丝状真菌去除水体/底泥中重金属Cd的研究

摘要

重金属及其化合物被广泛用于工农业生产和生活中，若未经严格处理后直接排放进入环境，不但危害工农业的正常进行，而且经一系列食物链传递过程，最终危害人体健康。重金属主要在环境的水体和土壤中积累，而水体和土壤与人类的生产和生活息息相关，因此，高效降低或消除重金属的毒性作用十分重要。丝状真菌是环境中广泛存在的一类微生物，对重金属有较强的吸附去除效果，因而采用丝状真菌为代表的微生物修复环境中重金属具有十分广阔的发展前景。
　　本文选择两种常见的丝状真菌，烟曲霉和黑曲霉，分别模拟了液态摇瓶培养对水体Cd的去除和半固态培养对土壤重金属Cd的去除，以期了解丝状真菌中烟曲霉对水体和土壤中Cd的去除效果。而后将两菌种用于湘江底泥的修复，进一步探究半固态培养条件下丝状真菌对实际土壤环境中Cd的去除效果。
　　液态摇瓶培养实验结果表明，烟曲霉可以去除培养液中约50％的Cd，且在Cd浓度为50 mg/L时去除效果最好，达到55.5%。实验中去除体系中Cd的较优条件为温度30℃， pH5.0，加液量120 mL，转速100 r/min，接种量0.4 mL（1.0×107 CFU/mL）。GSH在烟曲霉活性生长状态下对Cd的去除发挥着重要作用，GSH含量的增加与Cd的去除呈正相关。GSH解毒是由GPx和GR将胞内过多氧化性物质氧化分解或者与Cd结合成螯合物排出体外来实现。烟曲霉去除外源 Cd的实验结果表明，随着 Cd浓度的增加，菌体去除Cd的绝对重量呈现增加趋势，但是去除率逐渐减少。其中当Cd浓度为10 mg/kg时，烟曲霉对土壤Cd的去除率可达31%。在培养过程中生物量干重随着培养时间和Cd浓度的增加呈下降的趋势，并且最大下降幅度为64%，最适pH为5.6-6.0。培养体系中Cd的形态主要为弱酸溶解态和可还原态，培养前后可氧化态基本保持不变。丝状真菌去除湘江底泥Cd的实验结果表明，烟曲霉胞内富集Cd量最大比黑曲霉多75%；通过对比两种真菌胞外吸附量和胞内富集 Cd含量发现，烟曲霉去除底泥中 Cd的含量明显较黑曲霉高。培养过程中生物量干重随着培养时间和Cd浓度的增加呈下降的趋势，并且最大下降幅度为64%，最适pH为4.8-6.0，GSH含量逐渐下降，最大下降量为7.539μmol/g。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 重金属概述

1.2 重金属镉污染概述

1.3 重金属Cd的处理方法

1.4 丝状真菌概述及耐性机制

1.5 本研究的目的和主要内容

第2章 液态培养条件下烟曲霉去除Cd的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 半固态培养条件下烟曲霉去除土壤中镉

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与分析

3.4 本章小结

第4章 丝状真菌去除湘江底泥重金属Cd的研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与分析

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢