生物表面活性剂及其在沉积物重金属污染修复中的应用研究

摘要

生物表面活性剂(Biosurfactant)是由微生物产生的具有高表面活性的生物分子.相对于化学合成的表面活性剂,生物表面活性剂对生态系统的毒性较低,且可生物降解.目前,虽然对微生物产生生物表面活性剂已经有较多的研究,但是这些研究都是通过筛选得到生物表面活性剂生产菌,进而对其各种性质进行研究,而针对已鉴定出的各种微生物进行生物表面活性剂生产能力的研究,以及研究它们产生生物表面活性剂能力差异的根本原因却未见报道.该文通过对从中国典型培养物保藏中心(CCTCC)购得的4株铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和2株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的研究发现,它们产生生物表面活性剂的能力有很大的差异,其中有2株铜绿假单胞菌和1株枯草芽孢杆菌具有生物表面活性剂的生产能力.实验通过正交实验等方法对微生物生长的碳源、氮源以及生长因子等因素进行了研究,确定了两种细菌生产生物表面活性剂的最佳条件,并对制得的生物表面活性剂进行了鉴定,因此该实验在方法上具有一定的创新性.目前,沉积物的重金属污染已经引起了国内外学者的重视,有关河流沉积物重金属污染的生态风险研究、沉积物中有机质含量和重金属污染的相关性、沉积物中重金属的释放规律等研究已经成为一个研究热点,但有关沉积物重金属污染的修复的研究在国内还未见有报道,在国际上也是一个新的研究领域.有关对沉积物中重金属去除的研究仅有Mulligan C N等人的少量报道.该文通过铜绿假单胞菌产生的鼠李糖脂生物表面活性剂对沉积物中重金属的去除作用的研究表明,鼠李糖脂对沉积物中的Cd、Pb有明显的去除作用,在鼠李糖脂溶液的pH值为10.0的条件下对重金属的去除效率最好,而且当鼠李糖脂在沉积物上的吸附达到饱和时去除效率达到最大;通过连续萃取对提取前和提取后的沉积物样品中重金属的形态进行了分析,发现鼠李糖脂对重金属的去除效率和重金属的形态有关,对可交换态的去除效率最大,在碱性条件下对有机结合态也有较好的去除效率;通过4次连续的提取,使Cd和Pb的去除效率分别达到80.1%和36.5%;沉积物中重金属是通过和鼠李糖脂生物表面活性剂的胶术结合而得到去除的,当胶术破坏后,鼠李糖脂不再具有和重金属结合的能力.

目录

文摘

英文文摘

湖南大学学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书

第1章绪论

1.1生物表面活性剂的研究进展

1.1.1生物表面活性剂的合成及其生产菌

1.1.2生物表面活性剂的提取及纯化

1.1.3生物表面活性剂的结构表征

1.1.4生物表面活性剂的应用

1.2沉积物、土壤重金属污染修复的研究进展

1.2.1土壤的重金属污染及其治理方法

1.2.2沉积物的重金属污染

1.2.3生物表面活性剂在去除重金属中的应用研究

第2章铜绿假单胞菌产鼠李糖脂的研究

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验材料与仪器

2.2.2实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1培养条件优化实验结果

2.3.2磷酸盐对鼠李糖脂产生的影响

2.3.3氮源对鼠李糖脂产生的影响

2.3.4金属离子对鼠李糖脂产生的影响

2.3.5鼠李糖标准曲线及鼠李糖脂浓度的测定

2.3.6鼠李糖脂的提取及其表面活性

2.3.7鼠李糖脂产生的特点

2.3.8油性物质对鼠李糖脂产生的诱导作用

2.4小结

第3章鼠李糖脂的纯化及鉴定

3.1鼠李糖脂的纯化

3.1.1层析法及其基本原理

3.1.2实验方法

3.1.3结果与讨论

3.2鼠李糖脂的鉴定

3.2.1高效液相色谱-质谱联用

3.2.2实验方法

3.2.3结果与讨论

3.3小结

第4章枯草芽孢杆菌产莎梵亭的研究

4.1前言

4.2枯草芽孢杆菌产莎梵亭的研究

4.2.1菌种

4.2.2氮源种类的确定

4.2.3碳源种类的确定

4.2.4 Fe2+对莎梵亭产量的影响

4.3莎梵亭的定性鉴定

4.3.1莎梵亭的提取

4.3.2莎梵亭的薄层色谱法鉴定

4.4小结

第5章鼠李糖脂对沉积物中重金属去除作用的研究

5.1前言

5.2实验部分

5.2.1实验材料与仪器

5.2.2沉积物样品的制备

5.2.3沉积物样品性质参数测定

5.2.4鼠李糖脂的制备

5.2.5鼠李糖脂浓度的测定

5.2.6沉积物中重金属的提取

5.2.7沉积物中重金属的形态分析

5.2.8沉积物对鼠李糖脂的吸附

5.2.9鼠李糖脂与重金属的结合状态

5.3结果与讨论

5.3.1 pH值对去除效率的影响

5.3.2鼠李糖脂对重金属各种形态的去除作用

5.3.3鼠李糖脂在沉积物上的吸附和重金属的解吸

5.3.4提取次数对去除效果的影响

5.3.5鼠李糖脂和重金属的结合状态

5.4小结

结论

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文及申请的专利目录