论文部分内容阅读
铬(Cr)是工业活动中最常用的一种重金属,主要用于电镀、木材防腐、染料、皮革制作、合金制造。铬的生物毒性极强,近年来,遭受铬污染的农田土壤面积逐年扩大。传统的铬污染修复方法处理所需费用较高,经常给环境带来二次污染。而微生物修复方法具有安全,费用低廉等优点,是一种经济、绿色的方法。本研究利用从某铬盐厂活性污泥中分离的一株的六价铬还原菌株Cr4-1,经鉴定为蜡样芽孢杆菌,对六价铬污染土壤进行修复,探讨了碳氮源、初始六价铬浓度、温度三种因素对六价铬还原的影响,获得其在土壤中的最适还原条件,并对蜡样芽孢杆菌对六价铬污染土壤的微生态影响进行了评价,为其应用于原位生物修复提供科学依据。第一部分蜡样芽孢杆菌Cr4-1对铬污染土壤的还原效果研究目的:对蜡样芽孢杆菌Cr4-1对土壤中六价铬[Cr(VI)]的还原效果进行探讨,获得其在土壤中的最适还原条件。方法:建立三组土壤微宇宙,研究蜡样芽孢杆菌在不同碳氮源添加量、初始Cr(VI)浓度、温度下对土壤六价铬的还原效果,分析不同初始Cr(VI)浓度下六价铬的还原数据,获得其动力学方程。结果:向初始Cr(VI)浓度为120mg/kg的污染土壤中添加碳、氮源后,发现蜡样芽孢杆菌Cr4-1还原Cr(VI)的速率加快。蜡样芽孢杆菌能够修复初始Cr(VI)浓度为60、120、240mg/kg的污染土壤,经过20天的修复,土壤Cr(VI)的还原率达到95%以上,随着初始Cr(VI)浓度的增加,还原反应的半衰期延长;在20℃、25℃、30℃条件下,还原菌Cr4-1均能较好的还原土壤中的Cr(VI),对Cr(VI)的还原效率随着环境温度的升高而提高,当温度为30℃时,Cr(VI)的还原率达到最高,还原20d后,土壤Cr(VI)的还原率达到了97.1%。一级反应动力学模型能较好地描述Cr(VI)在土壤中的生物还原过程。结论:蜡样芽孢杆菌Cr4-1对土壤中的Cr(VI)具有良好的还原效果,碳、氮源能够促进Cr(VI)的还原;环境温度达到30℃时,Cr(VI)的还原效率达到最优。第二部分蜡样芽孢杆菌Cr4-1对铬污染土壤微生态的影响目的:研究蜡样芽孢杆菌Cr4-1对铬污染土壤微生态的影响方法:使用土壤微宇宙模拟生态系统,向六价铬污染土壤中添加蜡样芽孢杆菌Cr4-1,并以未添加蜡样芽孢杆菌Cr4-1的污染土壤作为对照,分别采集修复第0d、5d、10d、15d、20d的土壤作为高通量测序样品,并同时采集无污染土壤样品进行高通量测序,与上述样品一起进行OTU分析,alpha多样性分析、Metastats分析结果:无污染土壤中细菌群落多样性较污染组和污染修复组丰富。修复组土壤与污染组土壤第20d丰度差异性比较,在属水平上仅有9个属的细菌丰度存在差异,差异具有统计学意义,P<0.05,占所有菌属的4.07%。修复组土壤第0d与第20d在属水平上有72个属的细菌丰度发生变化,差异有统计学意义,P<0.05,占所有菌属的32.58%。结论:铬污染土壤可导致土壤微生物的种群和丰度下降,应用蜡样芽孢杆菌修复铬污染土壤对土壤微生物种群和丰度的影响较小。