微生物强化植物修复重金属污染土壤

发布时间：2023-10-21 11:14

　　土壤重金属污染日益严重，严重威胁粮食安全生产和人类健康，污染治理已成备受关注的重心。微生物强化植物修复土壤重金属污染是颇具潜力的治理方法，微生物的优劣直接影响土壤修复的效率和经济效益，因此研究土著微生物在土壤重金属修复方面的应用具有重要意义。 本研究首先检测了湘江流域某冶炼厂周边五个采样区土壤中七种重金属元素(Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni、Hg)的含量，然后利用内梅罗单因子(Pi)和综合因子(P综)污染指数法以及Lars Hakanson提出的单因子(Ei)和综合因子(RI)潜在生态危害指数法对采样区重金属进行对比评价。评价结果显示，土壤受Cd污染程度最高，已受Zn、Hg的污染和受Pb轻微污染，土壤未受Cu、Ni、Cr等重金属的污染。从重金属横向分布情况看，A区菜地靠近工厂密集区，位于冶炼厂下风方向，污染最为严重，属于重金属重污染和高生态危害水平；D区为山地，植被茂密，离冶炼厂约4公里，离生活区较远，比其它采样区环境污染较轻；B、C、E区域污染程度介于A、D区域之间。A区重金属纵向分布结果显示：不同土壤层中受到重金属的污染不同，上层土壤比下层土壤遭受的污染严重，其中采样点0

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
英汉缩略名词对照表
第一章 绪论
    1.1 中国重金属污染土壤现状及重金属污染特点
        1.1.1 中国重金属污染土壤现状
        1.1.2 土壤重金属污染的特点
        1.1.3 重金属的迁移转化
        1.1.4 土壤重金属污染危害
    1.2 重金属污染土壤的危害机理
        1.2.1 重金属对士壤微生物群落的影响
        1.2.2 土壤重金属对土壤酶活性的影响
            1.2.2.1 单一重金属对土壤酶活性的影响
            1.2.2.2 复合重金属对土壤酶活的影响
        1.2.3 重金属对土壤有机残落物降解作用的影响
        1.2.4 重金属对土壤呼吸代谢的影响
    1.3 重金属污染的治理和修复
        1.3.1 工程物理化学法
            1.3.1.1 客土法
            1.3.1.2 淋洗沉淀法
        1.3.2 农业化学调控法
            1.3.2.1 调节土壤pH
            1.3.2.2 离子拮抗
        1.3.3 生物修复法
            1.3.3.1 微生物修复
            1.3.3.2 植物修复
    1.4 微生物强化植物修复土壤重金属污染
        1.4.1 产铁载体微生物在植物修复土壤重金属中的应用
        1.4.2 微生物活化土壤重金属促进植物修复效率
            1.4.2.1 土壤重金属形态及BCR顺序提取法
            1.4.2.2 微生物增加土壤重金属的溶解
        1.4.3 纤维素降解菌在植物修复土壤重金属研究中的应用
    1.5 本课题的研究意义、创新点和研究内容
        1.5.1 本课题的研究意义
        1.5.2 创新点
        1.5.3 主要研究内容
        1.5.4 主要技术路线
第二章 土壤重金属含量分析与污染评价
    2.1 引言
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 仪器、材料与试剂
        2.2.2 采样点布设与样品采集
        2.2.3 样品的制备与检测
        2.2.4 土壤重金属污染评价
            2.2.4.1 评价标准
            2.2.4.2 单因子污染指数法和综合因子污染指数法
            2.2.4.3 潜在生态危害指数法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 检测精确度分析
        2.3.2 重金属总量分布特征
            2.3.2.1 土壤重金属横向分布
            2.3.2.2 重污染区土壤重金属纵向分布
        2.3.3 土壤重金属污染评价结果
            2.3.3.1 污染指数法评价结果与讨论
            2.3.3.2 土壤重金属潜在生态危害评价结果
    2.4 结论
第三章 抗重金属产酸菌和纤维素降解菌的分离鉴定
    3.1 引言
    3.2 材料和方法
        3.2.1 植物和土壤
        3.2.2 分离培养基
        3.2.3 微生物对重金属的耐性研究
        3.2.4 植物根际产铁载体细菌的初筛
        3.2.5 植物根际产有机酸真菌的分离
        3.2.6 纤维素降解菌株的筛选和酶活的测定
            3.2.6.1 粗酶液的制备
            3.2.6.2 试剂配制
            3.2.6.3 标准曲线的绘制
            3.2.6.4 羧甲基纤维素酶 (CMC) 酶活力测定
        3.2.7 菌体的纯化与保存
        3.2.8 生物学特性研究
            3.2.8.1 细菌H₁的生物学特性研究
            3.2.8.2 真菌Su₁和Su₂的菌体形态观察
            3.2.8.3 细菌 16S rRNA 基因和真菌ITS基因的扩增和测序
            3.2.8.4 系统发育分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 植物根际产铁载体细菌及铁载体类型分析
            3.3.1.1 铁载体产生菌的CAS检测平板的初筛结果
            3.3.1.2 铁载体类型分析
        3.3.2 植物根际产有机酸真菌Su1

        3.3.3 产纤维素酶真菌Su₂及其酶活的测定
            3.3.3.1 葡萄糖标准曲线的绘制
            3.3.3.2 Su₂粗酶液CMC 酶活力测定
        3.3.4 H₁生物学特性
            3.3.4.1 菌体形态
            3.3.4.2 生理生化实验结果
        3.3.5 真菌Su₁和Su₂菌株形态
        3.3.6 菌体分子生物学分类鉴定
    3.4 结论
第四章 功能微生物对土壤重金属的活化作用
    4.1 引言
    4.2 材料和方法
        4.2.1 菌种和采样点布设
            4.2.1.1 菌种
            4.2.1.2 土壤采样点布设
            4.2.1.3 重金属富集植物的筛选
        4.2.2 主要材料和试剂
        4.2.3 土壤理化性质和形态土壤重金属各形态
            4.2.3.1 土壤理化性质
            4.2.3.2 改进的BCR法分析土壤重金属各形态
        4.2.4 细菌产铁载体能力检测
        4.2.5 产有机酸真菌发酵液中柠檬酸的检测
        4.2.6 Su₂发酵条件的优化
            4.2.6.1 碳源和氮源分别对Su₂产酶活性的影响
            4.2.6.2 C/N比与初始pH分别对Su₂产酶活性的影响
        4.2.7 微生物对重金属的活化作用
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 土壤理化性质和重金属形态分析
            4.3.1.1 土壤理化性质
            4.3.1.2 土壤重金属形态分布
        4.3.2 重金属富集植物与根际土壤重金属含量结果
        4.3.3 铁载体变色圈和荧光发射光谱
            4.3.3.1 铁载体产生能力对比分析
            4.3.3.2 H₁菌株代谢产物荧光性检测
        4.3.4 真菌发酵液中柠檬酸含量检测结果
            4.3.4.1 改进的Penicillium aculeatum Su₁产酸菌株发酵培养基
            4.3.4.2 不同发酵液产柠檬酸的对比分析
        4.3.5 Su₂发酵产酶条件优化
        4.3.6 微生物对重金属的活化结果
            4.3.6.1 菌株对Cd的活化作用
            4.3.6.2 菌株对Cu的活化作用
            4.3.6.3 菌株对Pb的活化作用
    4.4 结论
第五章 总结与展望
参考文献
附录
致谢



本文编号：3855724

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