耐铅微生物与景观植物协同修复铅污染土壤研究

发布时间：2020-03-19 18:03

【摘要】：随着我国经济的快速发展,土壤铅污染日益突出,直接影响农业生产和食品安全。目前,采用微生物联合植物修复铅污染土壤日益受到学术界的重视,微生物的代谢活动和其代谢产物可以改变根系土壤铅的土壤生物有效性,从而有利于植物对重金属的吸收。现有的研究主要集中在大型草本植物和灌木植物与微生物的联合修复,本文采用本地景观盆栽植物与本地常见微生物联合修复铅污染土壤,为重金属修复领域提供技术支撑与积累。本文从污泥中筛选分离出两株耐性菌株J1和J2,对其进行了形态观察、生理生化鉴定和16SrDNA序列分析,并分析菌株吸附特性及对其吸附机理研究。从景观植物中选育出袖珍椰子与凤尾蕨两种优势植物,对两种植物进行耐性生理研究及铅积累特性研究。采用盆栽试验,研究了微生物对铅胁迫下植物铅积累效果的影响,并探讨了微生物对植物修复土壤铅的生理生化的影响,旨在探明微生物强化植物修复的效果和揭示其强化机理。主要的研究结果如下:1、从剩余污泥中筛选出对Pb~(2+)具有高耐受性的J1菌株,J1菌株在铅浓度为200mg/L时吸附率达到81.25%,革兰氏染色呈阴性,单菌落呈红色,菌落呈粘稠状特征,具有鞭毛、无荚膜,无芽胞具。J1菌株生理生化鉴定结果是:葡萄糖发酵实验、乳糖发酵实验、蔗糖发酵实验、乙酰甲基甲醇(V.P)实验、明胶液化实验、过氧化氢酶实验、七叶灵水解实验为阳性;甲基红(M.R)、纤维素分解实验、乙醇氧化实验、淀粉水解试验、尿素水解实验为阴性。结合形态观察、生理生化实验及16SrDNA序列分析,J1菌株属于沙雷氏菌属(Serratia marcescens)。2、从剩余污泥中筛选出对Pb~(2+)具有高耐受性的J2菌株,J2菌株在铅浓度为200mg/L时吸附率达到73.48%,革兰氏染色呈阴性,单菌落呈黄色,菌落呈呈圆形隆起,不透明,边缘整齐,有粘性,极生鞭毛。J1菌株生理生化鉴定结果是:蔗糖发酵实验、甲基红(M.R)、乙酰甲基甲醇(V.P)实验、明胶液化实验、过氧化氢酶实验、淀粉水解试验、七叶灵水解实验为阳性;葡萄糖发酵实验、乳糖发酵实验、、纤维素分解实验、乙醇氧化实验、尿素水解实验为阴性。结合形态观察、生理生化实验及16SrDNA序列分析,J1菌株属于寡养单胞菌属(Stenotrophomonas pavanii)。3、测定两株菌株的生长曲线,J1菌株在0~24h是其生长调整期、24~36h是其生长对数期、36~56h是其生长稳定期、56h之后其进入衰亡期,在36h其生长最旺盛,72h之后,对铅吸附效果最好,达到89.6%;J2菌株,在0~5h是其生长调整期、5~36h是其生长对数期、36~60h是其生长稳定期、60h之后其进入衰亡期,在56h其生长最旺盛,96h之后,对铅吸附效果最好,达到76%。4、通过对J1菌株、J2菌株吸附Pb~(2+)的影响因素进行研究,结果表明两株菌株吸附Pb~(2+)的最佳条件为:pH分别为7.0和9.0;温度为30℃和25℃;接种量均为5ml;震荡培养优于静置培养,培养基无机盐种类均为NaCl;培养基种类为牛肉膏蛋白胨培养基和查氏培养基。通过扫描电镜结果及结合生长曲线分析,J1菌株吸附机理为表面吸附,J2菌株吸附机理为表面吸附与胞内富集两种形式。5、从供试景观植物中选育出袖珍椰子与凤尾蕨两种重金属超积累植物。袖珍椰子在培养60d后,土壤Pb~(2+)浓度为1500mg/L、2000mg/L时富集系数分别达到3.283和3.273;凤尾蕨在培养30d~90d,土壤Pb~(2+)浓度为200~400mg/L时富集系数在4.511~10.819之间。两种植物富集系数均远大于1,因此具有良好的超富集效果。6、在铅胁迫下,沙雷氏菌和寡养单胞菌能有效提高植物吸附Pb~(2+)的能力和修复效率,其主要原因为:1.土壤接入菌株后提高植物的抗氧化酶活性,进而缓解了Pb胁迫的毒害作用,增强了植物对Pb的耐受性。2.土壤接入菌株后一定程度上提高了植物根系土壤酶酶活。3.接菌后,促进植物根系土壤中生物多样性,使得生物有效性Pb的含量增加。
【图文】：

硕士学位论文 第二章 耐性菌株的。如下图所示。选出优势菌株 5 号和 6 号菌，分别重新命在铅浓度为 200mg/L 时吸附率达到 81.25%，J2 菌株吸附率达到 73.48%

-18-图 2.2 不同初始铅浓度下分离菌株铅吸附率状况形态特征 菌落形态特征如下表下图所示。表 2.7 J1 与 J2 菌株形态特征菌株 菌株形态特征 菌落形态特征J1 菌株 红色，具有鞭毛、无荚膜，，无芽胞 具有粘稠状特征J2 菌株 黄色、圆形、隆起、极生鞭毛 边缘整齐、有粘性
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53

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本文编号：2590517