Shewanella oneidensis MR-1对硫化汞的生物利用性研究

摘要

汞作为一种特殊的重金属物质,因易造成全球性污染而日益受到人们的关注。自然界中硫化汞具有极低的溶解性,却广泛存在于矿石、沉积物以及土壤中,而任何形式的汞都能在微生物的作用下转化为甲基汞。汞甲基化微生物多以硫酸盐还原菌的研究为主,在铁还原菌ShewanellaoneidensisMR-1作用下的研究相对较少,并且硫化汞在铁还原菌的作用下是否会对环境造成汞污染却很少有人探讨。在实验室模拟条件下,研究了铁还原菌ShewanellaoneidensisMR-1在不同影响因素下对固态硫化汞的生物溶解及生物甲基化作用。研究结果为自然水体生态系统中铁还原菌ShewanellaoneidensisMR-1对固态硫化汞的溶解及甲基化过程提供了直接证据,以及证明了固态硫化汞也是环境汞污染的主要来源之一。主要的研究内容和结果如下:
　　1.通过微生物纯培养实验,铁还原菌ShewanellaoneidensisMR-1对硫化物的浓度具有一定的耐受极限,当硫化物浓度超过3.4mg?L-1时即无法生存。但S.oneidensisMR-1在小于3mg?L-1硫化物溶液中能够生长,但生长受到一定程度的抑制,主要表现在菌株生长曲线迟缓期的延长,而对于对数生长期的时长没有明显影响。
　　2.当铁还原菌S.oneidensisMR-1不存在时,考察了不同影响因素对固态硫化汞溶解量的影响。结果表明:在不同的影响因素下,固态硫化汞的溶解量会稍有增加,但最大浓度不超过30μg?L-1。其中,硫化汞的溶解量会随着硫化钠浓度的增大而增加,并且中碱性比酸性和弱酸性的环境更有利于硫化汞的溶解;当腐殖酸浓度增大时,硫化汞的溶解量也会随之增加,但不同浓度的半胱氨酸对硫化汞的溶解量基本上没有影响。
　　3.考察了铁还原菌S.oneidensisMR-1在不同的影响因素下,如不同浓度硫化钠、腐殖酸、半胱氨酸、不同pH值对硫化汞溶解量的影响。结果表明:固态硫化汞的溶解量会随着硫化钠浓度和腐殖酸浓度的增加而增大,弱酸性比酸性及中碱性的环境更有利于硫化汞的溶解,但半胱氨酸的浓度对硫化汞的溶解影响较小。另外,从溶解量来看,铁还原菌S.oneidensisMR-1的存在大大促进了固态硫化汞的溶解。
　　4.研究发现铁还原菌S.oneidensisMR-1在生长过程中能够同时将溶解态的硫化汞转化为甲基汞。结果表明:当温度30℃,硫化汞1mg,pH6.0,硫化钠浓度为1mg?L-1,总体积为20mL时,S.oneidensisMR-1对硫化汞的甲基化率达到30％;当其他条件相同,腐殖酸浓度为5mg?L-1时,S.oneidensisMR-1对固态硫化汞的生物甲基化率最大值为10.55%;当加入300mg?L-1半胱氨酸时能够使生物甲基化率提高为19.16%。
　　5.考察了铁还原菌S.oneidensisMR-1在不同影响因素下对固态硫化汞生物甲基化的影响。结果表明:铁还原菌S.oneidensisMR-1在适宜的硫化钠浓度下,能够迅速对硫化汞进行甲基化,但硫化钠浓度范围在2mg?L-1~3.0mg?L-1时则会产生抑制作用,且弱酸性比酸性及中碱性的环境更有利于硫化汞的生物甲基化;当腐殖酸浓度范围在1mg?L-1~5mg?L-1时,固态硫化汞的生物甲基化量随腐殖酸浓度的增加而增大,5mg?L-1~10mg?L-1时,S.oneidensisMR-1生物甲基化率则受到抑制作用;不同浓度的半胱氨酸能增加S.oneidensisMR-1对固态硫化汞的生物甲基化生成量,加速反应进程。

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文献综述

一、汞的生物甲基化研究进展

二、铁呼吸及希瓦氏菌菌群

1.引言

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 菌株的耐硫性及耐硫水平试验

2.3 S. oneidensis MR-1对硫化汞生物溶解的影响因素研究试验

2.4 S. oneidensis MR-1对硫化汞生物甲基化的影响因素研究试验

3.结果与分析

3.1菌株的耐硫性及耐硫水平研究

3.2 S. oneidensis MR-1对硫化汞溶解的影响因素研究

3.3 S. oneidensis MR-1对硫化汞生物溶解影响因素研究

3.4 S. oneidensis MR-1对硫化汞生物甲基化的影响因素研究

4 讨论

5 结论

参考文献

致谢

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