论文部分内容阅读
微生物可以通过诱导形成Pb的碳酸盐沉淀而降低土壤有效态Pb含量,达到修复土壤重金属的目的。但是目前重金属的碳酸盐矿化技术主要是基于产脲酶菌对尿素的降解,而大量尿素的添加存在着面源污染的风险,甚至还可能造成水体的富营养化。因此,本文旨在分离出一株抗Pb的非产脲酶碳酸盐矿化菌,通过进一步研究该菌株在不同代谢方式下对Pb的矿化特征、对Pb污染土壤的矿化修复效果及含Pb碳酸盐沉淀的稳定性来评估菌株在Pb污染土壤修复方面的实用价值。主要结果如下:
(1)分离获得了一株可通过氨化和硝酸盐同化过程诱导形成Pb的碳酸盐矿物的抗Pb的非产脲酶菌株,鉴定为侧孢短芽孢杆菌Brevibacilluslaterosporus(Genbank登录号:MH559340.1),命名为ZN5。在氨化和硝酸盐同化的过程中,菌株ZN5发酵液的pH最大值可分别达到9.07和9.22;Pb2+对菌株ZN5的最低抑制浓度分别为150mg·L-1和100mg·L-1;菌株ZN5由氨化和硝酸盐同化两个过程形成的发酵液可快速地去除溶液中的Pb2+,最大去除率分别为97.04%和73.90%。
(2)X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析结果表明,菌株ZN5通过氨化和硝酸盐同化过程会诱导形成两种完全不同的碳酸盐矿化产物,分别为排列紧密的球状的Pb3(CO3)2(OH)2晶体和排列松散的不规则形状的PbCO3晶体;Pb2+初始浓度、矿化时间、振荡条件下都不会改变菌株ZN5通过氨化及硝酸盐同化诱导形成的碳酸盐沉淀的晶型,但会对晶体的形貌产生影响,其中Pb2+初始浓度的影响最大。
(3)菌株ZN5对Pb污染土壤的修复研究结果表明,其发酵液能通过氨化和硝酸盐同化过程对土壤有效态Pb进行固定,可使土壤可交换态Pb含量占总量比例分别降低20.28%和17.38%,有机物结合态Pb含量占比分别降低5.65%和3.76%,残渣态Pb含量占比分别降低4.28%和2.35%,碳酸盐结合态Pb比例分别增加28.93%和21.92%,铁锰氧化物结合态Pb含量占比分别增加1.17%和0.66%,导致土壤有效态Pb含量分别降低了71.50%和62.30%,从而使得小白菜在Pb含量高达980.77mg·kg-1的重污染土壤中能够正常生长。
(4)经氨化和硝酸盐同化过程诱导的沉淀在pH为5.0的盐酸溶液的溶解率分别为6.36%和5.15%,在同等pH的柠檬酸溶液的溶解率分别为9.38%和8.27%;将两种矿化产物加入到土壤中,使得土壤中Pb2+达到500mg·kg-1,小白菜的生长虽然受到一定的影响,但对Pb的富集系数有大幅度的下降。
以上结果说明,从土壤中分离获得的一株非产脲酶的侧孢短芽孢杆菌,可通过氨化、硝酸盐同化过程诱导形成不同晶型和形貌的Pb的碳酸盐沉淀,其发酵液对Pb污染土壤有良好的修复效果,其含Pb碳酸盐沉淀具有一定的稳定性,该菌株在修复Pb污染土壤方面具有重要的应用价值。
(1)分离获得了一株可通过氨化和硝酸盐同化过程诱导形成Pb的碳酸盐矿物的抗Pb的非产脲酶菌株,鉴定为侧孢短芽孢杆菌Brevibacilluslaterosporus(Genbank登录号:MH559340.1),命名为ZN5。在氨化和硝酸盐同化的过程中,菌株ZN5发酵液的pH最大值可分别达到9.07和9.22;Pb2+对菌株ZN5的最低抑制浓度分别为150mg·L-1和100mg·L-1;菌株ZN5由氨化和硝酸盐同化两个过程形成的发酵液可快速地去除溶液中的Pb2+,最大去除率分别为97.04%和73.90%。
(2)X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析结果表明,菌株ZN5通过氨化和硝酸盐同化过程会诱导形成两种完全不同的碳酸盐矿化产物,分别为排列紧密的球状的Pb3(CO3)2(OH)2晶体和排列松散的不规则形状的PbCO3晶体;Pb2+初始浓度、矿化时间、振荡条件下都不会改变菌株ZN5通过氨化及硝酸盐同化诱导形成的碳酸盐沉淀的晶型,但会对晶体的形貌产生影响,其中Pb2+初始浓度的影响最大。
(3)菌株ZN5对Pb污染土壤的修复研究结果表明,其发酵液能通过氨化和硝酸盐同化过程对土壤有效态Pb进行固定,可使土壤可交换态Pb含量占总量比例分别降低20.28%和17.38%,有机物结合态Pb含量占比分别降低5.65%和3.76%,残渣态Pb含量占比分别降低4.28%和2.35%,碳酸盐结合态Pb比例分别增加28.93%和21.92%,铁锰氧化物结合态Pb含量占比分别增加1.17%和0.66%,导致土壤有效态Pb含量分别降低了71.50%和62.30%,从而使得小白菜在Pb含量高达980.77mg·kg-1的重污染土壤中能够正常生长。
(4)经氨化和硝酸盐同化过程诱导的沉淀在pH为5.0的盐酸溶液的溶解率分别为6.36%和5.15%,在同等pH的柠檬酸溶液的溶解率分别为9.38%和8.27%;将两种矿化产物加入到土壤中,使得土壤中Pb2+达到500mg·kg-1,小白菜的生长虽然受到一定的影响,但对Pb的富集系数有大幅度的下降。
以上结果说明,从土壤中分离获得的一株非产脲酶的侧孢短芽孢杆菌,可通过氨化、硝酸盐同化过程诱导形成不同晶型和形貌的Pb的碳酸盐沉淀,其发酵液对Pb污染土壤有良好的修复效果,其含Pb碳酸盐沉淀具有一定的稳定性,该菌株在修复Pb污染土壤方面具有重要的应用价值。