鈷相互作用的微生物選育及相關機理初探.pdf

1、微生物修復重金屬污染是一種廉價、高效、環(huán)境友好的修復方法，近年來成為研究的熱點。為了獲得微生物對去除Co(Ⅱ)和氧化Co單質(zhì)的效率和相關機理，本研究首先建立了微生物培養(yǎng)體系中Co(Ⅱ)的測定方法，通過平板初篩和搖床復篩獲得具有一定Co(Ⅱ)耐受性的微生物，進一步考察了這些微生物對Co(Ⅱ)的去除能力、對Co單質(zhì)的氧化效率和γ輻照耐受性能，采用傅里葉變化紅外光譜(FTIR)探究細胞參與吸附作用的主要基團，借助掃描電鏡(SEM)探索細胞與C

2、o(Ⅱ)在細胞水平上的相互作用，主要研究結(jié)果如下:
　　(1)微生物培養(yǎng)體系中Co分析方法的構(gòu)建。研究發(fā)現(xiàn)微生物培養(yǎng)體系的pH和培養(yǎng)組分會嚴重干擾Co的分光光度法測定，因此本研究對其進行了進一步的考察。a)Co(Ⅱ)的分析方法構(gòu)建:當培養(yǎng)基的pH為7.0～9.0時，LB、NA和TGY培養(yǎng)基對Co(Ⅱ)測定的影響率超過了50％;培養(yǎng)基pH控制到5.0～6.0時，LB、NA和TGY培養(yǎng)基對Co(Ⅱ)測定的影響率都控制在了5％以內(nèi)。b）

3、Co單質(zhì)的分析方法構(gòu)建:考察了真菌培養(yǎng)基組分NH4NO3，NaNO3，MgSO4，蔗糖和葡萄糖對Co單質(zhì)的氧化能力，結(jié)果表明NH4NO3對鈷單質(zhì)的氧化作用較強，在72h時對100mg/L鈷單質(zhì)的氧化率高達64.32％，而硝酸鈉的氧化率只有9.66％。因此，探討Co(Ⅱ)與微生物的相互作用時，培養(yǎng)體系的pH需控制到5.0～6.0;研究Co單質(zhì)與微生物的相互作用時，選用由NaNO3替代NH4NO3的改良培養(yǎng)體系。
　　(2)去除Co(

4、Ⅱ)的微生物篩選。通過平板初篩和搖床復篩，獲得了8株能耐受Co(Ⅱ)的細菌，分別是蠟樣芽胞桿菌1(Bacillus cereus1)，蠟樣芽孢桿菌2(Bacillus cereus2)，枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis），蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis），假蕈狀芽孢桿菌(Bacillus pseudomycoides)，弗雷尼棒狀桿菌（Frenny Corynebacterium），沃氏葡萄

5、球菌（Staphylococcus warneri）和耐輻射奇球菌（Deinococcus radiodurans），Co(Ⅱ)的耐受濃度分別為:150mg/L，50mg/L，30mg/L，20mg/L，20mg/L，10mg/L，10mg/L和10mg/L。研究中采用活體微生物法和死體微生物法來探討這些微生物對Co(Ⅱ)的去除能力。死體微生物法:即Co(Ⅱ)水溶液的微生物吸附，統(tǒng)一吸附過程中的菌濃度、初始Co(Ⅱ)濃度和吸附時間，結(jié)果

6、沃氏葡萄球菌，枯草芽孢桿菌和弗雷尼棒狀桿菌吸附率分別為94.08％，82.86％和63.43％。活體微生物法:即搖床培養(yǎng)同步的微生物去除，選用蠟樣芽孢桿菌2和沃氏葡萄球菌，其對Co(Ⅱ)的去除率隨著pH升高而逐漸升高，在72h達到最大，分別為77.10％和98.26％。
　　(3)氧化Co單質(zhì)的微生物篩選:通過透明圈初篩和搖床復篩，獲得了2株產(chǎn)酸能力比較高的真菌即黑曲霉(Aspergillus niger)和青霉（Aspergil

7、lus），考察了黑曲霉和青霉對100mg/L的鈷單質(zhì)氧化作用，其分別在60h和72h時對鈷單質(zhì)的氧化率達到最大，為98.01％和93.96％。
　　(4)微生物的60Coγ輻照耐受性:采用200Gy，500Cy和1000Gy的γ射線對5株細菌和2株真菌進行處理，表明沃氏葡萄球菌的耐輻照性能最強，1000Gy的60Co輻照對沃氏葡萄球菌的生長基本沒有影響。真菌則較敏感，200Gy的劑量對真菌致死率均超過了90％。
　　(5)微

8、生物去除Co(Ⅱ)的機理初探:采用傅里葉變換紅外光譜儀，研究了細菌細胞在接觸Co(Ⅱ)前后吸收峰的變化，探究細胞表面參與Co(Ⅱ)固定的基團;在細胞水平上，通過掃描電鏡探索細菌應對Co(Ⅱ)脅迫的策略。結(jié)果表明細胞中主要是酰胺基和氨基參與了Co(Ⅱ)的吸附;在面對Co(Ⅱ)的脅迫時，細菌可通過皺縮，彎曲或縮短的方式減少與Co(Ⅱ)的接觸面積，從而減小Co(Ⅱ)對細胞的傷害。
　　綜上所述，在pH為5.0～6.0培養(yǎng)條件下，沃氏葡萄