环境微生物是地球化学循环不可缺少的一部分,参与环境中的碳、氮、磷、砷、锌、金、铁等元素的循环。近年来,砷污染问题越来越严重,而某些工业污泥不但含有高浓度砷,还有其他的重金属。目前,国内对于工业污泥的处理方法主要是浓缩法,脱水法等,这些常规方法并不能很好的处理高砷的污泥,这对环境存在潜在的隐患。因此,研究微生物如何调节控制工业污泥中的砷等元素已经成为一种重要的研究方向。金属纳米材料的应用也越来越广泛,由于其独特的特性,广泛应用在催化剂、医学、吸附剂等领域。生物合成纳米材料技术由于其成本低、污染小等特点,越来越受到人们的关注。本文的研究成果主要有:(1)从砷污染土样中筛选出一株好氧砷还原菌红球菌LSJ-6;(2)研究在静态和动态环境下红球菌LSJ-6对工业污泥中砷等元素的调节控制作用;(3)研究不同温度和pH对红球菌LSJ-6合成金纳米颗粒的影响。研究取得了下面三个方面的成果:(一)从湖南省某矿区采集的土样中筛选好氧砷抗性菌,发现一株砷还原菌红球菌LSJ-6。杆状,革兰氏阳性菌,菌落呈淡黄色。最适生长条件30 OC、pH 7、NaCl浓度10-15 g/L。砷抗性实验表明菌株对As(V)浓度的抗性范围5-20 mM,在As(V)浓度小于5 mM时菌株正常生长,大于20 mM时生长受到严重抑制。研究结果为湖南省的砷还原菌株的多样性提供了依据,也为砷抗性菌株的机理研究提供了证据。(二)研究在静态和动态环境中红球菌LSJ-6对工业污泥中砷等元素的调控作用。发现在静态环境中红球菌LSJ-6可以使工业污泥中的砷、铁、锌、铬脱附释放。而且,它可以迅速地将溶解态的As(V)完全还原成As(III)。另外,动态环境中溶解态的As(V)并不能全部还原成As(III)。XANES分析知污泥中存在Fe(II),而溶液中也有Fe(II)存在。该研究说明了砷还原菌对工业污泥中砷等元素的调控作用,说明了好氧条件下,含有ArrC的砷还原菌在含有多种重金属的工业污泥的体系中有重要的调控作用,这对于处理工业污泥提供了一种参考。(三)研究温度和pH对红球菌LSJ-6合成金纳米颗粒的影响,结果发现温度和pH对金纳米颗粒的形貌和尺寸有重要的影响。温度和pH主要分别影响金纳米颗粒形貌和尺寸,而且在高pH时,可以合成小粒径的金纳米。另外,研究了合成的金纳米颗粒对亚甲基蓝的吸附,发现最高吸附率可达到96%。这为以纳米金为底物,使用表面增强拉曼(SERS)手段检测污染物中的亚甲基蓝提供了可能。