耐镉细菌的分离及其对土壤中镉的形态影响
株抗镉真菌的分离鉴定及特性研究
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产嗜铁素耐镉菌的分离筛选及其联合黑麦草修复镉污染土壤
产嗜铁素耐镉菌的分离筛选及其联合黑麦草修复镉污染土壤一、引言镉(Cd)是一种重金属元素,在工业活动和农业生产中广泛使用,其对环境和人体健康造成严峻恐吓。
镉的积累在土壤中形成镉污染,从而影响植物生长和土壤生态系统功能。
因此,寻找一种有效的方法修复镉污染土壤具有重要意义。
二、方法1. 分离筛选产嗜铁素耐镉菌的样品采集在Cd污染严峻的农田土壤样品区域进行采集,包括根际土样和根系内土样。
带回试验室后,将土壤样品用生理盐水进行稀释,然后在含有PDA(土壤苗培育基)的培育皿中匀称涂布土壤样品。
将培育皿放置在恒温箱中培育。
2. 镉抗性菌的筛选观察培育皿中镉抗性菌的生长状况,依据形态特征选择菌落比较独立的菌株,用无菌的环针将菌株移植到新的含Cd的培育基上进行培育,再次观察菌落生长状况。
3. 合并黑麦草修复土壤试验将筛选到的产嗜铁素耐镉菌与黑麦草种子一同投入混合土壤中。
设置四组试验组:比较组(不添加任何菌株和黑麦草)、单独添加黑麦草组、单独添加耐镉菌组、添加同时有黑麦草与耐镉菌的组。
每组设置3个重复。
在试验开始时,测定土壤中镉的初始含量。
每组在恒温湿度箱中放置40天,期间每周浇水,每隔10天测定一次土壤pH值、镉的含量。
三、结果与谈论1. 分离筛选结果经过初步筛选,从Cd污染严峻的土壤样品中分离出7株抗Cd菌株。
通过进一步培育和筛选,最终筛选出1株产嗜铁素耐镉菌。
2. 耐镉菌与黑麦草的协同修复效果与比较组相比,添加黑麦草可显著降低土壤pH值,表明黑麦草对土壤酸化起到一定的修复作用。
与单独添加黑麦草组相比,添加耐镉菌处理可以显著降低土壤中镉的含量,表明耐镉菌具有一定的镉修复效果。
同时添加黑麦草和耐镉菌的处理组在降低土壤pH值和镉含量方面效果最好,显示出黑麦草与耐镉菌之间存在协同作用。
四、结论本探究从镉污染土壤中筛选到了一株产嗜铁素耐镉菌,并发现该菌株与黑麦草联合应用可以显著提高土壤的修复效果。
该探究为镉污染土壤修复提供了一种新的思路和方法。
抗重金属微生物的筛选及其抗镉机理和镉吸附特性研究
目录
01 材料和方法
03 参考内容
02 抗镉机理
随着工业化的快速发展,重金属污染问题日益严重。其中,镉是一种常见的重 金属元素,过量的镉摄入对人类和环境具有极大的危害。微生物在自然界中具 有广泛的分布和适应各种环境的能力,因此筛选具有抗镉特性的微生物并研究 其抗镉机理和镉吸附特性,对环境保护和生物治理具有重要意义。
未来的研究还可以发掘更多具有抗汞镉能力的微生物种类和基因,以构建更高 效的微生物群落和基因工程菌株。结合新兴的生物技术手段,如基因编辑和人 工合成生物学等,我们可以进一步优化微生物抗汞镉性能,提高重金属污染土 壤的修复效率。
总之,重金属污染土壤中抗汞镉微生物基因的筛选鉴定为解决这一问题提供了 新的视角和途径。通过深入研究和探索,我们有信心在这一领域取得更多的突 破性成果,为保护生态环境和人类健康做出更大的贡献。
结论
本次演示研究了耐镉细菌筛选与吸附镉机理研究及其在镉污染土壤修复中的应 用。通过筛选得到一株耐镉细菌CD,其对Cd²⁺具有较强的吸附能力,并能有效 降低镉污染土壤中的Cd²⁺含量,促进植物生长。研究结果对于今后进一步探究 耐镉细菌的吸附机制以及开发高效修复镉污染土壤的生物技术具有重要参考价 值。
3、氧化还原反应:某些微生物 能够利用氧化还原反应将毒性较 强的重金属离子转化为毒性较
1、深入研究不同抗镉金属污染生物治理体系提供理论依据。
2、优化抗镉微生物的吸附条件,提高其对镉的吸附容量和吸附速率。
3、研究抗镉微生物在不同环境因素下的适应性和抗性机制,为实际应用中发 挥微生物的治理效果提供技术支持。
未来研究方向建议包括:(1)深入研究耐镉细菌CD吸附Cd²⁺的分子机制,探 讨相关吸附基因的作用;(2)考察CD菌株在不同类型镉污染土壤中的修复效 果,优化生物修复技术;(3)结合其他修复方法(如化学、物理等),构建 综合修复体系,提高镉污染土壤修复效率。
抗铅、镉菌株对土壤铅、镉生物有效性的影响
环境科学与管理
ENVI ON M EN AL SCI R EN CE AN D AN AGEM匝N T M
V L 3 .1 o 6 No l No 2 1 v 01
文章编号 :1 7- 19 (0 卜0 0 - 5 6 4 6 3 2 1 )1 13 0 1
采用 非毒性改 良剂法、深耕法、排土法和客土法 以
及 化学冲洗等方法 来解 决土壤重金属污 染 问题 。 但 由于上 述几种 方法 自身的局 限性,均不是较为理 想 的土壤重金属污染治理措施 。近年来提 出的土壤 污 染生物 修复技 术受到广泛的重视,但是环境 中的
染 已严 重危 害到人类 身体健 康 n 。 国 内外专 家 曾
t e p o o t n o e e c a g a l b a d C n s i, t e l eo 0 3 % a d 2 . 1 r s e t ey Bu tan a e n h r p r o f h x h n e b e P n d i ol wi a d c i f . 1 i t h n 3 n 7 6 %, e p ci l . tH2 sr i sh v O v e e to ey ed o h n s a b g o a e t e c n rle p rme t I d i o , o a e t e c n r le p rme t , f c n t i l fC i e e c b a ec mp r d wi t o to x e h hh i n . n a d t n c mp r d wi t o t x e i h h o i ns t o io u ain te t n ssg i c n yr d c d t ec n e t f b a d C e s o t f i e ec b a e w e lt a me t i nf a t u e o t n s n d i t h o n s a b g . n o r i l e h oP nh o Ch
土壤中镉的吸附特性及其与植物对镉吸收和镉淋溶的关系
土壤中镉的吸附特性及其与植物对镉吸收和镉淋溶的关系摘要目前关于镉的吸附的实验主要是在研究一系列的土壤—水分比率基础上进行的,以此来评价对于植物根系吸收和地下水淋溶过程中土壤中镉的吸附特性以及镉的有效性表达。
土壤样本分别从一个受从前的铅锌冶炼厂污染的站点,受污水灌溉污染的站点,人工添加镉和污水污泥中取得。
温室盆栽实验对作物产量和镉吸收做了测定。
镉在土柱中的淋溶作用同样可以通过土壤蒸渗仪试验来测定。
土壤溶液的镉浓度降低增加了溶液—土壤比例并且伴随着一个负面的作用。
两个常量对数线性回归得到进行鉴别。
截距C1是土壤溶液中溶液—土壤比为1时镉的浓度,并且这个常量是影响土壤中最初元素提供的关键因素。
斜率a表示的是土壤溶液中镉浓度的一个下降的趋势,这个与土壤的缓冲能力有关。
一个校正的浓度C1/a用来表达土壤吸附能力。
这个总指数和植物对镉的吸收和土壤柱中镉的淋溶有显著的关系。
简介植物根系从土壤固体颗粒中解吸出的元素形成的土壤溶液中吸收元素。
土壤中镉对于植物和地下水位的环境影响受土壤溶液中镉浓度动力学的支配,并且后者受土壤固相中金属的解吸(包括溶解)的控制。
那么照此看来解吸就是控制镉在土壤-水-植物系统中转移的关键过程。
植物的利用率通常是和操作上定义的提炼分数相关联的。
化学萃取物提供了一个关于土壤金属分数的简单的分类,但是这是基于对化学试剂的任意反应而不是对金属迁移的真实反映。
被萃取的金属和被植物吸收的同位素成分的金属有着显著的不同。
植物对元素的吸收利用率可以表示为土壤溶液浓度(土壤强度因子),土壤缓冲能力(容量因子)和扩散系数(迁移因子)。
土壤缓冲能力经常从等温吸附线中估算出,通常是从大量离子已经被考虑在内的震动的0.05mol/L的CaCl2土壤溶液中得到。
不幸的是,解吸曲线或许不会符合吸附曲线。
这样的话,因此基于解吸或许能够更好的评价土壤的缓冲能力。
镉相较于其他中金属元素更加容易迁移到深层土壤或是通过淋溶作用进入地下水。
耐镉菌株的鉴定及其耐镉特性分析
山 东 化 工 收稿日期:2019-11-20作者简介:杨 晶(1982—),女,河北邯郸人,硕士,副教授,研究方向为:微生物处理重金属废水机理研究,微生物-植物联合修复技术在重金属污染土壤修复中的应用研究;通信作者:孟晓庆,研究生,研究方向为:微生物处理重金属废水机理研究,微生物-植物联合修复技术在重金属污染土壤修复中的应用研究。
耐镉菌株的鉴定及其耐镉特性分析杨 晶1,孟晓庆1,张福帅2,季必霄1,李 丽1(1.河北工程大学能源与环境工程学院,河北邯郸 056038;2.中国远望,天津 300399)摘要:为了探究植物-微生物联合修复重金属污染水体中耐镉菌株及其耐镉特性,以鸢尾为实验材料,筛选耐镉菌株,进行植物-微生物联合修复实验。
结果表明,筛选的耐镉菌株为链霉菌属S498,光镜下的耐镉菌株,镉浓度越大,耐镉菌株越聚集,耐受性越高;电镜下的耐镉菌株,随着加入镉,耐镉菌株的表面由光滑下陷,胞内饱满,变为切片边缘粗糙,颗粒均匀分布在细胞壁表面,生成颗粒层,增加耐镉菌株对重金属修复的效果。
关键词:鸢尾;耐镉菌株;光镜;电镜中图分类号:X172 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2020)03-0210-03IdentificationofCadmium-tolerantStrainsandAnalysisofCadmium-tolerantCharacteristicsYangJing1,MengXiaoqing1,ZhangFushuai2,JiBixiao1,LiLi1(1.HebeiUniversityofEngineeringCollegeofEnergyandEnvironmentalEngineering,Handan 056038,China;2.ChinaYuanwang(Tianjin),Tianjin 300399,China)Abstract:Inordertoexplorethecharacteristicsofcadmium-resistantstrainsinthewaterpollutedbyheavymetalsandthepromotioneffectofcadmium-resistantstrainsoniris'adsorptionofheavymetalpollutedwater,iriswasusedastheexperimentalmaterialtoscreencadmium-resistantstrainsandconductthecombinedplant-microbialrestorationexperiment.TheresultsshowedthattheselectedstrainwasStreptomycesS498.Thehigherthecadmiumconcentrationwas,themoreconcentratedthestrainwas,andthehigherthetolerancewas.Underelectronmicroscope,withtheadditionofcadmium,thesurfaceofthestrainchangedfromsmoothandsunken,fullinsidethecell,toroughedgeofsection,andtheparticleswereevenlydistributedonthesurfaceofthecellwall,formingtheparticlelayer,whichincreasedtheeffectofthestrainonheavymetalrepair.Keywords:iris;cadmiumresistantstrains;lightmicroscopy;electronmicroscopy 近年来,我国水体重金属污染形式严峻,许多研究者利用微生物修复的方法。
一株耐镉细菌的筛选、鉴定与性质研究
一株耐镉细菌的筛选、鉴定与性质研究周赓;邓成刚;曹林友;陈帅;田云;卢向阳【摘要】从重金属镉污染土壤中分离筛选出一株耐镉能力为25 mmol· L-1的细菌,根据形态学观察、生理生化实验和分子鉴定,确定为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.),命名为CdTB02.该菌株的最佳生长条件为:NaCl浓度1%、装液量30 mL/250 mL、pH值6.0、温度35℃;而在含1 mmol·L-1 Cd2+的环境中,最佳耐镉生长条件为:NaCl浓度1%、装液量30mL/250mL、pH值7.0、温度30℃.镉吸附实验结果显示,菌株CdTB02在最佳耐镉生长条件下对Cd2+的吸附率达到94%以上,表明菌株CdTB02对治理镉污染能发挥一定的作用.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2016(033)003【总页数】5页(P43-47)【关键词】镉污染;耐镉细菌;鞘氨醇单胞菌属;耐受性;吸附率【作者】周赓;邓成刚;曹林友;陈帅;田云;卢向阳【作者单位】湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙410128;湖南省农业生物工程研究所,湖南长沙410128;湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙410128;湖南农业大学东方科技学院,湖南长沙410128;湖南省农业生物工程研究所,湖南长沙410128;湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙410128;湖南农业大学东方科技学院,湖南长沙410128;湖南省农业生物工程研究所,湖南长沙410128;湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙410128;湖南农业大学东方科技学院,湖南长沙410128;湖南省农业生物工程研究所,湖南长沙410128;湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙410128;湖南省农业生物工程研究所,湖南长沙410128;湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙410128;湖南省农业生物工程研究所,湖南长沙410128【正文语种】中文【中图分类】X703近年来,随着采矿、电镀、金属冶炼、化肥和农药等相关行业的不断发展,大量有毒重金属直接或间接地被释放进入环境,它们持续地对生态环境和人类健康造成巨大的影响和危害[1]。
假单胞菌TCd-1 对不同镉耐性水稻品种镉吸收及根际土壤酶活性与镉形态的影响
DOI: 10.12357/cjea.20210854柳玲林, 汪敦飞, 黄明田, 肖清铁, 游武, 钱鑫, 郑新宇, 林瑞余. 假单胞菌TCd-1对不同镉耐性水稻品种镉吸收及根际土壤酶活性与镉形态的影响[J]. 中国生态农业学报 (中英文), 2022, 30(8): 1362−1371LIU L L, WANG D F, HUANG M T, XIAO Q T, YOU W, QIAN X, ZHENG X Y, LIN R Y. Effects of Pseudomonas TCd-1 inocu-lation on Cd uptake, rhizosphere soils enzyme activities and Cd bioavailability in rice (Oryza sativa ) varieties with different Cd toler-ance[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2022, 30(8): 1362−1371假单胞菌TCd-1对不同镉耐性水稻品种镉吸收及根际土壤酶活性与镉形态的影响*柳玲林1, 汪敦飞1, 黄明田1, 肖清铁1,2, 游 武1, 钱 鑫1, 郑新宇1,2, 林瑞余1,2**(1. 福建农林大学生命科学学院/福建省农业生态过程与安全监控重点实验室 福州 350002; 2. 福建农林大学作物生态与分子生理学福建省高校重点实验室 福州 350002)摘 要: 为探究假单胞菌TCd-1降低水稻镉吸收的根际生态机制, 以高镉耐性水稻品种‘特优671’和低镉耐性水稻品种‘百香139’为材料, 通过盆栽土培试验, 研究了接种TCd-1菌株对10 mg∙kg −1镉处理水稻镉吸收、根际土壤镉形态及酶活性的影响。
结果表明: 接种菌株后高、低镉耐性水稻品种各部位的镉含量显著降低(P <0.05), 镉富集系数分别降低35.14%和47.79%, 转移系数无显著变化; 根际土壤可交换态镉含量分别显著降低15.89%和23.81%(P <0.05) , 铁锰氧化结合态镉含量显著提高39.58%和28.81% (P <0.05), 有机态镉含量显著提高36.11%和25.00%(P <0.05); 低镉耐性水稻品种根际土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和过氧化氢酶活性依次提高26.74%、12.07%、62.50%、81.17%和5.13%, 多酚氧化酶活性降低12.40%, 高镉耐性水稻的酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶活性依次降低7.19%、9.39%、25.53%、16.20%和11.44%, 过氧化氢酶活性提高5.13%。
耐镉乳酸菌对重金属镉的吸附机制
耐镉乳酸菌对重金属镉的吸附机制邵鑫;孙凯;熊婧;余翀;吴希阳【摘要】对17株实验室保藏的标准乳酸杆菌进行了重金属镉耐受性(最低抑菌浓度MIC)测定,筛选出4株对镉具有高耐受性的乳酸杆菌(MIC≥4.0 g/L).通过原子吸收分光光度法测定4株高耐受乳酸菌具有较强的镉离子吸附能力(>27%,100mg/L Cd2+溶液).以l株在镉耐受性实验中MIC最低(10 mg/L)的植物乳杆菌LAB-54(Lactobacillus plantarum ATCC 8014)作为对照,采用傅氏转换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、扫描电镜(SEM)结合研究分析1株在镉耐受MIC较高的鼠李糖乳杆菌LAB-5(Lactobacillus rhamnosus ATCC 53103)与镉吸附前后的细胞微观结构及形态变化,证明了细胞组成成分参与了镉离子与乳酸菌的相互作用,参与官能团有羟基(O—H)、羧基(C=O)、磷酸基(P=0)、酰胺基(N—H)、烃基(C—H).镉离子使细胞的微观结构受到了严重破坏,镉吸附机制包括胞外的络合反应、离子交换、物理吸附(静电引力),微沉淀(胞外及胞内)和胞内扩散.%17 standard Lactobacillus strains were selected by MIC test against cadmium.Among them,4 strains showed high resistance to Cd (MIC ≥4.0 g/L).The selected bacteria were assessed in vitro for their ability to remove Cd (> 27% in 100 mg/L Cd2 + solution).To clarify the removal mechanism of Lactobacillus rhamnosus ATCC 53103 (LAB-5 strain),fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) were used to structurally and morphologically characterize the interaction of bacteria and Cd B-54 (Lactobacillus plantarum ATCC 8014),a Cd-sensitive strain,was used as control.Results indicated that hydroxyl (O-H),carboxyl (C =O),phosphoryl (P =O),amide (N-H) andhydrocarbonyl (C-H) groups were involved in biosorption process.Cd removal mechanisms of LAB might include complexation,ionexchange,physical adsorption (electrostatic interaction),precipitation and diffusion.Cell microstructure was heavily damaged by treatment with Cd2+ ion.Distorted,sunken,rough,crumpled,cracked and perforated cells were observed.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2017(043)003【总页数】7页(P48-53,60)【关键词】乳酸菌;镉耐受性;吸附机制【作者】邵鑫;孙凯;熊婧;余翀;吴希阳【作者单位】暨南大学理工学院,食品科学与工程系,广东广州,510632;暨南大学理工学院,食品科学与工程系,广东广州,510632;暨南大学理工学院,食品科学与工程系,广东广州,510632;暨南大学理工学院,食品科学与工程系,广东广州,510632;暨南大学理工学院,食品科学与工程系,广东广州,510632【正文语种】中文在所有重金属污染问题中,镉因其生物毒性大、移动性强成为最受关注的对象之一[1]。
镉污染土壤中细菌的筛选培养及其对镉的吸附研究
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键
词 : 细菌 ;筛选 ; 培养条件 ; ;吸附 镉
文献标 识码 : A 文章编号 : 17 — 4020 )1 07 0 6 1 06 (0 80 — 04— 4
中图分类号 : T 2 Q08
在 2 纪 9 代 前 , 金属 污染 土壤 修 复 0世 o年 重 大多数 采用 挖 掘 填 埋 法 _, 这并 不 是 一个 永 久 1但 ] 的措 施 , 只是把 环 境 问题从 高危 害 区转 移 到低 危
定 两种 细菌的最佳生长条件分别为 : 培养 时间为 2 4h和 2 ,H为 70和 7 5 装 液量 为 8 L和 8h p . ., or n 10m , 0 L 温度均为 3 7℃。把培养后 的细菌制成菌悬液加入 到 l L、0m / 0r 1 gL的 c 溶液 当中吸 附 n 1 i。实验结果表 明, 0mn 两种细菌对 c 有较好 的吸附效果 , 吸附率分别达 7 .5 9 8 %和 8 .4 9o %。
附效果进行研究 , 为重金属污染土壤 的生物修复 提供科 学 的依据 和实 验基 础 。
1 材 料 与 方 法
1 1 菌 种来 源 . 土壤样 品 采 集 于 沈 阳 张 士 污 灌 区 镉 污 染 土
明、 湿润的单菌落, 在斜面上画蛇型线 , 然后在 3 7 ℃ 下培 养 2 4 4 8h放入 冰箱 内保存 。 14 培 养条 件的优 化 . 将初筛菌株用发酵培养基进行液体培养 , 主 要考 察培 养 时 间、H值 、 p 装液 量 和 温度 等 因素 对 细 菌生长 量 的影 响 。 1 5 菌种对 重金 属镉 的 吸附 .
染物的吸附、 降解或蓄积作用 , 达到将污染物转化 和清除的目的_ 2 。本实验是从镉污染 土壤 中筛选
土壤重金属镉污染的危害及治理分析
土壤重金属镉污染的危害及治理分析一、本文概述本文旨在全面深入地探讨土壤重金属镉污染的危害及其治理方法。
我们将对镉污染的来源、分布及其在土壤中的行为进行详细解析,以揭示其对生态环境和人体健康造成的严重影响。
接着,我们将对现有的土壤镉污染治理技术进行综合分析,包括物理、化学和生物修复方法,评估其优缺点及适用性。
在此基础上,本文将进一步探讨土壤镉污染治理的未来发展趋势,提出针对性的政策建议和技术创新方向。
通过本文的研究,我们期望为土壤重金属污染治理提供理论支持和实践指导,促进土壤生态环境的持续改善和人类健康的保护。
二、土壤重金属镉污染的危害土壤重金属镉污染对环境和人类健康产生了深远的影响。
镉在土壤中的积累会破坏土壤结构,降低土壤肥力,从而影响农作物的生长和产量。
镉是一种有毒的重金属元素,进入食物链后会对农作物造成污染,进而影响人类的健康。
长期摄入镉污染的食物可能导致肾脏损伤、骨质疏松等疾病,严重时甚至可能致癌。
镉污染的另一个重要危害是对水资源的污染。
镉可以通过土壤渗滤进入地下水,污染饮用水源,对人类和其他生物造成潜在的健康风险。
镉污染还可能影响土壤微生物的多样性和活性,破坏土壤生态系统的平衡。
因此,土壤重金属镉污染不仅会对农业生产造成经济损失,还会对人类健康和生态环境产生长期的负面影响。
为了保障人类健康和生态环境的可持续发展,必须对土壤重金属镉污染进行有效的治理和控制。
三、土壤重金属镉污染的来源土壤重金属镉污染主要源于人类活动,这些活动包括工业生产、农业活动、城市生活以及交通运输等。
工业生产过程中,特别是那些涉及有色金属冶炼、电镀、电池制造、化工和涂料生产等行业的工厂,常常会产生含镉的废水、废气和废渣。
如果这些废弃物处理不当,镉便会通过各种途径进入土壤,造成土壤污染。
农业活动也是镉污染土壤的重要途径。
农药、化肥和有机肥的不合理使用,尤其是磷肥的大量使用,可能导致土壤镉含量上升。
磷肥生产时,原料中的镉元素可能会残留在肥料中,长期大量使用这样的磷肥,就会导致土壤中镉的积累。
镉对土壤微生物的影响及微生物修复镉污染研究进展
DOI:10.16498/ki.hnnykx.2018.003.030随着矿山资源的开发利用、工农业的大力发展,工业污水的排放及农业肥料的施用使含镉污染物通过各种途径进入环境,造成土壤中镉污染严重。
2014年7月发布的《全国污染状况调查公报》显示,全国土壤总的超标率达到16.1%,耕地土壤重金属点位超标率为19.4%,其中镉元素点位污染超标率7.0%,位居无机污染物之首[1]。
镉具有毒性,在土壤中不易被化学或生物降解,因此镉污染具有不可逆转性;镉具有生物累积性,易通过食物链在动植物和人体积累,直接威胁人体健康[2-4]。
近年来,土壤镉污染已成为日益严重的环境问题,其污染现状和影响以及各种修复技术等一直是国内外研究的热点和难点。
笔者综合了目前国内外镉污染对土壤中微生物的影响,以及微生物(真菌、细菌和藻类)对土壤中镉的修复技术,以期为土壤镉污染治理与污染修复提供参考和理论支撑。
1 我国土壤中镉污染的现状全球土壤中镉含量为0.01~0.7 mg/kg,而我国土壤镉背景值为0.097 mg/kg,主要农田土壤中镉含量为0.01~1.34 mg/kg,平均为0.12 mg/kg[5-6]。
目前全球镉污染面积达200万hm2[7],我国镉污染耕地面积约为2万hm2[8],共有11个省25个地区的耕地被镉污染[9]。
曾希柏等[10]对我国土壤进行重金属调查发现,镉含量超过土壤环境质量标准一级的样品比例为42.0%~85.9%,超过二级的为11.9%~21.1%,超过三级的为0.7%~7.5%。
樊霆[11]统计分析发现农田土壤中镉含量是我国土壤背景值的1.2~26.5倍。
最严重的徐州镉含量是三级标准最大允许值的2.6倍,已不适合农林生产和植物正常生长。
成都、沈阳、西安等市污灌区土壤中的镉含量分别为1.65、0.88和0.628 mg/kg[12]。
湖南等有色金属大省是重金属镉污染的重点区,湘江流域是镉污染最严重区域。
不同镉来源污染土壤中镉的生物有效性差异的开题报告
不同镉来源污染土壤中镉的生物有效性差异的开题报告一、研究背景在现代化发展进程中,化学工业、农业化肥和污水排放等活动导致大量的重金属镉进入土壤中,从而污染农田土壤、农产品和生态环境。
镉是一种具有很高的毒性的重金属,对生物和环境都有很大的危害,且镉在人体内会积累及富集,导致慢性中毒甚至导致癌症等严重后果。
因此,对于不同镉来源污染土壤中镉的生物有效性差异进行研究,有助于深入了解镉在土壤、生物和环境中的行为规律,及时有效地进行土壤重金属污染治理和生态环境保护。
二、研究目的本研究的主要目的是探讨不同镉来源(如化工、农业化肥和污水等)对土壤中镉的生物有效性的影响,了解不同来源污染土壤中镉的行为规律。
通过研究,为土壤重金属污染治理和生态环境保护提供理论和实践依据。
三、研究内容1. 文献综述:通过收集和整理相关文献,对土壤中镉污染的来源、对环境的危害以及相关治理措施进行阐述,为研究提供基础。
2. 采集土壤样品:在不同来源的土壤样品中采集镉含量相近的土壤样品,进行实验研究。
3. 构建实验模型:根据不同来源的土壤样品,分别设计不同的实验模型,模拟不同土壤污染程度和镉来源。
4. 实验方案设计:依据实验模型,设计实验方案并进行实验,包括测定土壤pH值、水解性和钝化态镉的含量、吸附镉的各种因素以及土壤微生物对镉的影响等指标。
5. 数据分析:通过对实验结果进行数据分析,比较不同来源土壤样品中镉的生物有效性差异,分析镉的来源、土壤因素和微生物因素等对土壤中镉的积累和生物有效性的影响,进一步深入研究土壤中镉行为规律。
四、研究意义本研究从不同来源的污染土壤出发,通过实验了解不同污染程度的土壤中镉的含量、形态及生物有效性等特征,探究镉在土壤、生物和环境中的行为规律,为加强土壤重金属污染治理和生态环境保护提供了理论和实践依据。
同时,研究还有助于对土壤生态系统提出更好的管理建议,减少重金属对环境和人类健康的危害,为建设生态文明和构建美丽中国做出贡献。
抗镉内生菌促进三叶草修复土壤镉污染的研究
抗镉内生菌促进三叶草修复土壤镉污染的研究近年来,秦岭铅锌尾矿区及其周边土壤由于镉等重金属污染导致土壤修复难度较大,现有的物理化学修复技术难以做到彻底修复,而由于高浓度镉等重金属的存在,周围植物生长缓慢。
因此,筛选具有促生能力的抗镉菌株与植物共同构建植物—微生物联合修复体系对尾矿区及其周边镉污染土壤进行修复是一条安全环保且简便有效的途径。
本研究对秦岭铅锌尾矿区内的优势植物杠柳(Periploca sepium Bunge)和草木樨(Melilotus suaveolens Ledeb)的内生菌进行分离,利用形态学和分子生物学的方法对实验筛选的抗镉内生菌进行鉴定;同时对菌株的Cd<sup>2+</sup>去除率和吲哚乙酸(IAA)活性、铁载体活性等促生潜力进行研究,并利用盆栽实验初步筛选出能有效提高三叶草(Trifolium repens)幼苗耐镉胁迫能力的菌株GR1和GR44;通过向不同浓度镉胁迫条件下的三叶草中添加抗镉促生内生菌(GR1和GR44),并测定三叶草的生物量、生理指标、镉含量以及根际土壤的镉含量、酶活、理化性质和微生物数量,来研究抗镉促生内生菌(GR1和GR44)对三叶草修复土壤镉污染的影响,以期为植物—微生物联合修复土壤镉污染提供技术支持。
本研究的主要结论如下:1.在800.0 mg/L的Cd<sup>2+</sup>浓度条件下共分离筛选得到了11株抗镉内生细菌,经鉴定均为芽孢杆菌属Bacillus。
生物学特性研究显示:在800.0 mg/L Cd<sup>2+</sup>浓度水平所有菌株的Cd<sup>2+</sup>去除率在14.56%<sup>7</sup>9.45%之间,其中菌株GR44最高,为79.45%;7株菌有IAA活性,其中菌株GR44、GR49、CG7的活性较高;11株菌均有铁载体活性和ACC脱氨酶的活性,其中GR44铁载体活性最高,而GR54的ACC脱氨酶活性最高。
一株耐镉细菌的分离及富集cd的机理
第!卷"第#期环境工程学报$%&'!!(%'##))*年#月+,-./0/1%23.4&%56.7-3%.8/.94&6.:-.//3-.:;/<'#))*一株耐镉细菌的分离及其富集V 1的机理刘红娟"张"慧"党"志#"易筱筠"杨"琛"华南理工大学环境科学与工程学院!广州?=)))H $摘"要"从重金属镉污染土壤中筛选到一株对镉具有较强抗性和富集能力的细菌W +'经形态学观察和生理生化鉴定以及=H f 3`(C 序列分析!W +为蜡状芽孢杆菌"W &<*''=?<%+%=?$'在不同镉浓度液体培养条件下研究了菌体的生长曲线!并探讨了W +菌株对R .%+2的抗性!结果显示W +对不同重金属的抗性机制存在一定的差异'利用扫描电镜%透射电镜观察了镉在W +胞内外的沉积作用及分布情况!结果表明!在镉浓度为=?)8:B I 时菌体细胞壁及其内部可见大量的高电子密度颗粒!同时在菌体表面也有沉淀物附着'因此!胞内外沉积作用可能是该菌对高浓度镉的抗性和富集作用的重要途径'通过红外光谱探讨了W +积累镉前后细胞壁表面化学基团的变化情况!结果发现W +的细胞壁上参与积累作用的化学官能团主要有0D G %0(G %0+D 和0+D 0(G 0等'关键词"蜡状芽孢杆菌"镉"分离"富集中图分类号"P Q )!K =""文献标识码"C ""文章编号"=H Q !@*=)L "#))*$)#@)!H Q @)?U ;3*02%3'0'16%3#055:O :*02%3'O "5=0'%;O ;340V 1#/";%;2%'.6052"/%:OI -2G %.:q 24."R ,4.:G 2-"`4.:R ,-"a -P -4%T 2."a 4.:+,/."f X ,%%&%56.7-3%.8/.94&f X -/.X /4.Y6.:-.//3-.:!f %29,+,-.4[.-7/30-9T %5U /X ,.%&%:T !V 24.:],%2?=)))H $)6;2/052>C<4X 9/3-4&0934-.!.48/Y 40W +!F %00/00-.:093%.:/3X 4Y 8-283/0-094.X /4.Y 4X X 282&49-%.4<-&@-9-/0^40-0%&49/Y 53%8X 4Y 8-28@X %.948-.49/Y 0%-&'C X X %3Y -.:9%-908%3F ,%&%:-X 4&4.Y <-%X ,/8-X 4&X ,434X 9/3-09-X 04.Y =H f 3`(C0/Z 2/.X /04.4&T 0-0!-9^40-Y /.9-5-/Y40W &<*''=?<%+%=?'V 3%^9,X 237/0%5W +^/3/4.4&T ]/Y2.Y /3X 2&923/&-Z 2-Y%5Y -55/3/.9X 4Y 8-28X %.X /.9349-%.0'U ,/3/0-094.X /%5W +9%R .4.Y+2^40092Y -/Y 'U ,/3/02&900,%^9,49-903/0-094.X /8/X ,4.-0809%Y -55/3/.9,/47T 8/94&043/Y -0X 3/F 4.9'U ,/X 4Y 8-28F 3/X -F -949-%.4.YY -0@93-<29-%.-.0-Y /4.Y%290-Y /9,/X /&&^/3/092Y -/Y^-9,0X 4..-.:/&/X 93%.8-X 3%0X %F T "f 6A $4.Y934.08-00-%./@&/X 93%.8-X 3%0X %F T "U 6A $'e-9,9,/=?)8:B IX 4Y 8-28X %.X /.9349-%.!9,/3/^/3/82X ,:34.2&43X 4Y 8-28F 3/X -F -949/%.4.Y -.0-Y /9,/X /&&^4&&!4.Y 4&0%F 3/X -F -949/4Y ,/3-.:9%9,/02354X /%59,/8T X /&-28'G /.X /!F 3/@X -F -949-%.-.0-Y /4.Y%290-Y /9,/X /&&84T</4.-8F %394.9^4T%5X 4Y 8-283/0-094.X /4.Y4X X 282&49-%.%59,/<4X 9/3-28'U ,/4X X 282&49-%.%5+Y -.9,/0934-.^40%<0/37/Y<T -.5343/Y0F /X 93%0X %F T!^,-X ,-.Y -X 49/09,/F %0@0-<&/52.X 9-%.4&:3%2F 0F 439-X -F 49/Y Y 23-.:9,/4X X 282&49-%.%5+Y 43/0D G %0(G %0+D 和0+D 0(G 0!/9X '"783/1;>W &<*''=?<%+%=?#X 4Y 8-28#-0%&49-%.#4X X 282&49-%.基金项目 广东省科技计划国际合作项目"#))Q )>)*))>$#广东省自然科学基金重点项目")?=)!??#$#广州市污染防治新技术新工艺研究开发与推广应用项目"穗环+#))H ,=>!$收稿日期 #))L b )>b #>#修订日期 #))L b )?b ==作者简介 刘红娟"=*L !c $!女!硕士研究生!主要从事重金属污染土壤生物修复方面的研究'6@84-&&&v 32T 2/d=#H 'X %8#通迅联系人!6@84-&&X ,]Y 4.:d0X 29'/Y 2'X .""镉是一种毒性很强的重金属元素!可造成细胞氧化损伤!引起`(C 断裂!破坏细胞内含物!降低酶的活性+=!#,'同时!镉在土壤中具有较强的代谢活性!极易被作物吸收而进入食物链!因而容易对人体健康造成威胁+!,'镉污染的治理受到广泛关注!由于微生物在这方面的潜在应用前景而成为目前环境污染治理的重要研究方向!而筛选新的具有高抗性和吸附能力的微生物并研究它们的抗性和吸附机理也成为当前的主要任务+>c H ,'人们研究发现了一些微生物如细菌%真菌和藻类等对重金属离子都有很强的耐受性及吸附能力'e4.:等+Q ,从深海口分离出一种铜绿假单胞菌+e@*H @=!在人工海水基质中!)g 和有氧条件下!该菌株耐+Y 浓度超过?88%&B I 'f 4&-.40等+L ,报道49,0,",+='&+=H +&对镉和铅具有较大的吸附能力'+%094等+*,发现()*+='*:&0F '活细胞吸附的镉多于死细胞!最大量可达>Q K H8:B :细胞!+Y 含量高于=K #8:B I 时影响细胞生长和使细胞产量减少'曾景海环境工程学报第!卷等+=),发现=株对银离子有强吸附能力的蜡状芽孢杆菌Gl @=!研究表明该菌体对银的吸附量可达*=K Q ?8:B :'袁红莉等+==,研究了分离自矿区土壤的=株对镉具有较强抗性和富集能力的红酵母菌"a ==$的抗镉机制!结果发现不同方式处理的菌体吸附的镉在细胞不同部位的分布不同'但是由于细胞本身结构组成及重金属和微生物间的相互作用的复杂性!对于微生物的重金属抗性及其机制还有很多问题有待进一步的研究!国内外也未形成统一的抗性理论及标准+?!=#!=!,'因此!对重金属和微生物间的相互作用及其机理需作更为深入的研究和探讨'本研究从镉污染土壤中分离获得=株对镉具有高抗性的蜡状芽孢杆菌'对该菌株进行了生理生化及分子生物学的初步鉴定!利用该菌株部分=H f 3`(C 序列进行了序列比对分析'利用扫描电镜%透射电镜观察镉在W +胞内外的沉积作用及分布情况!通过红外光谱探讨了W +积累镉前后细胞壁表面化学基团的变化情况!对其抗镉和富集镉的机制作了初步研究!以期探讨细菌对重金属的抗性机制!为该菌在镉污染治理中的应用提供理论基础'@>材料与方法@E @>菌株分离将从广东南海镉污染蔬菜土壤中取土样接入富集培养液中!经梯度稀释涂布于添加了不同镉浓度的筛选培养基上!!)g 下培养待长出菌落后挑取细菌单菌落!经多次富集纯化!获得纯菌株W +!镜检!转至斜面>g 保藏'@E D >菌种鉴定在营养肉汤固体平板培养后!对W +进行鉴定+=>!=?,'@E H >培养基及培养条件液体培养基&蛋白胨=):B I !牛肉膏!:B I !(4+&:B I !F GQ '>t )'#!经=#=g 灭菌!)8-.!加入单独灭菌后的+Y +&#-#G #D 溶液!使+Y 的终浓度达到所需的浓度!!)g !=?)3B 8-.摇床培养'固体培养时将上述液体培养基中加琼脂!并置于!)g 恒温培养箱中培养'@E I >不同初始镉浓度下生长曲线离心收集液体培养下不同培养期的菌体!离心后的细胞沉淀用等量蒸馏水制备菌体悬浮液!用紫外可见分光光度计于波长H )).8处测定D `值!以确定其不同镉浓度下的生长曲线'@E J >菌株对其他重金属的耐性试验参照不同重金属对微生物的毒性浓度+=H !=Q ,!在营养肉汤培养基中!分别加入不同浓度的R .#M"分析纯R .+&#$%+2#M"分析纯+2+&#-#G #D $重金属元素!离心收集菌体用等量蒸馏水制备菌体悬浮液!用紫外可见分光光度计于波长H )).8处测定D `值!确定抗性菌株W +对R .%+2的耐受性'@E N >电镜观察分析胞内外沉淀物分别取无镉和镉浓度为=?)8:B I 的液体培养基中生长#>,的W +菌体!用蒸馏水洗!遍'菌株细胞经过戊二醛固定%乙醇梯度脱水%干燥以及喷金等操作后!利用扫描电子显微镜"f 6A $观察菌体表面特征#菌株经戊二醛固定!锇酸再固定!乙醇逐级脱水!环氧树脂包埋!超薄切片!干燥以及喷金后!通过透射电镜"U 6A $观察菌体内的变化'@E L >菌体积累V 1D \前后的红外光谱分析菌株W +分别于无镉和镉浓度为=?)8:B I 的液体培养基中培养#>,后!高速离心收集菌体!用蒸馏水清洗!次!H )g 烘干至恒重!取少量菌体与预先烘干的S E 3粉末混匀!在玛瑙研钵中充分研磨!压片制样后用红外光谱仪测定'D >结果与讨论D E @>菌种鉴定在光学显微镜下观察W +菌体形态为杆状!革兰氏染色阳性!芽孢中生或偏端生!芽孢呈椭圆形或桩形!无伴孢晶体'该菌株在固体培养基上的菌落不透明!乳白色!圆形!表面粗糙!边缘不整齐!较粘稠!易挑起"见图=$'该菌株不水解淀粉!液化明胶!接触酶阳性!氧化酶阴性!苯丙氨酸脱氨酶和吲哚反应阴性!卵磷脂酶和$@h 反应阳性!柠檬酸盐反应阴性!酪素水解试验阳性!酪氨酸水解和丙酸盐利用试验阴性!兼性厌氧'其生理生化特性与蜡状芽孢杆菌"W &<*''=?<%+%=?$最为相似!同时在采用图="菌株W +革兰氏染色照片和菌落形态;-:'="h ,%9%.-X %3434F ,0%50934-.4.Y0,4F /%5X %&%.TLH !第#期刘红娟等&一株耐镉细菌的分离及其富集+Y 的机理=H f 3`(C 序列分析法进行同源性比较中发现!W +的=H f 3`(C 与W &<*''=?<%+%=?的同源性达到=))O !因此初步断定W +为W &<*''=?<%+%=?+=>!=?,'D E D >不同初始镉浓度下C V 的生长情况图#是初始镉浓度分别为)!?!#)!L )和#?)8:B I 下!培养了!Q,后W +的生长曲线'由图#可见!#)8:B I 以下的镉浓度对W +的生长无明显抑制作用'L )8:B I 的镉延长了其生长的延滞期!进入对数期后的生长量稍低'镉浓度超过#?)8:B I 时会对W +的生长产生明显的抑制'但菌株能够在含镉"#)8:B I 以下$的液体培养基中正常生长!与对照菌生长速率相当!几乎是同时到达稳定生长期!表明该菌株对镉具有较强的耐受性'图#"不同初始浓度镉对W +生长的影响;-:'#"655/X 9%5X 4Y 8-28^-9,Y -55/3/.9X %.X /.9349-%.0%.:3%^9,%5W +D E H >C V 菌株对其他重金属的抗性图!表示以W +菌株在无重金属培养基上的生存率为=))O 时!与在含有不同浓度R .#M %+2#M 的培养基上生长的存活率比值'由图!可见!菌株W +对不同重金属离子的耐性各不相同!对R .的耐性较差!仅在培养基含R .#M#?8:B I 时对生长有促进作用!含R .#M Q ?8:B I 以上就对生长有很强的抑制作用%生长量显著下降'对+2的耐性表现为一般!仅在培养基含+2#M?8:B I 时对生长有促进作用!菌体的生长量随着培养基中+2#M"=)c ??8:B I $浓度的升高而逐渐下降!+2含量在??8:B I 时仍有生长'与其他细菌菌株相比!W +菌株对这些重金属并不具有特殊的忍耐性'表明该菌株对+Y 的抗性较为特别!这种抗性不能用调节阳离子转运系统的转运蛋白的合成和活性加以解释+=L ,!这现象与段学军等+=Q ,研究的`S +=菌株对不同重金属的耐性情况有相似之处'图!"R .%+2对W +菌株存活率的影响;-:'!"655/X 9%5R .%+2%.&-74<-&-9T %50934-.W +D E I >电镜观察胞内外沉淀物及分析微生物对重金属耐受及解毒的一个重要方式是对重金属离子的复合和沉积作用'为了研究W +对镉是否有类似的作用!首先对无镉和高浓度镉"=?)8:B I $培养的菌体进行胞外f 6A 观察'结果见图>!高浓度镉培养的菌体表面较无镉菌体粗糙!且有较大结晶颗粒附着其上!推测该菌在高浓度镉的液体培养时可吸附镉沉淀或使镉在细胞表面形成沉淀而达到对镉的富集与解毒'另外!从图>可以看出该菌在高镉的情况下形态发生了变化!变的短小或趋向球状'重金属可以诱发细胞发生各种形态变化!但是这种变化是否作为一种生存机制或者是作为一种中毒的表现现在还不清楚!某些情况下形态效应可能与在形态学发生过程中的重金属离子所起的作用有关系+=*!#),'为了进一步研究W +对镉的胞内沉积作用!将无镉和高镉浓度"=?)8:B I $下培养的菌体细胞制成超薄切片!进行了透射电镜"U 6A $观察'结果如图?所示!在镉浓度为=?)8:B I 的培养基中生长的菌体在细胞壁及其内部可见大量的高电子密度颗粒"图?<$!无镉培养基中生长的菌体中未观察有类似的颗粒"图?4$!推测高电子密度颗粒为含镉沉积*H !环境工程学报第!卷图>"液体培养下W +菌体的扫描电镜照片;-:'>"f 6A F ,%9%0%5W +2.Y /3&-Z 2-YX 2&923/物'这与报道的有些细菌可在胞内或胞外形成电镜下可见的重金属沉积物相符+#=!Q ,'D E J >无镉和加镉的培养基中生长的C V 菌株对V 1积累的U C 谱图图H 是红外光谱检测其菌体在积累+Y 前后细胞壁表面上一些化学基团变化结果'由图H "4%<$可知!积累+Y 前后菌体的o W 谱图呈现出明显的差异性'积累+Y 后"图H <$相对积累前"图H 4$W +菌体上的大部分基团的波数有所变化!峰位发生偏移!波峰增多'菌体在加镉的环境生长时!缔合0D G 和0(G 的特征吸收峰在+Y 作用下从!>)>X 8b =偏移到!#*LX 8b =+#!,!说明在此过程中0D G 和0(G 参与了+Y 的积累!刘爱民等+=L ,也发现假单胞菌1?在高浓度+Y #M 溶液中!细胞壁上0(G #与0D G 等基团吸附+Y #M 的能力显著#=?>=%=H ?>%=Q !?X 8b =处的谱峰来自典型的细胞蛋白质酰胺o o 带"(0G 的弯曲振动与+0(伸展振动的叠加$和酰胺o 带"+D 的伸展振动$+=L !#>,'菌体积累镉之后!=?>=和=H ?>X 8b =处的特征峰发生偏移至=?H )和=H >QX 8b =!新增了一个波数为=Q !?X 8b =较强的吸收峰!呈现出羰基和酰胺基"0+D 0!0+D 0(G 0$的变化'由此可见!细菌细胞壁是图?"W +菌体透射电镜照片;-:'?"U 6A F ,%9%0%5W +重金属离子的主要积累场所!壁上表面基团的活性影响菌株吸附重金属的能力#W +菌株的细胞壁上存在着许多参与积累作用的化学官能团!主要有0D G %0(G %0+D 和0+D 0(G 0等'图H "W +菌体积累镉前后的红外光谱图;-:K H "o W0F /X 93%:3480%5W +</5%3/4.Y459/34X X 282&49-%.%5+Y)Q !第#期刘红娟等&一株耐镉细菌的分离及其富集+Y的机理H>结>论"=$根据W+菌株的形态学特征%某些生理生化特性%对碳源的利用情况及=H f3`(C的系统发育学结果!鉴定为W&<*''=?<%+%=?'本研究表明W+菌株对镉具有较强的抗性和富集能力!在镉污染治理中有良好的应用前景'"#$与W+菌株对+Y的抗性相比!W+菌株对R.%+2这#种重金属并不具有特殊的忍耐性!表明W+对不同重金属的抗性机制存在一定的差异' "!$该菌可在细胞壁及其内部形成颗粒状镉沉积物!此外还可能在细胞表面吸附镉沉淀物或促使镉形成沉淀'对重金属离子的胞内和胞外沉积作用是很多微生物对重金属的重要解毒方式!这一现象在W&<*''=?<%+%=?中得到了进一步验证'通过红外光谱发现W+的细胞壁上参与积累作用的化学官能团主要有0D G%0(G%0+D和0+D0(G0等'这些作用机理对进一步研究菌体对W+的吸附富集作用有重要意义'参考文献+=,刘爱民!黄为一'抗+Y细菌1?的筛选和抗+Y#M特性'农业环境科学学报!D K K J!#>"增刊$&##!c##Q+#,(-/0`'G'A-X3%<-4&,/47T@8/94&3/0-094.X/'C F F&'A-@ X3%<-%&'E-%@9/X,.%&'!@X X X!?=&Q!)c Q?)+!,窦敏娜!呼庆!齐鸿雁!等'重金属抗性菌G l@=生物吸附镉与银的比较研究'微生物学通报!D K K L!!>"H$&=)*Qc ==)!+>,应娇妍!袁红莉!李宝珍'一株茎点霉菌的抗镉机制'中国环境科学!D K K H!#!"H$&?Q?c?Q L+?,潘建华!刘瑞霞'蜡状芽孢杆菌W&<*''=?<%+%=?吸附铅的研究'环境科学!D K K I!#?"#$&=H H c=H*+H,呼庆!齐鸿雁!窦敏娜!等'强抗镉蜡状芽孢杆菌的分离鉴定及其抗性机理'环境科学!D K K L!#L"#$&>#Q c>!)+Q,e4.:+'I'!A-X,/&0h'+'!`4^0%.f'+'!%"&'/+4Y8-@ 283/8%74&<T4./^0934-.%5G?%=0,7,:&?&%+=-*:,?&-.4/3%<-XX2&923/'C F F&'6.7-3%.'A-X3%<-X%&'!@X X L!H!& >)Q?c>)Q L+L,f4&-.406'!6&%3]4Y/D3/&&4.%A'!W/]]4o'!%"&'/W/@ 8%74&%5X4Y8-284.Y&/4Y53%8Y-&29/4Z2/%200%&29-%.0<T 49,0,",+='&+=H+&'E-%3/0%23X/U/X,.%&%:T!D K K K!Q#&=)Q c==#+*,+%094C'+'!;34.X4;'h'+4Y8-282F94i/<T0F-32&-.4 84_-84&U%_-X-9T4.Y8/X,4.-08'e%3&Y1%23.4&%5A-X3%@<-%&%:T\E-%9/X,.%&%:T!@X X M!=>">$&?Q*c?L=+=),曾景海!齐鸿雁!杨建州!等'重金属抗性菌W&<*''=?<%@ +%=?G l@=对银离子的生物吸附@微沉淀成晶作用'环境科学!D K K M!#*"=$&##?c#!)+==,袁红莉!李志建!王能飞!等'一株红酵母的抗镉机制'中国科学`辑地球科学!D K K J!!?"增刊$&#=*c##?+=#,$%&/0i TE'!G%&4.R'W'E-%0%3F9-%.%5,/47T8/94&0' E-%9/X,%&'h3%:'!@X X J!=="!$&#!?c#?)+=!,陈素华!孙铁珩!周启星!等'微生物与重金属间的相互作用及其应用研究'应用生态学报!D K K D!=!"#$&#!*c#>#+=>,E2X,.4.W'6'!V-<<%.06'('!中国科学院微生物研究所译'伯杰氏鉴定手册"第八版$'北京&科学出版社!@X M I+=?,东秀株!蔡妙英'常见细菌系统鉴定手册'北京&科学出版社!D K K@+=H,张汉波!郑月!曾凡!等'几株细菌的重金属抗性水平和吸附量'微生物学通报!D K K J!!#"!$&#>c#*+=Q,段学军!闵航'一株抗镉细菌的分离鉴定及其抗性基因定位的初步研究'环境科学学报!D K K I!#>"=$&=?>c=?L+=L,刘爱民!黄为一'应用红外方法探讨耐镉菌株高积+Y#M的机理'环境科学学报!D K K J!#?"==$&=?)#c=?)H+=*,U2X i/3f'I'!U,%3.9%.+'W'!U40i/3S'!%"&'/C52.:4& 8/94&&%9,-%./-.-03/Z2-3/Y5%3F49,%:/.-X-9T%5T&-:&@ 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耐镉菌株N-17的分离、鉴定及其强化印度芥菜富集土壤镉的潜力
耐镉菌株N-17的分离、鉴定及其强化印度芥菜富集土壤镉的潜力杜东霞;杜宇;许隽;尹红梅;贺月林【摘要】A Cd-resistant strain N-17, with siderophore-producing, nitrogen-fixing and CdCO3-solubilizing capacity, was isolated from paddy soil with Cd bined with the colony morphology, physiological and biochemical characteristics and 16S rDNA sequence analysis, N-17 was identified as Burkholderia sp.A pot experiment was done to investigate the effect of N-17 on phytoremediation of Cd polluted soil by Brassica juncea.It was shown that this strain could significantly increase the content of exchangeable cadmium in contaminated pared with control, the biomass and plant height of Brassica juncea inoculated with N-17 was increased by 9.41% and 20.2%, respectively.The cadmium content in aboveground and root of Brassica juncea inoculated with N-17 was increased by 49% and 67%, respectively.%从镉污染稻田土壤中分离到一株兼具活化碳酸镉、分泌铁载体和固氮能力的耐镉菌株N-17,结合菌体形态、生理生化及16S rDNA分析,初步鉴定其为伯克氏菌属.将其用于强化印度芥菜修复镉污染土壤,盆栽试验结果表明,该菌株能增加污染土壤中可交换态镉的含量,与对照相比,接种该菌后,印度芥菜的生物量提高了9.41%,株高增加了20.2%,地上部和地下部镉含量分别比对照提高了49%和67%.【期刊名称】《浙江农业学报》【年(卷),期】2017(029)005【总页数】6页(P812-817)【关键词】铁载体;固氮;伯克氏菌属;植物修复【作者】杜东霞;杜宇;许隽;尹红梅;贺月林【作者单位】湖南省微生物研究院,湖南长沙 410009;湖南省微生物研究院,湖南长沙 410009;湖南省微生物研究院,湖南长沙 410009;湖南省微生物研究院,湖南长沙 410009;湖南省微生物研究院,湖南长沙 410009【正文语种】中文【中图分类】X172随着我国工业化和城市化进程的加快,环境问题日益突出。
赣南某矿区土壤中抗镉菌株的分离筛选及对镉的吸附特性
NI E J i n — x i a,C HE N Mi n g,C A I Q i n g - y u n,Z HOU Da n
( J i a n g x i K e y L a b o r a t o r y o f Mi n i n g a n d Me t a l l u r g y E n v i r o n m e n t a l P o l l u t i o n C o n t r o l , J i a n g x i U n i v e r s i t y f o
f u n g u s E i s t h e f il a me n t o us g r a m- n e g a t i v e b a c t e r i a a n d t h e f u n g u s M i s t he r o d- s h a p e d g r a m- po s i t i v e b a c t e r i a . Th e mo r p h o l o g y o f t wo f u ng u s i s p r e l i mi n a r i l y i d e n t i ie f d t h r o u g h t h e Gr a m s t a i n i n g . Th e c h a r a c t e r s s u c h a s g r o wi n g c u r v e,o p t i ma l t e mp e r a t u r e a n d p H v a l ue f o r t wo f un g us a r e i nv e s t i g a t e d b y t h e o s c i l l a t o r .T h e b i o s o r pt i o n s or f Cd wi t h t wo f u n g u s a r e me a s u r e d b y En e r g y Di s p e r s i v e S p e c t r o me t e r
耐镉菌株对土壤镉形态及土壤微生物群落结构的影响
镉因移动性大、毒性高、污染面积广被称为“五毒之首”。
矿产资源的不合理开采及废物排放等因素导致我国土壤镉污染严重[1]。
目前,重金属的修复方法主要有化学修复、生物修复和动物修复[2]。
微生物特别是细菌数量多、比表面积大、带电、代谢活动旺盛,在修复被重金属污染的土壤方面具有独特的作用,不仅可以通过吸附和累积重金属降低土壤中重金属的毒性,以此来净化有毒金属污染或回收有经济价值的金属[3-4],而且可以通过其代谢活动及代谢产物促进重金摘要:通过传统的分离方法和室内培养实验,从污染土壤中筛选和分离耐镉菌株并分析耐镉菌株对土壤镉形态及微生物群落结构的影响。
从浙江省富阳市电镀厂污染土壤中分离得到具有强活化作用的耐镉菌株m6,形态学观察和16S rDNA 序列分析可知,m6与Arthrobacter 的16S rDNA 序列具有99%的同源性,其在系统发育地位上属于Bacteria ,Actinobacteria ,Actinobacteridae ,Actinomycetales ,Micrococcineae ,Arthrobacter 。
研究表明耐镉菌株m6可使土壤中水溶态镉增加2倍多,可交换态镉增加16%。
Biolog-ECO 法的结果表明,接种耐镉菌株培养后土壤的AWCD 值提高14%~146%,而且土壤微生物对31种碳源中的糖及衍生物、胺类碳源和多聚物类利用程度增加;磷脂脂肪酸法(PLFA )分析结果表明,与不接种菌株m6相比,接种土壤的脂肪酸总量增加了23.65%,代表真菌的特征脂肪酸(如18:2ω6,9、16:1ω5c 、18:1ω9c )明显增加,但土壤的G -/G +比值与对照相比降低38.6%,而且土壤中代表放线菌的特征脂肪酸(如l0Me 16:0、l0Me 17:0和10Me 18:0)的多样性有所降低。
关键词:土壤;镉形态分级;耐镉菌;磷脂脂肪酸;微生物群落结构中图分类号:X172文献标志码:A 文章编号:1672-2043(2015)09-1693-07doi:10.11654/jaes.2015.09.010耐镉菌株对土壤镉形态及土壤微生物群落结构的影响王京文1,李丹1,柳俊2,侯昌萍2,张奇春2*(1.杭州市植保土肥总站,杭州310020;2.浙江大学环境与资源学院,杭州310058)Effects of Cadmium Tolerant Bacteria on Soil Cadmium Forms and Microbial Community StructureWANG Jing-wen 1,LI Dan 1,LIU Jun 2,HOU Chang-ping 2,ZHANG Qi-chun 2*(1.Plant Protection and Soil-Fertilizer Station of Hangzhou City,Hangzhou 310020,China;2.College of Environmental and Resource Sci -ences,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China )Abstract :Soil pollution with heavy metals is one of the most severe environmental and human health problems.Microbial remediation of heavy metal polluted soils has received increasing interests.Here a cadmium-resistant bacterial strain m6that could activate cadmium was isolated from heavy metal-polluted soils in Fuyang City,Zhejiang Province,and was identified as Arthrobacter by 16S rDNA gene sequence analysis.Then,the effects of the isolated strain on heavy metal solubilization and soil microbial community structure were investigated in a potexperiment.Soil cadmium fractions were also evaluated using modified Tessier sequential extraction method.Inoculation of the isolate m6in -creased the concentration of soluble cadmium by 43.47%and soil exchangeable cadmium by 16%,indicating the ability of the strain to sol -ublize cadmium.After inoculation with the strain,the average well color development (AWCD )values of soil were increased by 14%~146%and the utilization of sugar and derivatives,amines,and polymer were also enhanced.Inoculation of cadmium-tolerant bacterial isolates increased total phospholipid fatty acid (PLFA )by 23.56%,and enhanced the fungal signature PLFAs (18:2ω6,9、16:1ω5c 、and 18:1ω9c )significantly,but reduced the actinomycete PLFAs (l0Me 16:0、l0Me 17:0and 10Me 18:0)significantly,and decreased G -/G +ratio by 38.6%.Keywords :soil;cadmium fractionation;cadmium tolerant bacteria;phospholipid fatty acid (PLFA );microbial community structure 收稿日期:2015-04-07基金项目:杭州市科技局项目(20140533B10);国家自然科学基金青年基金项目(J20140634)作者简介:王京文(1974—),女,高级农艺师,主要从事土壤肥力和土壤污染研究。
镉抗性细菌的筛选及其生物矿化硫化镉去除溶液中的镉离子
徐韶足,张美丽,秦俊梅,等.镉抗性细菌的筛选及其生物矿化硫化镉去除溶液中的镉离子[J].农业环境科学学报,2021,40(6):1289-1296.XU Shao-zu,ZHANG Mei-li,QIN Jun-mei ,et al.Screening of Cd (Ⅱ)-resistant bacteria and its biomineralization of cadmium sulfide to remove cadmium ions in solution[J].Journal of Agro-Environment Science ,2021,40(6):1289-1296.开放科学OSID镉抗性细菌的筛选及其生物矿化硫化镉去除溶液中的镉离子徐韶足,张美丽,秦俊梅,曹晓霞,刘奋武*(山西农业大学资源环境学院,山西太谷030801)Screening of Cd (Ⅱ)-resistant bacteria and its biomineralization of cadmium sulfide to remove cadmium ionsin solutionXU Shao-zu,ZHANG Mei-li,QIN Jun-mei ,CAO Xiao-xia,LIU Fen-wu *(College of Resources and Environment,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China )Abstract :Cadmium in heavy metal-polluted water has attracted widespread attention because of its high toxicity.Biomineralization is the transformation of toxic heavy metals into incompatible and less harmful compounds through microbial metabolism processes;it has become a research hotspot in the field of environmental pollution prevention and control.In this study,a cadmium-resistant bacterium,N1905,was isolated from heavy metal-contaminated soil and identified as Enterobacter ludwigii N1905based on 16S rRNA sequence analysis.Results showed that strain N1905was tolerant to many heavy metal types.The minimum inhibitory concentration (MIC )of Cd (Ⅱ)in an LB liquid medium was 8mmol ·L -1,and the normal growth of strain N1905was significantly inhibited under high concentrations of Cd (Ⅱ).Simultaneously,it was found that bacteria N1905could produce hydrogen sulfide with L-cysteine as the specific substrate.In the co-culture of strain N1905with 1mmol·L -1cadmium nitrate and 2mmol·L -1L-cysteine,Cd (Ⅱ)ions in aqueous solution were approximately收稿日期:2021-02-19录用日期:2021-04-19作者简介:徐韶足(1990—),男,山西运城人,博士,讲师,从事环境重金属生物修复研究。
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刘玉玲 员,圆,铁柏清 员,圆*,李园星露 员,圆,魏祥东 员,圆,彭 鸥 员,圆,叶长城 员,圆,刘孝利 员,圆,孙 健 3
(1.湖南农业大学资源环境学院,长沙 410128;2.湖南省重金属污染耕地安全高效利用工程研究中心,长沙 410013;3.广东工业 大学环境科学与工程学院,广州 510006)
摘 要:通过传统的分离方法和室内培养实验,从 Cd 污染土壤中筛选和分离出一株对 Cd2+吸附率高的菌株 B9,并分析 B9 对土壤 Cd 形态的影响,探究其在 Cd 污染土壤修复中应用的可行性。16S rRNA 序列分析结果表明,B9 与食酸代尔福特菌(Delftia acidovorans,登录号 NC010002)的 16S rRNA 序列具有 99%的同源性,结合形态和生理生化指标,将其鉴定为代尔福特菌。研究结果 表明,B9 在 pH=8、温度为 35 益、培养时间为 48 h 时,对 Cd2+的吸附效果最好,且 Cd2+浓度低于 10 mg·L-1 时,吸附率均在 60% 以上。 接种 B9 可促进污染土壤中的 Cd 从弱酸可溶态向可还原态和残渣态转化。添加 3 mL(接种量为 1.44伊1011 cfus)和 10 mL(接种量为 4.8伊1011 cfus)B9 菌悬液处理能使弱酸可溶态 Cd 含量分别减少 22.17%和 25.06%,可还原态 Cd 含量分别增加 9.66%和 12.17%,对 可氧化态 Cd 含量无明显影响,残渣态 Cd2+含量分别增加 13.55%和 13.61%。研究结果可为 Cd 污染土壤微生物修复方法及菌株 B9 的实际应用提供数据参考与理论支持。 关键词:食酸戴尔福特菌;镉;吸附率;形态 中图分类号:S154 文献标志码:A 文章编号:1672-2043(2018)02-0250-09 doi:10.11654/jaes.2017-0966
等[6]研究发现硫酸盐还原菌对 Cd 的生物吸附去除率 的土壤临界值) 相比,Pb、Zn、Cu、Cd 的含量分别为国
达到 77%。晋银佳等[7]证实荧光假单胞菌菌体代谢能 家 土 壤 环 境 质 量 三 级 标 准 的 2.71、10.06、15.61、
够产生铁载体,铁载体能够与 Cd2+络合,使得油麦菜 对 Cd 的吸收减少,其中采用砂基方式培养的油麦菜
广被称为“五毒之首”[1]。21 世纪以来,随着工业飞速 研究通过从矿区镉污染土壤中筛选分离的耐 Cd 细
发展,矿产累年采冶,导致农田 Cd 污染日趋严重[2]。我 国受 Cd 污染地区已涉及 11 个省(市)的 25 个地区[3]。
菌,探究目标菌株对土壤中 Cd 形态分布的影响,以 期为重金属污染土壤微生物修复提供理论依据和数
的去除能力上,如 Zhang 等[9]、梁泉峰[10]、Xiao 等[11]研 究发现 Delftia 能够高效降解苯胺并分析了其降解的 相关基因和降解途径。Gonz佗lez 等[12]发现 Delftia sp.能 降解 2,4-D,在 2,4-D 初始浓度为 100 mg·L-1 时,降 解率达到 99.9%。叶杰旭等[13]发现 Delftia 能以氯苯为 唯一碳源和能源,并且能够降解氯苯。对于 Delftia 修 复重金属污染土壤的研究较少,Prakash 等[14]报道了 D.tsuruhatensis AR-7 可以通过胞内积累或细胞膜吸附 将 Se4+ 转化为 Se0,Caravaglia 等[15]、Morel 等[16]和Ubalde 等[17]报道了 C(r 遇)抗性菌 D. acidovorans AR 和 Delf原 tia sp. JD2 对 C(r 遇)的生物转化,其可将 C(r 遇)还原 成毒性较低的 C(r 芋)。目前还没有 Delftia 对于 Cd 污 染土壤修复方面的报道。
目前对受重金属污染的土壤修复,主要采用的技术方 法有化学修复、物理修复、生物修复和微生物修复[4]。 微生物作为土壤中的活性胶体,具有比表面积大、带 电荷、代谢活动旺盛、种类繁多、数量大等特点,有的
据支持。
1 材料与方法
1.1 供试土壤
土壤微生物不仅参与土壤中污染物的循环过程,还可
供试土壤采自湖南省株洲市霞湾地区某冶炼厂
园苑);T澡藻 晕葬贼蚤燥灶葬造 晕葬贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻 云燥怎灶凿葬贼蚤燥灶 燥枣 悦澡蚤灶葬(源员圆园员缘员员)
第203128卷年第2 月1 期 刘玉玲,等:耐镉细菌的分离及其对土壤中镉的形态影响
251
重金属镉(Cd)因移动性大、毒性高、污染面积较 目前,关于微生物-土壤重金属形态的研究较少,本
Isolation of a Cd-resistant bacterium and its effect on the speciation of Cd in soil
LIU Yu-ling1,2, TIE Bai-qing1,2*, LI Yuan-xing-lu1,2, WEI Xiang-dong1,2, PENG Ou1,2, YE Chang-cheng1,2, LIU Xiao-li1,2, SUN Jian3 (1.College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2.Engineering Research Center of Effi原 cient Utilization of Heavy Metal Polluted Crop-land, Hunan Province, Changsha 410013, China; 3.School of Environmental Science and En原 gineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China) Abstract:Contamination of heavy metals has been increasing in recent years due to industrial activity. Consequently, microbial remediation of heavy metal-polluted soils has received increasing interest. A bacterial strain, B9, with high cadmium adsorption capacity was isolated from cadmium-polluted soils through a conventional method of bacterial isolation and cultivation, and the effects of the strain on soil Cd speciation were investigated by a pot experiment to evaluate the feasibility of using B9 in Cd bioremediation. The results of 16S rRNA gene sequence analysis showed that B9 was 99% homologous to Delftia acidovorans, and was identified as Delftia sp. by morphological and bio原 chemical analysis. It was found that the highest adsorption efficiency for Cd2+ was achieved at pH 8, 35 益, and 48 h of incubation time. In these conditions, more than 60% of the Cd2+ could be adsorbed from a concentration below 10 mg·L-1. B9 could facilitate Cd transformation from weak acid-soluble to reducible and residual phases in soil. The addition of 3 mL and 10 mL bacterial suspensions into the soil resulted in 22.17% and 25.06% decreases in the content of weak acid-soluble Cd, 9.66% and 12.17% increases in the content of reduced Cd, and 13.55% and 13.61% increases in the content of residual Cd, respectively, whereas the content of oxidized Cd did not significantly change. The results provide convincing evidence for the potential application of the B9 strain for bioremediation of Cd-contaminated soil. Keywords:Delftia acidovorans; Cd; adsorption rate; speciation
收稿日期:圆园17-07-10 录用日期:圆园17原11原06 作者简介:刘玉玲(1992—),女,山东泰安人,硕士研究生,从事环境重金属污染治理与修复。E-mail:2227283058@ * 通信作者:铁柏清 E-mail:tiebq@ 基金项目:国家科技支撑计划课题(2015BAD05B02-07);国家自然科学基金项目(41201511) Project supported:栽澡藻 晕葬贼蚤燥灶葬造 运藻赠 栽藻糟澡灶燥造燥早赠 砸藻泽藻葬则糟澡 葬灶凿 阅藻增藻造燥责皂藻灶贼 孕则燥早则葬皂 燥枣 贼澡藻 酝蚤灶蚤泽贼则赠 燥枣 杂糟蚤藻灶糟藻 葬灶凿 栽藻糟澡灶燥造燥早赠 燥枣 悦澡蚤灶葬(圆园员缘月粤阅园缘月园圆原