 耐辐照菌株筛选实验
4.1.3.2 耐辐照菌株鉴定实验
4.2 结果与分析
4.2.1 耐辐照菌株筛选实验
4.2.2 16S rDNA全序列测定及系统发育学分析
4.3 本章小结
第五章 辐照条件下各菌株对Sr~(2+)的吸附特性
5.1 材料与方法
5.1.1 实验菌株
5.1.2 辐照条件
5.1.3 实验方法
5.1.3.1 耐辐照菌株液相吸附特性分析
5.1.3.2 辐照因素对菌株液相吸附特性影响实验
5.1.3.3 SEM/EDS分析
5.1.3.4 FTIR分析
5.2 结果与分析
5.2.1 耐辐照菌株液相吸附特性
5.2.2 辐照因素对各菌株液相吸附特性的影响
5.2.2.1 先吸附后辐照实验
5.2.2.2 先辐照后吸附实验
5.2.3 辐照前后菌体形态的SEM分析
5.2.4 辐照对实验菌株影响的FTIR析
5.2.4.1 无Sr~(2+)条件下辐照前后菌体FTIR分析
5.2.4.2 含Sr~(2+)条件下辐照前后菌体FTIR分析
5.2.4.3 含Sr~(2+)条件下辐照对不同生长时期菌体影响的FTIR分析
5.2.4.4 辐照因素对各菌株液相吸附特性影响的FTIR分析
5.3 本章小结
第六章 辐照对酵母菌吸附Sr~(2+)效果的影响分析
6.1 材料与方法
6.1.1 实验材料
6.1.2 实验方法
6.1.3 主要仪器
6.2 结果与讨论
6.2.1 酵母菌对Sr~(2+)吸附的影响因素探讨
6.2.1.1 pH对酵母菌吸附Sr~(2+)的影响效果
6.2.1.2 T对酵母菌吸附Sr~(2+)的影响效果
6.2.1.3 C_m对酵母菌吸附Sr~(2+)的影响效果
6.2.1.4 G_0对酵母菌吸附Sr~(2+)的影响效果
6.2.1.5 酵母菌对Sr~(2+)吸附不同时间后的FTIR分析
6.2.1.6 不同C_0下酵母菌吸收Sr~(2+)后的FTIR分析
6.2.1.7 酵母菌对Sr~(2+)吸附前后的SEM/EDS分析
6.2.2 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)吸附效果分析
6.2.2.1 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)的等温吸附模型拟合分析
6.2.2.2 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)的等温吸附类型分析
6.2.2.3 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)的热力学分析
6.2.2.4 辐照前后酵母菌的FTIR分析
6.2.2.5 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)的动力学分析
6.2.2.6 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)的E_a分析
6.2.3 酵母菌对Sr~(2+)与其它重金属离子吸附效果的对比分析
6.2.3.1 不同pH对吸附效果的影响
6.2.3.2 不同初始C_m对吸附效果的影响
6.2.3.3 酵母菌对6种二价重金属离子的吸附动力学分析
6.3 本章小结
第七章 实验微生物对Sr~(2+)吸附效果及机理分析
7.1 实验微生物对Sr~(2+)的吸附效果分析
7.1.1 不同吸附剂对Sr~(2+)的吸附效果比较
7.1.2 辐照对微生物吸附Sr~(2+)效果的影响
7.2 实验微生物对Sr~(2+)吸附机理分析
7.2.1 胁迫诱导驯化提高活菌对Sr~(2+)的吸附效果
7.2.2 参与Sr~(2+)吸附的基团分析
7.2.3 Zeta电位对酵母菌吸附Sr~(2+)贡献分析
7.3 实验微生物吸附剂应用可能性分析
7.3.1 酵母菌吸附Sr~(2+)后的絮凝收集
7.3.2 酵母菌吸附Sr~(2+)后的减量化处理及XRD分析
第八章 结论
8.1 结论
8.2 进一步工作展望
致谢
参考文献
附录
附录Ⅰ 实验用的培养基配方
附录Ⅱ 各株土壤分离菌对Sr~(2+)的吸附结果
附录Ⅲ 12株土壤分离菌对Sr~(2+)吸附动力学过程中的干重称量与计算结果
附录Ⅳ 耐辐射菌株16S rDNA全序列测定结果
附录Ⅴ 读博士学位期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3672495
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 核能利用与核污染现状
1.1.1 核能利用现状
1.1.2 核污染现状
1.2 核污染治理
1.2.1 核废物的固化处理技术
1.2.2 液相核废物的传统治理技术
1.3 生物吸附治理核污染
1.3.1 生物吸附概念及特点
1.3.2 微生物吸附剂分类及相关研究
1.4 核素的微生物吸附
1.4.1 微生物的核素吸附特性
1.4.2 微生物对核素的吸附效果
1.4.2.1 微生物对铀的吸附研究
1.4.2.2 微生物对锶、铯的吸附研究
1.4.3 核素的微生物吸附优化处理
1.4.3.1 菌株驯化
1.4.3.2 生物化学修饰
1.4.4 核素的微生物吸附机理
1.5 课题研究目的及意义
1.6 课题研究内容
第二章 土壤微生物分纯及其对Sr~(2+)的吸附筛选与驯化
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.1.1 土壤样品
2.1.1.2 供试培养基
2.1.2 实验方法
2.1.2.1 菌株分纯与筛选
2.1.2.2 菌株驯化
2.2 结果与讨论
2.2.1 菌株分离与筛选
2.2.1.1 土壤菌株分离
2.2.1.2 土壤分离菌株Sr~(2+)的吸附筛选
2.2.2 土壤分离菌对Sr~(2+)吸附的胁迫诱导驯化
2.2.2.1 驯化前后各菌株的OD_(540nm)对比分析
2.2.2.2 驯化前后各菌株的生长速率υ_(OD)对比分析
2.2.2.3 驯化前后各菌株的吸附效率对比分析
2.2.2.4 各菌株的液相培养与死体对Sr~(2+)的吸附对比分析
2.3 本章小结
第三章 土壤分离菌对Sr~(2+)的吸附特性分析
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验方法
3.1.2.1 吸附影响因素分析实验
3.1.2.2 动力学吸附实验
3.1.2.3 等温吸附效果模型拟合实验
3.2 结果与讨论
3.2.1 土壤分离菌对Sr~(2+)吸附的影响因素分析
3.2.1.1 pH对吸附效果的影响
3.2.1.2 菌体接种量V_i对吸附效果的影响
3.2.1.3 Sr~(2+)初始浓度对各菌吸附效果的影响
3.2.2 各株土壤分离菌对Sr~(2+)的等温吸附分析
3.2.2.1 土壤分离菌对Sr~(2+)等温吸附模型拟合分析
3.2.2.2 土壤分离菌对Sr~(2+)等温吸附类型分析
3.2.2.3 土壤分离菌对Sr~(2+)等温吸附过程△G~0分析
3.2.3 各株土壤分离菌对Sr~(2+)吸附动力学过程分析
3.2.3.1 动力学过程中的C_b变化分析
3.2.3.2 动力学过程中的υ_b变化分析
3.2.3.3 动力学过程中m与OD线性关系分析
3.2.3.4 动力学过程中的C_m变化分析
3.2.3.5 动力学过程中q_t变化分析
3.2.3.6 各菌株对Sr~(2+)吸附的准二级反应动力学模型拟合分析
3.3 本章小结
第四章 吸附Sr~(2+)微生物菌株的耐辐照筛选与鉴定
4.1 材料与方法
4.1.1 实验菌株
4.1.2 辐照条件
4.1.3 实验方法
4.1.3.1 耐辐照菌株筛选实验
4.1.3.2 耐辐照菌株鉴定实验
4.2 结果与分析
4.2.1 耐辐照菌株筛选实验
4.2.2 16S rDNA全序列测定及系统发育学分析
4.3 本章小结
第五章 辐照条件下各菌株对Sr~(2+)的吸附特性
5.1 材料与方法
5.1.1 实验菌株
5.1.2 辐照条件
5.1.3 实验方法
5.1.3.1 耐辐照菌株液相吸附特性分析
5.1.3.2 辐照因素对菌株液相吸附特性影响实验
5.1.3.3 SEM/EDS分析
5.1.3.4 FTIR分析
5.2 结果与分析
5.2.1 耐辐照菌株液相吸附特性
5.2.2 辐照因素对各菌株液相吸附特性的影响
5.2.2.1 先吸附后辐照实验
5.2.2.2 先辐照后吸附实验
5.2.3 辐照前后菌体形态的SEM分析
5.2.4 辐照对实验菌株影响的FTIR析
5.2.4.1 无Sr~(2+)条件下辐照前后菌体FTIR分析
5.2.4.2 含Sr~(2+)条件下辐照前后菌体FTIR分析
5.2.4.3 含Sr~(2+)条件下辐照对不同生长时期菌体影响的FTIR分析
5.2.4.4 辐照因素对各菌株液相吸附特性影响的FTIR分析
5.3 本章小结
第六章 辐照对酵母菌吸附Sr~(2+)效果的影响分析
6.1 材料与方法
6.1.1 实验材料
6.1.2 实验方法
6.1.3 主要仪器
6.2 结果与讨论
6.2.1 酵母菌对Sr~(2+)吸附的影响因素探讨
6.2.1.1 pH对酵母菌吸附Sr~(2+)的影响效果
6.2.1.2 T对酵母菌吸附Sr~(2+)的影响效果
6.2.1.3 C_m对酵母菌吸附Sr~(2+)的影响效果
6.2.1.4 G_0对酵母菌吸附Sr~(2+)的影响效果
6.2.1.5 酵母菌对Sr~(2+)吸附不同时间后的FTIR分析
6.2.1.6 不同C_0下酵母菌吸收Sr~(2+)后的FTIR分析
6.2.1.7 酵母菌对Sr~(2+)吸附前后的SEM/EDS分析
6.2.2 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)吸附效果分析
6.2.2.1 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)的等温吸附模型拟合分析
6.2.2.2 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)的等温吸附类型分析
6.2.2.3 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)的热力学分析
6.2.2.4 辐照前后酵母菌的FTIR分析
6.2.2.5 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)的动力学分析
6.2.2.6 辐照前后酵母菌对Sr~(2+)的E_a分析
6.2.3 酵母菌对Sr~(2+)与其它重金属离子吸附效果的对比分析
6.2.3.1 不同pH对吸附效果的影响
6.2.3.2 不同初始C_m对吸附效果的影响
6.2.3.3 酵母菌对6种二价重金属离子的吸附动力学分析
6.3 本章小结
第七章 实验微生物对Sr~(2+)吸附效果及机理分析
7.1 实验微生物对Sr~(2+)的吸附效果分析
7.1.1 不同吸附剂对Sr~(2+)的吸附效果比较
7.1.2 辐照对微生物吸附Sr~(2+)效果的影响
7.2 实验微生物对Sr~(2+)吸附机理分析
7.2.1 胁迫诱导驯化提高活菌对Sr~(2+)的吸附效果
7.2.2 参与Sr~(2+)吸附的基团分析
7.2.3 Zeta电位对酵母菌吸附Sr~(2+)贡献分析
7.3 实验微生物吸附剂应用可能性分析
7.3.1 酵母菌吸附Sr~(2+)后的絮凝收集
7.3.2 酵母菌吸附Sr~(2+)后的减量化处理及XRD分析
第八章 结论
8.1 结论
8.2 进一步工作展望
致谢
参考文献
附录
附录Ⅰ 实验用的培养基配方
附录Ⅱ 各株土壤分离菌对Sr~(2+)的吸附结果
附录Ⅲ 12株土壤分离菌对Sr~(2+)吸附动力学过程中的干重称量与计算结果
附录Ⅳ 耐辐射菌株16S rDNA全序列测定结果
附录Ⅴ 读博士学位期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3672495
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