利用鉻銅鎘熒光探針示蹤生物陰極電化學(xué)系統(tǒng)中電化學(xué)活性菌的金屬離子.pdf

1、碩士學(xué)位論文利用鉻銅鎘熒光探針示蹤生物陰極電化學(xué)系統(tǒng)中電化學(xué)活性菌的金屬離子ApplicationofmetalfluorescentprobesfortrackingCr(III)，Cu(II)orCdOI)ionsinelectrochemicallyactivebacteriaisolatedfrombiocathodebioelectrochemicalsystems學(xué)號(hào)：213監(jiān)Q22完成日期：2Q!魚(yú)!Q魚(yú)!Q查大連理工大學(xué)

2、DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要生物電化學(xué)系統(tǒng)(BESs)是近年興起的、集污染物處理與金屬回收于一體的新技術(shù)。不同于利用化學(xué)催化劑的非生物陰極，生物陰極BESs以電化學(xué)活性菌為催化劑，取代了昂貴的金屬催化劑，有效地提高了BESs金屬的回收速率。近年來(lái)生物陰極回收金屬的應(yīng)用己被廣泛研究，然而，生物陰極電化學(xué)活性菌催化還原金屬的過(guò)程，特別是金屬在菌體上／內(nèi)的分布都尚不清楚。金屬熒光探針是一

3、類(lèi)分子量介于5001000的小分子有機(jī)物，能專(zhuān)一性識(shí)別生物活體細(xì)胞內(nèi)的金屬離子，具有靈敏度高、樣品制備簡(jiǎn)單、對(duì)受試生物無(wú)損害、可視化等諸多優(yōu)點(diǎn)。基于此，本研究分別依據(jù)鉻銅鎘熒光探針的特性，可視化并示蹤生物陰極電化學(xué)活性菌中的Cr(III)、Cu(II)與Cd(II)，這些研究不僅能進(jìn)一步明晰BESs陰極電化學(xué)活性菌對(duì)金屬的還原，而且能夠擴(kuò)寬金屬離子熒光探針在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。主要結(jié)果有：(1)通過(guò)共聚焦激光掃描顯微(Confocall

4、aserscanningmicroscopy,CLSM)，利用Cr(III)熒光探針(R1)分別可視化并示蹤還原Cr(VI)的四株生物電化學(xué)活性菌StenotrophomonasspYS1，StenotrophomonasmaltophiliaYS2，Serrat／amarcescensYS3以及AchromobacterxylosoxidansYS8不同運(yùn)行時(shí)間下細(xì)胞內(nèi)Cr(III)的分布，在MFCs還原Cr(VI)的一個(gè)周期內(nèi)，隨著

5、MFCs對(duì)Cr(VI)的還原，生物電化學(xué)活性菌胞內(nèi)的Cr(III)濃度逐漸增加。(2)通過(guò)CLSM，利用Cu(II)熒光探針(R2)分別可視化并示蹤還原Cu(II)的四株生物電化學(xué)活性菌StenotrophomonasmaltophiliaJYl。CitrobacterspJY3，PseudomonasaeruginosaⅣ5以及Stenotrophomona3spJY6不同運(yùn)行時(shí)間下細(xì)胞內(nèi)、膜間質(zhì)以及細(xì)胞膜的Cu分布，隨著MFCs對(duì)C

6、u(II)的還原，生物電化學(xué)活性菌胞內(nèi)液和膜間質(zhì)中Cu(II)的濃度先增加后減少，膜上總Cu含量逐漸增加，MFCs對(duì)Cu(II)還原一周期(5h)時(shí)，四株電化學(xué)活性菌膜總Cu含量占整體的最多；結(jié)合生物陰極MFCs反應(yīng)器，得出Cu在電極上、陰極液以及電化學(xué)活性菌中的分布，隨著MFCs對(duì)Cu(II)的還原，電極上吸附的總Cu含量逐漸增加，陰極液中的總Cu含量逐漸減少，菌中總Cu含量先增加后減少，MFCs對(duì)Cu(II)還原一周期(5h)時(shí)，電

7、極上吸附的Cu含量占整體的最多。(3)通過(guò)CLSM，利用Cd(II)熒光探針(Q3)分別可視化并示蹤去除Cd(II)的四株生物電化學(xué)活性菌OchrobactrumspSTl，PseudomonasspST3，PseudomonasdelhiensisST5，OchrobactrumanthropiST7不同運(yùn)行時(shí)間下細(xì)胞內(nèi)、膜問(wèn)質(zhì)以及細(xì)胞膜的Cd分布，隨著MECs對(duì)Cd(II)的還原，生物電化學(xué)活性菌胞內(nèi)液和膜間質(zhì)中Cd(II)的濃度先