砷超累積植物內(nèi)生菌對重金屬砷、鉛抗性及吸附性能的研究.pdf

1、在污染日趨嚴重的今天，污染物的治理己經(jīng)越來越受到廣泛關(guān)注。而傳統(tǒng)的治理方法己漸漸不能滿足現(xiàn)今治理污染物的需求，大量新型的處理技術(shù)正在研發(fā)當(dāng)中。其中，生物法以其高吸附容量、環(huán)境友好性以及價格低兼等優(yōu)勢，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
　　湖南省石門縣雄黃礦尾砂礦因長年采挖As2S3，造成附近區(qū)域砷污染嚴重，而蜈蚣草和大葉井口邊草己經(jīng)被證實為砷超累積植物，因此可以作為砷污染土壤的改良植物。然而，植物修復(fù)在處理污染的環(huán)境中具有局限性。比如，修復(fù)

2、時間長，受環(huán)境因素影響大以及很難利用植物在大面積水體中進行處理。本實驗將利用從砷超累積植物體內(nèi)分離的內(nèi)生菌對重金屬砷、鉛進行抗性以及相互作用展開研究：
　　1.超累積植物及其生長環(huán)境中砷含量的檢測。從湖南省石門縣雄黃礦尾砂礦采得蜈蚣草和大葉井口邊草，并將土壤，植物的根，莖，葉分離后處理，最后利用原子熒光光譜法進行檢測各樣品中的砷含量。實驗結(jié)果表明：第一，該地區(qū)土壤砷含量很高，污染嚴重，急需處理；第二，證實了蜈蚣草和大葉井口邊草是重

3、金屬砷超累積植物，其中大葉井口邊草和尾礦邊上蜈蚣草中砷含量分布為葉>根>莖，而生長在礦渣上的蜈蚣草中砷含量分布為葉>莖>根。但兩種植物體內(nèi)砷含量的最高部位都為葉部，證實了植物對砷的吸收及轉(zhuǎn)運途徑是由下至上。以上實驗結(jié)果與文獻報道相符。
　　2.從超累積植物體內(nèi)分離純化高砷抗性內(nèi)生菌并加以鑒定和進行相關(guān)生理生化性能的研究。實驗證明蜈蚣草和大葉井口邊草都具有砷超累積效應(yīng)，且這種效應(yīng)能夠提供細菌一個良好的高砷環(huán)境，植物本身相當(dāng)于一個細菌

4、篩選器，從而可以使得紛繁復(fù)雜的分離純化過程更加簡單。利用這種優(yōu)勢，從這兩種植物體內(nèi)分離篩選出三株高砷抗性內(nèi)生細菌，并命名為大葉 S03，大葉L01，尾礦L02，其對三價砷的抗性分別為7000 mg/L，6000 mg/L，6000 mg/L。經(jīng)鑒定這三株內(nèi)生菌分別為芽苞桿菌、芽苞桿菌和土壤桿菌。此三株細菌的砷抗性比目前文獻中所報導(dǎo)的相關(guān)細菌的抗性還要強。實驗還發(fā)現(xiàn)，同為砷超累積植物，蜈蚣草中分離所得的內(nèi)生細菌的耐受性要比從大葉井口邊草中

5、分離得到的細菌要小，由第二章中實驗所測兩種植物體內(nèi)砷含量的多少呈對應(yīng)關(guān)系，也映證了細菌的抗性與其在所處環(huán)境一致性。
　　3.利用分離所得的活體高砷抗性菌進行與砷相互作用的研究。實驗設(shè)計了多種可能性條件，如在有充足的養(yǎng)分條件下和在沒有養(yǎng)分的條件下，細菌細胞對砷有無吸附作用進行探討，實驗結(jié)果表明無論有養(yǎng)分還是沒有養(yǎng)分細菌活體細胞對砷的吸收能力都不明顯。為了進一步說明細菌的高砷抗性和低砷吸附性，實驗設(shè)計利用細菌與砷作用時細胞外EPS（胞

6、外聚合物）的變化，從EPS的量的變化來側(cè)面說明細菌抗性高無吸附的原因是否是由于EPS的作用。實驗結(jié)果表明EPS的量隨砷濃度的增加而減少，并非隨砷濃度的增加而增加。因此，只能說明 EPS在內(nèi)生菌對砷的抗性中起到一定的作用。最后利用原子熒光法對細菌能否將三價砷氧化成五價砷進行驗證。實驗結(jié)果表明三種細菌對三價砷都具有一定的氧化能力，且采自尾礦邊草的內(nèi)生菌的氧化能力最高。實驗從側(cè)面表明細菌的抗性原因很大一部分與氧化性有關(guān)。
　　4.利用高

7、砷抗性內(nèi)生菌對重金屬砷、鉛的吸附實驗。將細菌擴大培養(yǎng)后滅活，再經(jīng)離心烘干，碾磨過篩得到細菌粉末，并將該粉末用于三價砷，五價砷和鉛離子的吸附實驗。實驗結(jié)果表明，該細菌粉末在任何pH范圍內(nèi)對三價和五價砷都沒有吸附效果。由于植物內(nèi)生菌對砷并無明顯的吸附作用，實驗首先考查了細菌對重金屬鉛離子的抗性，實驗得出細菌大葉L01對鉛離子的抗性可高達1000 mg/L。利用該細菌死體菌粉對溶液中的鉛離子進行吸附實驗。實驗設(shè)計了三個鉛離子濃度高低不同的溶液

8、進行平行對比，并分別考查了溶液pH值，吸附劑用量，等溫吸附實驗，吸附動力學(xué)和吸附劑重復(fù)利用次數(shù)等實驗因素。結(jié)果表明在生物吸附劑濃度為1 g/L，含鉛離子水溶液pH為5.0的條件下大葉L01對鉛離子的吸附效果最好。在鉛離子初始濃度為100 mg/L的條件下，吸附劑大葉L01對鉛離子等溫吸附后經(jīng)線性Langmuir擬合得該吸附劑理論最大吸附容量為93.6 mg/g。吸附劑L01對鉛的吸附動力學(xué)表明吸附劑在短短的10 min內(nèi)就可以達到平衡。