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奥奈达希瓦氏菌MR-1的Fe(Ⅲ)还原特性及其影响因素研究
作 者: 陈洁
导 师: 储茵; 司友斌
学 校: 安徽农业大学
专 业: 环境工程
关键词: 奥奈达希瓦氏菌MR-1 Fe(Ⅲ)还原 土壤 单宁酸 焦性没食子酸
分类号: X172
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
异化铁还原是一种微生物代谢过程,在该过程中微生物以胞外不溶性铁氧化物为末端电子受体,通过氧化电子供体耦联Fe(Ⅲ)还原。异化铁还原能够降低有毒重金属毒性,促进芳香烃、卤代芳香烃等有机污染物的降解,同时也促进一些染料化合物降解,抑制厌氧环境中甲烷的产生。单宁酸和焦性没食子酸可与铁络合生成络合物,增大铁氧化物的溶解性,从而促进Fe(Ⅲ)还原。奥奈达希瓦氏菌MR-1(Shewancllaoneidensis MR-1)既可以在有氧环境也可以在厌氧环境下生长,不仅能生物修复卤化有机污染物,而且也能够还原和溶解某些难溶性的金属氧化物。本文选用该菌株为研究对象,研究不同因素对Fe(Ⅲ)异化还原的影响,并探讨添加有机酸络合剂对提高水稻土中Fe(Ⅲ)还原的作用。主要的研究内容和结果如下;1.奥奈达希瓦氏菌MR-1的Fe(Ⅲ)还原特性:以乙酸盐、乳酸盐和丙酮酸盐作为Fe(Ⅲ)还原的唯一电子供体,Fe(Ⅲ)还原率分别达到39.12%、50.89%和44.98%;以FeCl3、Fe(OH)3和柠檬酸铁这三种溶解度不同的Fe(Ⅲ)为菌株MR-1的唯一电子受体,Fe(Ⅲ)还原率分别达到44.72%、51.54%和10.45%;一定浓度的溶解氧对菌株MR-1的异化铁还原有一定的抑制作用;菌株MR-1可在pH5.0~9.0范围内对Fe(Ⅲ)进行还原;利用不同的蛋白质变性剂SDS和OGP证明菌株MR-1的Fe(Ⅲ)还原功能蛋白主要集中在细胞外膜。2.络合剂对奥奈达希瓦氏菌MR-1还原Fe(Ⅲ)的影响。结果表明:在电子供体充足的条件下,随着络合剂添加浓度的增加,菌株的Fe(Ⅲ)还原率增加;在单宁酸和焦性没食子酸投加浓度分别为5mmol·L-1和10mmol·L-1时,最高铁还原率达到57.07%、64.30%和44.60%、48.35%;反应后期铁还原率有所下降。3.添加不同有机酸络合剂对水稻土中Fe(Ⅲ)还原的影响。结果表明:铁还原率随着络合剂添加浓度的增加而增大,在三种土壤中的Fe(Ⅱ)生成量是砂姜黑土>黄褐土>红壤;在土壤微生物群落实验中,红壤在第3天达到最高铁还原率,后期因为环境pH值的下降致使铁还原率下降;黄褐土在反应初期铁还原率较稳定,后期显著增大;砂姜黑土中的微生物群落对Fe(Ⅲ)还原效率最高;在土壤泥浆实验中,添加络合剂明显加快水稻土中Fe(Ⅲ)还原速率,Fe(Ⅱ)生成量较对照显著提高,反应后期Fe(Ⅱ)生成量渐趋稳定。灭菌后水稻土中添加有机酸络合剂对S. oneidensis MR-1还原Fe(Ⅲ)的影响。结果表明:土壤浸提液中缺少该菌株还原Fe(Ⅲ)的有效电子供体,当添加该菌株还原Fe(Ⅲ)的优势电子供体时,红壤、黄褐土和砂浆黑土浸提液中的铁还原率为5.14%、8.95%和9.18%,添加单宁酸后铁还原率升高至8.59%、24.05%和37.99%;土壤泥浆试验中,红壤中Fe(Ⅱ)的生成量几乎没有变化,黄褐土和砂姜黑土中Fe(Ⅱ)的生成量得到了显著提高,且砂浆黑土>黄褐土。
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全文目录
摘要 3-5 Abstract 5-9 文献综述 9-22 1 引言 22-24 2 材料与方法 24-31 2.1 实验材料 24-25 2.1.1 供试土壤 24 2.1.2 药品与试剂 24 2.1.3 主要仪器设备 24-25 2.1.4 试验菌株的培养及菌悬液的制备 25 2.1.5 人工合成的 Fe(OH)3的制备方法 25 2.2 S. oneidensis MR-1 的 Fe(Ⅲ)还原特性 25 2.3 S. oneidensis MR-1 生长曲线的测定 25-26 2.3.1 不同电子供体对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 25-26 2.3.2 不同形态铁对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)能力的影响 26 2.3.3 不同 pH 对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 26 2.3.4 溶解氧对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 26 2.3.5 蛋白变性剂 SDS 和 OGP 对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 26 2.4 络合剂影响 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的试验设计 26-28 2.4.1 不同浓度单宁酸对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 26-27 2.4.2 不同浓度焦性没食子酸对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 27-28 2.5 添加不同络合剂影响土壤中 Fe(Ⅲ)还原的试验设计 28-29 2.5.1 微生物接种液的制备 28 2.5.2 微生物接种液添加不同浓度络合剂对 Fe(Ⅲ)还原的影响 28 2.5.3 土壤泥浆厌氧培养试验 28 2.5.4 土壤泥浆中添加不同浓度络合剂对 Fe(Ⅲ)还原的影响 28-29 2.6 灭菌后土壤中添加络合剂影响 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的试验设计 29-30 2.6.1 灭菌后微生物接种液添加络合剂对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 29 2.6.2 灭菌后土壤泥浆中添加络合剂对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 29-30 2.7 测定方法 30-31 3 结果与分析 31-48 3.1 S. oneidensis MR-1 的 Fe(Ⅲ)还原特性 31-35 3.1.1 S. oneidensis MR-1 菌株的生长曲线 31 3.1.2 不同电子供体对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 31-32 3.1.3 不同形态铁对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)能力的影响 32-33 3.1.4 pH 对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 33 3.1.5 溶解氧对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 33-34 3.1.6 蛋白变性剂 SDS 和 OGP 对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 34-35 3.2 络合剂对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 35-38 3.2.1 不同浓度单宁酸对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 35-36 3.2.2 不同浓度焦性没食子酸对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 36-38 3.3 土壤中添加不同络合剂对 Fe(Ⅲ)还原的影响 38-43 3.3.1 微生物接种液中添加不同浓度络合剂对 Fe(Ⅲ)还原的影响 38-41 3.3.2 土壤泥浆中添加不同浓度络合剂对 Fe(Ⅲ)还原的影响 41-43 3.4 灭菌后土壤中添加络合剂对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 43-48 3.4.1 灭菌后微生物接种中液添加络合剂对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 43-45 3.4.2 灭菌后土壤泥浆中添加络合剂对 S. oneidensis MR-1 还原 Fe(Ⅲ)的影响 45-48 4 讨论 48-50 5 结论 50-51 参考文献 51-59 致谢 59-60 作者简介 60
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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 > 环境微生物学
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