耐銅細菌群落結構、菌群篩選及其對納米氧化銅的淋濾作用研究.pdf

1、人工納米材料由于具有獨特的物理、化學性質而被廣泛應用。近年來，其對環(huán)境和人體健康的潛在風險與影響已引起政府部門和學術界的高度關注。目前，國內外對鈉米材料在環(huán)境中的遷移、轉化和生物致毒機理等方面開展了大量研究，但如何對受鈉米材料污染的環(huán)境進行修復和治理還鮮有報道。
　　土壤微生物是土壤中的活性膠體，其帶電荷、比表面積較大、代謝活動旺盛，微生物本身及其產(chǎn)生的各種代謝物廣泛參與大氣、水體、土壤、沉積物等環(huán)境中的物理、化學和生物化學反應，

2、從而改變重金屬的表面特性、形態(tài)，進而影響其生物有效性。氧化銅納米顆粒（CuO nanoparticles，CuO NPs）主要用于抗菌性涂料、塑料制品、紡織品和食品的包裝，由于顆粒物效應和溶出的大量銅離子，使其相對于其它納米材料具有更強的毒性。本研究通過PCR-DGGE和測序等方法，分析了銅累積性植物茵陳蒿（Artemisia capillarisThunb.）根際的細菌群落，對耐銅細菌菌群進行了篩選和馴化，并研究了耐銅細菌對CuO N

3、Ps的淋濾作用，試圖通過微生物的作用提高CuO NPs的生物有效性，強化銅累積植物的吸收和富集效率，實現(xiàn)植物與土壤微生物對CuO NPs污染環(huán)境的聯(lián)合修復，以加速修復進程。取得的主要研究結果如下：
　　（1）對茵陳蒿根際土壤樣品進行了宏基因測序和多樣性指標分析。結果表明，隨著銅濃度水平的提高，土壤細菌多樣性指數(shù)呈下降趨勢。土壤中主要的優(yōu)勢細菌類群為Proteobacteria（變形菌門）、Acidobacteria（酸桿菌門）、B

4、acteroidetes（擬桿菌）、Chloroflexi（綠彎菌門）、Actinobacteria（放線菌門）、Verrucomicrobia（疣微菌門）、Planctomycetes（浮霉菌門）和Firmicutes（厚壁菌門）。通過冗余分析（RDA）定量研究了土壤細菌群落結構與土壤環(huán)境因子的關系。結果表明，土壤細菌群落主要受pH、有機質（OM）、有效銅（ACu）的影響。
　?。?）從茵陳蒿根際土壤中篩選到三個耐銅細菌群落，并

5、測定了其對CuO NPs淋濾的影響。細菌群落在不同CuO NPs濃度下的淋濾效果有顯著差異，三種細菌群落在200 mg/LCuO NPs濃度下淋濾出的Cu2+量顯著低于對照組，群落S3在800 mg/L下淋濾值最高，而S1和S2分別在400 mg/L和600 mg/L時表現(xiàn)最好。耐銅細菌群落多樣性較低，主要包括氣球菌、寡養(yǎng)單胞菌和微球菌等三個屬，氣球菌為優(yōu)勢屬。
　?。?）細菌S33對銅耐性最強，但S31的馴化效果最好，100 m

6、g/L和200 mg/L的CuO NPs處理對S31的生長有一定促進作用，但400 mg/L的CuO NPs仍會產(chǎn)生明顯抑制。
　　（4）不同處理濃度下，細菌S31對CuO NPs的淋濾作用、馴化對淋濾的影響均有明顯差異，這可能與細菌的增殖、有機酸的釋放，以及菌體對銅離子的吸附等因素有關。
　　研究結果表明，經(jīng)梯度馴化后，耐銅細菌對CuO NPs的淋濾有明顯增加，生長狀況改善。但是，CuO NPs在土壤等介質中的環(huán)境行為要復