耐锑菌株在修复洞庭湖复合污染土壤中的应用研1

耐锑菌株在修复洞庭湖复合污染土壤中的应用研究摘要近年来，负有“鱼米之乡”的洞庭湖由于湖区居民排放的生活垃圾、工业生产排弃的固体废弃物以及水产养殖业中不规范投饵所造成的污染物大肆囤积于湖区土壤，造成当地土壤呈复合污染趋势，给当地居民的生产生活带来极大地不便。其中危害最强、治理难度最大的就属复合污染中的中金属污染，对于重金属污染的治理方法主要包括化学、物理及生物方法，而具有修复能力强、费用低、无二次污染的生物治理法也逐渐受到研究者的关注，很多植物修复技术也日渐成熟，但植物修复技术自身也存在很多缺陷，如植株个体矮小、生长缓慢、根系扩张能力有限、对金属有特异性、转移率低等。研究表明植物修复效率的提高很大程度依赖于重金属种类、突然根际微生物和植物本身之间的相互作用。Glick认为植物根部跟土壤中大量微生物之间的相互作用是觉得修复程度的主要决定因素。本研究基于以上理论基础，以治理研究较少的锑污染为目的，在锑污染严重的矿区分离耐锑菌株，并将分离纯化后的菌株接种到污染土壤中，评价耐锑菌株对洞庭湖复合污染土壤的修复及耐锑菌株与蒌蒿共同作用对土壤修复的的效果。对分离纯化得到的菌株进行形态学的观察，结果表明该菌株为青霉菌；研究结果表明该菌株对锑的吸附力随锑初始质量浓度的增大而减少，在锑质量浓度大于600g／L时其生长受到抑制，对锑的最高吸附率为64%；不同浓度的锑均不会影响土壤理化性质；另外该菌株可增强蒌蒿对土壤锑的吸附能力。关键词:耐锑菌株修复洞庭湖土壤污染Researchontheapplicationofantimony-resistantbacterialstraintorepairingsoilpollutionofDongtingLakeinChinaAbstractInrecentyears,theDongtingLake,whichisfamousforthelandoffishandrice,ispollutedbyroundresidentsemissioninggarbage,theabandonedsolidwasteinindustrialproductionandaquaculturewithnoregulatedfeeding,hoardinginthedistrictsoil,resultingingreatinconveniencetothelifeofthelocalresidents.Thestrongestharmtothesoilisthemetalpollutioninthecomplexpollutants.Nowthewaytomanagetheheavymetalpollutionmethodsincludeschemical,physicalandbiologicalmethods,whichgraduallywastakenattentionbyresearchsfortheabilitytorepair,lowcost,nosecondarypollutionbioremediation.Alotofphytoremediationtechnologyhavebecomemoremature,butthemethodofphytoremediationshavemanydefects,suchasindividualplantsshortstature,slowgrowth,rootexpansioncapacityislimited,metalspecificity,lowtransferrate.Studieshaveshownthatthephytoremediationefficiencyisstronglydependentonthetypeofheavymetal,suddenlytherootoftheinteractionbetweentheoccasionofmicroorganismsandplants.Glickplantrootswithalargenumberofmicro-organismsinthesoilinteractionbetweenthinkthemaindeterminantsofthelevelofrepair.Thisstudyisbasedontheabovetheoreticalbasis,managementofantimonylesspollutionforthepurposeofantimony-resistantstrainsisolated,seriouspollutionantimonymine,andtheseparationandpurificationofthestrainswereinoculatedintothecontaminatedsoil,theevaluationofthecompoundofantimony-resistantstrainsoftheDongtingremediationofpollutedsoilandantimony-resistantstrainsofArtemisiaselengensisjointactionontheeffectofsoilremediation.Strainsobtainedbyseparationandpurificationofthemorphologicalobservation,theresultsshowthatthestrainisPenicillium;Theresultsshowedthatthisstrainofantimonyadsorptionforceincreaseswithincreasingconcentrationofantimonyinitialmassanddecreaseinconcentrationofantimonyqualityisgreaterthan600g/Ltheirgrowthisinhibitedrateof64%,thehighestadsorptionofantimony;differentconcentrationsofantimonywillnotaffectthephysicalandchemicalpropertiesofsoil;additionthisstraincanenhanceofArtemisiaselengensistheadsorptioncapacityofthesoilantimony.Keywords:antimony-resistantbacterialstrain;Recovery;DongtingLake;pollutedsoil创新点摘要1、采用生物修复法治理洞庭湖复合污染土壤，利用耐锑菌种的金属离子吸附性，治理复合污染中的重金属污染，具有简单、安全、费用低等特点，对治理洞庭湖复合污染土壤有极大帮助。2、微生物具有体积小、比表面积大、代谢速度快等特点，耐锑菌种能够快速有效地吸附污染土壤中的中金属离子，可加快对洞庭湖复合污染土壤的治理步伐。3、采用生物修复法可以避免物理修复和化学修复引起的二次污染问题，可彻底解决洞庭湖复合污染土壤问题目录摘要创新点前言第一章耐锑菌株的筛选、富集和鉴定1.1主要仪器与试剂1.2主要培养基及其制备1.3实验步骤第二章耐锑菌株对洞庭湖复合污染土壤修复研究2.1主要仪器与试剂2.2实验步骤第三章耐锑菌株与蒌蒿相互作用对污染土壤的修复研究3.1主要仪器与试剂3.2实验步骤第四章实验结果和讨论4.1分离菌种鉴定4.2耐锑菌株对土壤理化性质影响4.3锑浓度对菌种生长及其吸附性的影响4.4耐锑菌株与蒌蒿相互作用对复合污染土壤中锑的影响第五章耐锑菌株在治理复合土壤污染中的效果评价参考文献致谢前言近年来随着经济的飞速发展，矿产资源受到过度开发，未经处理的工业和生活污水也被大量排放，大气中各种难降解污染物的出现，都使得农用土地受到了极为严重的污染，受到污染的土壤通过与人类的直接接触、与大气圈水汽的交换及粮食等农作物直接或间接地对人类的健康产生了极大的威胁，引起了各社会及各国研究者的广泛关注。按污染物的种类来分，土壤污染物主要包括重金属、非重金属无机污染物、放射性物质、有机污染物等，但在绝大多数情况下这些污染物在土壤中以复合污染物的形式存在，多种污染物的交互作用，不但增强了污染效果，同时也使得污染的机理变得更加复杂，给土壤污染的治理带来了更大的挑战。研究发现复合污染中重金属污染是最主要的[1]，而污染物中的汞、镉、铅、铬、砷、锑又被合称为“六毒”[2]物理吸附法、化学反应法和生物修复法是目前治理重金属污染的主要方法，但由于物理方法成本太高、效果过低，化学方法存在二次污染且效果不稳定等因素使得生物修复法在治理土壤重金属污染中备受关注。生物修复法主要是通过种植一些能够吸附重金属离子的绿色植物而达到治理目的，具有较高的安全性、永久性和无污染性等。Sheng等从受重金属Cd污染的土壤中分离出一株可以分泌生物表面活性剂的Bacillussp.J119菌种，把该菌种接种到50mg/kgCd处理的土壤中，结果发现生长在该地中的苏丹草、西红柿及玉米灯植物的地上组织部分中的镉含量增加了39%-70%[3]；Jiang将自己分离的菌种Burkholderiasp.J62接种到重金属铅和镉污染的土壤中，结果发现该地种植的作物中铅和镉的含量分别增加了38%-192%和5%-191%[4]。近来研究表明植物修复过程主要是通过与根际微生物的相互作用而实现的，利用微生物细胞的活性亲和吸附或将重金属离子转化为毒地的其他离子形式的状态从而达到降低污染程度的目的[5,6,7]。本研究以此为角度在受锑污染的矿区土壤中筛选出一株耐锑菌种,利用该菌种的生物吸附活性修复洞庭湖复合污染土壤中，探讨其修复效果，从而为下一步污染土壤的治理打下坚实的理论基础。本研究工作主要分三部分：第一部分是耐锑菌株的分离和纯化，对分离的菌种进行形态学鉴定，包括每个菌落的大小、形状、颜色、含水状态、菌落透明度、边缘情况以及菌落形成速度，并通过革兰氏染色、荚膜有无、孢子有无等初步判断出分离菌种所在属。第二部分是研究耐锑菌株对洞庭湖复合污染土壤修复效果的研究，包括耐锑菌株对洞庭湖复合污染土壤理化性质的影响，耐锑菌株对污染土壤中锑含量的影响，并通过试验验证耐锑菌株的最佳吸附浓度。第三部分是验证耐锑菌株与蒌蒿相互作用时对污染土壤的修复效果，主要是通过测定接种耐锑菌株后种植蒌蒿对土壤及植物组织中锑含量的影响来验证改菌株的修复效果。本文的主要成果是获得了一株修复效果较优的耐锑菌株，并得出了该菌株对洞庭湖复合污染土壤修复效果的初步评价，但对于该菌株的菌种确定还需要进一步进行理化性质和基因层次的研究；同时摸索如何以最佳工艺扩大培养该菌株并将之应用到整个洞庭湖复合污染土壤的治理中还需要更深层的研究。一、菌种分离、纯化与鉴定1.1主要实验器材与试剂1.1.1主要仪器超净工作台（DF-640苏州净化；水浴恒温震荡器（SHZ-88A荣华仪器）；电热鼓风干燥箱（101A-2ET上海五相）；高速台式离心机（TCL-16G科学仪器场）；全自动生化培养箱（LRH-150广东省医疗器械厂）高压灭菌锅（QW-23荣华仪器）1.1.2主要培养基及其制备1.1.2.1牛肉膏蛋白胨固体培养基（即基础培养基，培养一般细菌用）牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，琼脂20g，自来水1000ml,pH7.2-7.4制备方法：①．称量按培养基配方比例依次准确地称取牛肉膏、蛋白胨、NaCl放入烧杯中。牛肉膏用玻棒挑取，放在小烧杯或表面皿中称量，用热水溶化后倒入烧杯；蛋白胨易吸潮，在称取时动作要迅速。②．溶化将称好的琼脂放入已溶化的药品中加热溶化，在琼脂溶化的过程中，需不断搅拌，以防琼脂糊底使烧杯破裂。最后补足所失的水分。③．调pH在未调pH前，先用精密pH试纸测量培养基的原始pH值，如果pH偏酸，用滴管向培养基中逐滴加入1mol/LNaOH，边加边搅拌，并随时用