耐镉细菌耦合小麦秸秆固定水中Cd2+的效果及机制研究

2024-05-26 环境科学学报80 1.43M 0

  微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbial induced carbonate precipitation, MICP)技术是利用产脲酶细菌的代谢活动实现重金属固定的一种绿色、环保的修复技术.然而,重金属的毒性及贫瘠的生长环境往往导致细菌生长受到抑制,降低其修复效率.为提高重金属固定效果,本研究从某工厂附近土壤中筛选出一株耐镉(Cadmium,Cd)性产脲酶菌株,利用16S rRNA测序以鉴定菌种,随后采用细菌培养试验分析细菌的生长特性和其产脲酶特征,测试菌株对不同pH、Cd2+浓度的耐受性能.最后,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段分析细菌耦合小麦秸秆协同固定Cd2+的机理.结果表明:筛选出的耐Cd性产脲酶菌株D-1为大肠杆菌(Escherichia coli).菌株繁殖能力强、代谢旺盛,培养60 h后具有较高的脲酶活性(43.85 mg·min-1),且脲酶活性和菌液pH值呈显著正相关关系(R2=0.79).在pH为6~9条件下,菌株D-1生长状况受pH变化的影响较小;且在Cd2+浓度为200 mg·L-1时仍能够继续生长,表现出高耐Cd性.连续培养实验发现,细菌耦合小麦秸秆7 d内对50 mg·L-1 Cd2+的去除率高达97.34%;且脲酶活性为147.55 mg·min-1,表明培养7 d后细菌活性仍较强.SEM、XRD和FTIR结果显示,菌体表面氨基、羟基、羧基等官能团发生变化,二者协同诱导生成文石型碳酸钙晶体和菱镉矿,进而实现Cd2+的高效、稳定固化.本文为Cd的高效去除提供了一种新方法.



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