论文部分内容阅读
近年来,随着工业和城市现代化的快速推进,导致水体重金属污染问题越来越严重。相比于传统修复技术,以微生物法为代表的生物吸附因其具有价格低廉,效率高,环境友好等特点,获得了越来越多的关注。本文利用课题组前期筛选得到的两株耐铅镉细菌:革兰氏阴性菌Rhizobium sp.W33与革兰氏阳性菌Bacillussp.H3作为供试菌株,对比分析两种细菌对铅镉的吸附特性和机理。主要试验结果如下:1、测定不同重金属(Pb、Cd)浓度及pH条件下的菌株生长状况;设计正交试验,探究菌株最优吸附条件。发现相比于Cd,两株菌对Pb抗性较强。最适生长pH均在6-7范围内;Rhizobium sp.W33与Bacilltus sp.H3在碱性条件下(pH为8)对低浓度Cd去除效果较好,去除率分别为54%和68%;在酸性条件下(pH为5)对Pb的去除效果较好,去除率分别为81%和89%;正交试验进一步结果分析可知:重金属浓度和pH分别为影响菌株去除镉与铅的显著因素。2、比较两株细菌以及不同状态细胞(Growing、Grown、Dead)的吸附能力;结果表明革兰氏阴性菌Rhizobium sp.W33对铅、镉的吸附能力优于革兰氏阳性菌Bacillus sp.H3。测定范围内,Rhizobium sp.W33活菌对铅、镉的最大吸附容量分别达到62.41 mg g-1、36.98mgg-1,死菌为42.39mgg-1、25.65 mg g-1;Bacillussp.H3活菌为30.84 mg g-1、19.15 mgg-1,死菌为25.08mgg-1、24.60 mgg-1;且均以胞外吸附为主的方式进行铅、镉的吸附,对铅有较好的胞内积累能力。分析Rhizobium sp.W33与Bacillus sp.H3对铅镉单一吸附和竞争吸附的结果,发现菌株对于铅的亲和力远大于镉,铅对于镉的吸附有较强的遏制作用。活菌动态吸附结果显示二级动力学模型能较好的拟合菌株对于铅镉的吸附过程,表明吸附速率受化学吸附机理的控制,涉及菌体表面官能团与Cd、Pb的相互作用。3、重金属诱导前后菌株胞外蛋白、胞外多糖含量测定结果可知,经铅、镉处理后Rhizobium sp.W33总多糖含量均增加了 5%左右,铅处理后总蛋白含量下降12.6%,镉处理下总蛋白含量增加7%左右;经铅、镉处理后Bacillus sp.H3总多糖分别增加4.5%和7.3%,总蛋白含量分别增加1.37倍、1.14倍。SDS-PAGE结果显示镉诱导下Rhizobium sp.W33与Bacillussp.H3在30kDa、25 kDa处出现两条新条带,此外还伴随其它条带的上调或下调表达。利用FTIR初步分析吸附相关官能团,可知两株细菌的表面官能团存在较大差异,活菌(Grown)吸附过程中主要是-OH、-NH、-CN、-C-O、-CH2官能团发挥作用;死菌(Dead)吸附过程中还有磷酸基团参与对铅镉的吸附。SEM分析发现较铅处理,镉处理下Rhizobium sp.W33与Bacillus sp.H3形态变化严重,Rhizobium sp.W33表面凹陷,Bacillus sp.H3表面皱缩,部分长杆状断裂为短杆状;EDS检测菌体表面颗粒为铅、镉。TEM分析可知胞内对铅的积累较均匀地分布于细胞质中。