典型菌株的硫价态双向调控行为对镉赋存状态影响研究

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在利用微生物修复土壤重金属污染过程中,通过探究典型硫菌株在不同条件下对硫的氧化/还原过程以及对重金属的赋存状态影响,以期为治理土壤重金属污染提供新的认识和参考。本研究以农田土壤常见重金属离子Cd为代表,选取土壤常见硫还原细菌硫酸盐还原菌、硫氧化细菌脱氮硫杆菌为目标菌株,分别探究硫酸盐还原菌厌氧条件下对硫的还原及对Cd的赋存状态影响,脱氮硫杆菌好氧条件下对硫的氧化及Cd的赋存状态影响,并进一步开展两种菌株对硫的还原-氧化双向调控过程及对Cd的赋存影响研究。从无污染的土壤/污泥中分离得到单一菌株硫酸盐还原菌和脱氮硫杆菌,对两种菌株的生长特性分析:硫酸盐还原菌厌氧条件下的生长周期为7d,在Eh<-150m V时可快速生长,p H升高并还原SO42-产生大量的S2-;脱氮硫杆菌好氧条件下生长周期为10d,生长过程p H降低,氧化S2O32-产生大量的SO42-。对两种典型硫菌株分别进行耐Cd生长特性分析,探究生长过程中S的氧化/还原过程以及对Cd的赋存影响。结果表明:硫酸盐还原菌对Cd2+有一定的耐受性,且可以矿化Cd2+形成产物Cd S晶体。不同的Cd浓度对S的形态转变有一定影响,Cd S总体占比较低;脱氮硫杆菌在氧化S2O32-为SO42-的过程中液相Cd2+浓度下降,S的形态转化过程中主要形成SO42-;两种菌株对Cd2+的耐受性均在30mg/L左右,最终对Cd2+的去除率可达90%、92%。通过对两种菌株以厌氧-好氧为主要过程的S双向调控体系特性分析,结果表明:脱氮硫杆菌可以利用不同浓度的S2-实现自身的生长,生长过程中表现出以S2-→S→SO42-为主的S氧化过程;将硫酸盐还原菌的矿化产物Cd S放于脱氮硫杆菌培养体系进行研究,初始阶段无太大变化,在对数期Cd S有短暂快速氧化溶解过程,但后期由于高浓度的Cd2+抑制了脱氮硫杆菌的生长,使脱氮硫杆菌对Cd S的氧化作用保持在一定水平。本研究初步探讨了不同S菌株对S的氧化/还原以及单向、双向调控对Cd的赋存状态影响,初步探究了Cd在不同S菌株作用下的赋存状态及动态变化过程,并分析其内在作用机制,这将有望为实际土壤重金属污染的快速原位治理提供一定的新基础参考。
摘要第4-5页
abstract第5-6页
1 绪论第9-21页
    1.1 土壤重金属污染现状第9-10页
        1.1.1 土壤污染现状第9页
        1.1.2 土壤重金属污染现状第9-10页
    1.2 土壤重金属污染修复技术应用现状第10-14页
        1.2.1 土壤重金属污染修复技术现状第10-12页
        1.2.2 土壤重金属污染微生物修复技术现状第12-14页
    1.3 典型S菌株简介第14-18页
        1.3.1 S循环第14-15页
        1.3.2 硫酸盐还原菌第15-16页
        1.3.3 脱氮硫杆菌第16-18页
    1.4 课题研究的目的和意义第18-19页
    1.5 课题的研究内容及技术路线第19-21页
        1.5.1 研究内容第19页
        1.5.2 技术路线第19-21页
2 硫酸盐还原菌和脱氮硫杆菌的分纯及生长特性分析第21-38页
    2.1 实验材料和方法第21-23页
        2.1.1 实验材料第21页
        2.1.2 实验方法第21-23页
        2.1.3 分析测试仪器第23页
    2.2 结果与分析第23-37页
        2.2.1 硫酸盐还原菌的分纯及生长特性分析第23-31页
        2.2.2 脱氮硫杆菌的分纯及生长特性分析第31-37页
    2.3 本章小结第37-38页
3 典型菌株S价态单向调控及对Cd赋存状态影响分析第38-78页
    3.1 实验材料和方法第38-40页
        3.1.1 实验材料第38页
        3.1.2 实验方法第38-40页
        3.1.3 分析测试仪器第40页
    3.2 结果与分析第40-76页
        3.2.1 硫酸盐还原菌对Cd的耐受性分析第40-51页
        3.2.2 硫酸盐还原菌对S的还原及对Cd的赋存影响分析第51-68页
        3.2.3 脱氮硫杆菌对Cd的耐受性分析第68-72页
        3.2.4 脱氮硫杆菌对S的氧化及对Cd的赋存影响分析第72-76页
    3.3 本章小结第76-78页
4 典型菌株S价态双向向调控及对Cd赋存状态影响分析第78-92页
    4.1 实验材料和方法第78-80页
        4.1.1 实验材料第78页
        4.1.2 实验方法第78-79页
        4.1.3 分析测试仪器第79-80页
    4.2 结果与分析第80-91页
        4.2.1 脱氮硫杆菌利用S~(2-)的生长特性分析第80-85页
        4.2.2 以厌氧-好氧为主要过程的S价态调控行为体系特性分析.第85-91页
    4.3 本章小结第91-92页
结论第92-94页
下一步研究展望第94-95页
致谢第95-97页
参考文献第97-101页
攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果第101-102页
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论文编号ABS4353744,这篇论文共102页
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