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污染环境中～（95）Zr和耐辐射奇球菌的研究

作　者: 刘立丽
导　师: 华跃进
学　校: 浙江大学
专　业: 生物物理学
关键词: ~95Zr 土壤 淋溶 迁移 盐度 耐辐射奇球菌 卤代烷烃脱卤酶 生物修复
分类号: X174
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


环境污染已成为全球关注的热点问题，其中环境污染物动态行为的研究及有效清除环境污染物新方法的探索是解决环境污染问题的重点。 95Zr是核电站反应堆的主要裂变产物之一，是压水堆核电站的主要放射性液态排放物。鉴于核事故的突发性和危害的严重性，需要对其进入生态环境后的迁移消长动态有较为系统的研究。本文采用同位素示踪技术研究了95Zr在不同土壤中的淋溶、迁移和在几种水生及陆生生态系统中的行为，为探明95Zr在不同农业生态环境中的行为规律提供基础资料，对制定有关安全标准和污染治理提供了科学依据。 同时针对耐辐射奇球菌Deinococcus radiodurans对电离辐射、紫外线、干燥、强氧化剂和一些化学诱变剂的惊人的抗性，对构建在放射性和有机卤代物污染的复合环境中具有生物修复功能的超级基因工程菌方面做了初步的研究，以发展有效清除环境污染的新途径。 1、采用模拟土柱法研究了95Zr在两种红壤（泮畈红壤和红黄壤）中的淋溶特性和垂直迁移。结果显示：（1）淋溶收集水中95Zr的含量甚微，接近于0，且随着总淋溶水量的增加（250mL／750mL），淋溶水中95Zr的总量几乎没有变化，表明95Zr一旦被土壤吸附，则不易被水流解吸；（2）滞留于土壤中的95Zr绝大部分分布在土壤表层，泮畈红壤和红黄壤分别有90.05％～97.47％和96.02％～97.16％的95Zr滞留于0～0.4cm土层范围内，表明二种红壤对95Zr均有较强的吸附能力；比较其变化动态，红黄壤对95Zr的吸附能力略强于泮畈红壤。 2、采用土柱法研究了95Zr在浙江省有代表性的3种土壤（小粉土、红黄壤和海泥）中的淋溶和垂直迁移及盐度对其行为的影响。结果显示：（1）淋溶后收集到的全部淋溶水中95Zr的含量较少，250mL、500mL和750mL 3种不同淋溶水量下，小粉土约占原始引入量的5.33％～7.68％，海泥为0.77％～1.32％，红黄壤几乎为0；且随着总的淋溶水量的增加，被淋溶下的95Zr的总量变化不明显，表明95Zr一旦被土壤吸附，则不易被解吸；（2）滞留于土壤中的95Zr绝大部分分布在土壤表层，浙江大学博士学位论文小粉土约有45.99%50.02%的95zr滞留于。刁.4cm土层范围内，红黄壤和海泥则分别为%.02%一97.16%和95.94%98.01%;（3）随淋溶水盐度的增加，表层土（0一0.2cm）中952:的量明显提高，表明水体盐度增加有助于提高土壤对952:的吸附率。3、研究了卿鱼对952:的吸收和在其体内的分布动态以及95Zr在水生生态系统中的行 为特性，并运用非线性拟合方法建立其数学模型。结果表明:（l）从水体中引入 的95zr由于沉降、土壤吸附、被鱼体摄入和金鱼藻的吸收、吸附作用使水体中的 gszr比活度呈快速下降，其消失动态符合二项指数衰减规律，cw=43.36e.，.74t+ 12.85e一住‘”。（2）金鱼藻对95zr有较强的吸收、吸附能力，其比活度变化动态（l一28d） 符合单项指数衰减规律，Ch一1“.69e一。·04t，其浓集系数（cF值）随时间而增大，至试 验结束时（28d）高达321 .12。（3）卿鱼从水体中摄入和吸收952:的主要器官是肠胃 道（内脏），与水体直接接触而吸附、吸收的952:主要集中在鱼鳃和鱼鳍中，肉、骨 和鱼卵中的比活度较低（略高于本底水平），表明通过肠胃道摄入和鳃、鳍等组织吸 附、吸收的95zr不易向肉、骨和鱼卵等内部组织输运，指数回归分析表明卿鱼（全 鱼）中9，zr的变化动态符合二项指数规律，Cf一12.12（e一“·Zot一e一’·4，‘）。4、研究了95zr在蚕豆一土壤系统中的迁移消长动态。结果显示:（l）当952:经模拟 降雨引入系统后，gszr在蚕豆中的比活度，以茎叶和豆壳中最高，根部次之，而 豆粒中最低，仅稍高于本底水平。在整株作物中95zr浓度的动力学可用指数回归 方程式表示如下:cl（t）=343.57e一0.04飞产=0.%)。（2）952:进入系统后即在系统中发 生迁移，土壤中的952:主要滞留于表层6cm内，各层中其比活度与距土表深度呈 显著单项指数负相关。5、对952:在小麦/土壤系统中的分布积累动态做了研究。结果表明:（l）当952:经模 拟降雨引入系统后，小麦不仅从根系而且还从茎叶吸收错，952:在小麦中的比活 度，以茎叶和颖壳中最高，根部次之，籽粒中最低，仅稍高于本底水平。在整株 作物中952:浓度的动力学可用指数回归方程式表示如下:Cl（t）= 356.s3e一o·04x少一0.95)。（2）9，z:进入系统后即在系统中发生迁移，土壤中9，zr主要 滞留于表层6cm内，各层中其比活度与距土表深度呈显著单项指数负相关。浙江大学博士学位论文 众 以耐辐射奇球菌Deinococcus;adioduran:Rl和自养黄色杆菌Xanthobacte; autot汽少hicus GJ10为材料，利用分子生物技术构建可在辐射污染环境中降解1，2- 二氯乙烷等卤代烷烃的超级基因工程菌，用于核复合污染环境的生物修复。以自 养黄色杆菌GJ10抽提的质粒为模板PCR扩增卤代烷烃脱卤酶基因dhIA，并利用 穿梭载体pRADz3构建在耐辐射奇球菌中可表达的重组穿梭载体pRADZ3dhiA， 最终将该重组穿梭载体引入耐辐射奇球?

全文目录


致谢  5-6
目录  6-10
摘要(中文)  10-13
第一部分  13-70
  第一章 引言  14-21
    1.1 核电站的发展  14-15
    1.2 核废物处置  15-18
      1.2.1 放射性废物的特点  16
      1.2.2 处置方法  16-18
    1.3 结语  18-19
    1.4 本文研究目的、意义与内容  19-21
      1.4.1 研究的目的与意义  19-20
      1.4.2 研究内容  20-21
  第二章 放射性锆在红壤中的淋溶特性研究  21-29
    2.1 材料与方法  21-23
      2.1.1 供试土壤  21
      2.1.2 同位素  21
      2.1.3 淋溶装置  21-22
      2.1.4 试验设计  22
      2.1.5 采样  22
      2.1.6 放射性活度测量  22-23
    2.2 结果与分析  23-27
      2.2.1 淋溶水中~(95)Zr的含量及变化动态  23
      2.2.2 ~(95)Zr在土壤中含量及垂直分布  23-27
    2.3 主要结论  27-29
  第三章 ~(95)Zr在土壤中淋溶与垂直迁移的研究  29-41
    3.1 材料与方法  29-30
      3.1.1 同位素  29
      3.1.2 供试土壤  29
      3.1.3 淋溶装置  29
      3.1.4 试验设计  29-30
      3.1.5 采样  30
      3.1.6 放射性活度测量  30
    3.2 结果与分析  30-40
      3.2.1 淋溶水中~(95)Zr的含量及变化动态  30-32
      3.2.2 ~(95)Zr在土壤中含量及垂直分布  32-40
    3.3 主要结论  40-41
  第四章 ~(95)Zr在鲫鱼体内的分布及在水生生态系统中的消长动态  41-53
    4.1 材料与方法  41-42
      4.1.1 同位素  41
      4.1.2 供试材料  41
      4.1.3 实验方法  41-42
      4.1.4 测量仪器及测量方法  42
    4.2 结果与讨论  42-52
      4.2.1 ~(95)Zr在水体和金鱼藻中的消长动态  42-44
      4.2.2 ~(95)Zr鱼体中的分布动态  44-50
      4.2.3 金鱼藻和鱼体对~(95)Zr的富集动态  50-52
    4.3 主要结论  52-53
  第五章 土壤-蚕豆系统中~(95)Zr的消长动态  53-62
    5.1 材料与方法  53-54
      5.1.1 同位素  53
      5.1.2 供试土壤  53
      5.1.3 试验方法  53-54
      5.1.4 采样  54
      5.1.5 ~(95)Zr活度测量  54
    5.2 结果与讨论  54-61
      5.2.1 ~(95)Zr在土壤-蚕豆系统中的迁移和分配动态  54-59
      5.2.2 ~(95)Zr在土壤中的垂直分布动态  59-61
    5.3 主要结论  61-62
  第六章 ~(95)Zr在土壤-小麦系统中的积累动态  62-70
    6.1 材料与方法  62-63
      6.1.1 同位素  62
      6.1.2 供试土壤  62
      6.1.3 试验方法  62
      6.1.4 采样  62
      6.1.5 ~(95)Zr活度测量  62-63
    6.2 结果与讨论  63-69
      6.2.1 ~(95)Zr在土壤-小麦系统中的迁移和分配动态  63-67
      6.2.2 ~(95)Zr在土壤中的垂直分布动态  67-69
    6.3 主要结论  69-70
第二部分  70-102
  第七章 耐辐射奇球菌在生物修复中的应用研究  71-85
    7.1 有关耐辐射奇球菌应用于生物修复的研究  71-78
      7.1.1 基本形态特性  71-72
      7.1.2 抗性研究  72
      7.1.3 耐辐射奇球菌的自我保护  72-73
      7.1.4 耐辐射奇球菌的DNA损伤修复研究  73-74
      7.1.5 生物修复方面的应用  74-78
    7.2 卤代烷烃脱卤酶基因dhlA的相关研究  78-83
    7.3 本试验的目的和意义  83
    7.4 本研究的主要内容  83-85
  第八章 耐辐射奇球菌生物修复二氯乙烷类化合物初探  85-102
    8.1 材料和试剂  85-88
    8.2 试验方法  88-95
      8.2.1 菌株培养  88-89
      8.2.2 dhlA基因的扩增  89
      8.2.3 DNA电泳及目的片段的回收及纯化  89-90
      8.2.4 连接反应  90
      8.2.5 重组穿梭载体pRADZ3dhlA的制备  90
      8.2.6 pRADZ3与目的基因的连接反应  90-91
      8.2.7 大肠杆菌TG1感受态细胞的制备  91
      8.2.8 连接产物转化感受态细胞  91-92
      8.2.9 碱法小批量抽提质粒DNA  92
      8.2.10 细菌中制备基因组DNA  92-93
      8.2.11 重组转移载体的鉴定  93-94
      8.2.12 测序  94
      8.2.13 在耐辐射奇球菌中的转化  94-95
    8.3 结果与分析  95-100
      8.3.1 dhlA基因的扩增  95
      8.3.2 卤代烷烃脱卤酶基因dhlA的序列测定结果  95-96
      8.3.3 重组表达质粒pGEM~(?)-T Easy VectordhlA的构建  96-97
      8.3.4 穿梭表达质粒pRADZ3dhlA的构建  97-99
      8.3.5 耐辐射奇球菌转化株菌液PCR鉴定结果  99-100
    8.4 讨论  100-102
总结  102-104
Abstract  104-108
主要参考文献  108-121
攻读博士学位期间发表的科研论文  121

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境动物学
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