海洋沉积物中异化铁还原细菌还原重金属Cr(Ⅵ)研究

利用异化铁还原细菌处理Cr(Ⅵ)是重金属污染修复领域的一个新兴研究方向。本文以海洋沉积物中异化铁还原混合菌群为研究对象,分析铁还原细菌异化铁还原性质对重金属Cr(Ⅵ)还原效率的影响。菌群异化铁还原性质的实验结果表明,以柠檬酸铁和氢氧化铁为不同电子受体时,菌群异化铁还原的效率存在差异,培养体系累积Fe(II)浓度分别为85.08±5.85 mg/L和32.55±4.78 mg/L。电子受体对混合菌群组成的影响主要表现在,以柠檬酸铁和氢氧化铁为电子受体时,混合菌群多样性Shannon指数分别是4.615和4.158,较对照组高(Shannon指数3.735)。异化还原Fe(Ⅲ)培养体系中,细菌种群的优势菌属是Clostridium,属于梭菌目Clostridiales,表明梭菌是参与Fe(Ⅲ)还原的主要优势菌。菌群异化铁还原性质对Cr(Ⅵ)还原效率影响的实验结果表明,柠檬酸铁为电子受体,细菌在Fe(Ⅲ)浓度为1 120 mg/L时异化铁还原效率高,并且还原Cr(Ⅵ)达100%。氢氧化铁为电子受体, Fe(Ⅲ)浓度1 680 mg/L时,异化铁还原Cr(Ⅵ)效率高(72%),是对照组4倍。研究结果为进一步应用微生物治理重金属Cr(Ⅵ)污染提供理论依据。     

海洋沉积物中一株铁还原细菌分离及Fe(Ⅲ)还原性质

以渤海(塘沽海域)沉积物为材料,富集异化铁还原混合菌群。采用三层平板方法,从混合菌群中纯化出一株异化铁还原细菌KB52。通过形态观察和16S r RNA基因序列分析,菌株命名为Klebsiella sp.KB52(Gene Bank号KM233642)。在葡萄糖为电子供体,Fe(OH)_3为电子受体条件下厌氧培养菌株KB52,其细胞生长和Fe(Ⅲ)还原具有明显耦合关系。碳源分别设置为葡萄糖、乳酸钠、丙酮酸钠、乙酸钠、甲酸钠和丙酸钠,在海水培养条件下菌株KB52以丙酮酸钠为碳源时,菌株培养液累积Fe(Ⅱ)浓度最高,为4.41 mmol/L±0.59 mmol/L。菌株KB52在设定NaCl浓度范围内,都能够生长并具有铁还原性质,菌株表现出较强的耐盐性。NaCl质量浓度为4 g/L时,菌株KB52还原Fe(Ⅲ)效率最高,Fe(Ⅱ)达到4.95 mmol/L±0.72 mmol/L。铁还原细菌KB52在淡水和海水条件下能够生长并具有铁还原性质,可用于近海沉积物中微生物介导异化Fe(Ⅲ)还原过程,进一步应用于治理海洋环境污染。     

东南太平洋热液区硫化物样品富集培养物中Fe3＋还原细菌的多样性分析

采集了东南太平洋热液区DYl15-20V一$35一TVGl7站位的沉积物硫化物样品,其含有76．717％（m／m）强还原性的磁性良好的黄铁矿．以乳酸钠为电子供体,不溶性的氢氧化铁为电子受体,对该样品进行Fe¨还原细菌的定向富集培养．通过构建该茵群的16SrDNA基因文库,随机挑选82个阳性克隆子进行群落结构多样性分析．研究结果表明：82个克隆代表的6种基因型分别属于4个主要类群,其中ε一变形杆菌占有绝对优势,达到55．2％．此外其还包括厚壁菌门、β一变形杆菌和仅．变形杆菌,克隆子比例依次为27．6％、10．3％、6．9％．在富集产物中还原氢氧化铁的功能菌群主要是具有硫还原作用的ε一变形菌中的硫还原菌．     

深海嗜热异化铁还原菌Caloranaerobacter ferrireducens DY22619T对不同铁氧化物的铁还原特性

异化铁还原微生物在铁元素的地球化学循环中具有重要意义。深海热液活动是大洋铁元素的重要来源,目前深海热液环境中铁代谢相关微生物研究很少。本文对一株分离自深海热液区的嗜热异化铁还原菌新种Caloranaerobacter ferrireducens DY22619T的铁还原特性进行分析,比较了该菌对无定形羟基氧化铁、无定形铁氧化物和针铁矿3种不同铁氧化物的铁还原速率;并利用透射电镜对矿化产物进行矿物形貌、组成元素和晶型的分析。研究发现该菌生长在指数期至稳定期时,铁还原速率最快,其中对无定形羟基氧化铁和无定形铁氧化物的还原速率较高,达2.82 μmol/h和2.15 μmol/h;透射电镜结果表明,该菌可将3种不同胞外铁氧化物均还原矿化形成颗粒状磁铁矿,由针铁矿矿化形成的磁铁矿少但粒径最大,而由无定形铁氧化物形成的磁铁矿晶面不同于另外两种铁氧化物。结果表明,该菌有很强的铁还原和矿化能力,能厌氧呼吸还原三价铁氧化物,但是铁氧化物的性质对该菌胞外铁还原能力和矿化形成的磁铁矿的性质有重要影响。本研究为认识深海热液环境中异化铁还原菌在铁元素的地球化学循环和生物成矿过程提供了参考。     

一株六价铬还原菌的分离及其用于含铬废水处理的初步研究

从济南裕兴化工厂含铬废水排放口及小清河等处的污泥中分离到一株属于假单胞菌属的杆菌。该菌在厌氧条件下以Cr(Ⅵ)作为电子受体,有机物作为电子供体,具有很强的还原铬酸盐、重铬酸盐的能力。研究了该菌的生长以及还原Cr(Ⅵ)的最适条件,并以生活污水为基质进行了实际净化含铬废水的实验,发现该菌生长迅速,还原Cr(Ⅵ)速率高,生态稳定性好,可用于含铬废水的净化。     

锰细菌对锰、铁金属离子的转移作用

本文报道了锰细菌对锰的氧化和铁的氧化还原作用的实验结果.在好氧的条件下锰细菌能使可溶性的Mn2+氧化为Mn4+.在锰细菌的生长繁殖过程中其环境的pH不断升高,更有利于锰的氧化;环境的温度升高可加快细菌对锰的氧化速度.锰细菌在含低价铁的培养液中可以较快地把Fe2+氧化为Fe3+,它的氧化速度要比锰的氧化速度快;在厌氧的培养条件下,锰细菌可将溶液中的高价铁还原为低价铁,而且使其环境的pH明显下降.     

中性厌氧环境中硫酸盐还原菌导致锌的腐蚀行为研究

以锌为研究对象,使用表面表征方法和电化学测试,研究了一个培养周期内硫酸盐还原菌（Sulfate-reducing bacteria,SRB）Desulfovibrio vulgaris（D.vulgaris）引起锌（Zn）试样腐蚀行为的影响。实验结果表明,SRB导致Zn试样发生了严重的均匀腐蚀和点蚀。浸泡7天后,SRB体系中的Zn试样平均失重为32.2 mg/cm²,是无菌培养基中试样平均失重的42倍,腐蚀产物主要为ZnS。生物膜和腐蚀产物膜的累积在培养初期可以减缓金属基体与溶液界面的电子传输过程,导致腐蚀速率减缓。培养中后期,由于生物膜和腐蚀产物膜的阻隔作用,导致混合膜层底部有机碳源缺乏,SRB转向Zn获取自身所需电子,表现为腐蚀速率上升。     

无机硒测定过程中的盐效应及其解决方法

在无机硒的测定过程中 ,Se(VI)还原为 Se(IV)的过程中存在严重的基质效应 ,本文采用加入浓的Na Cl溶液来消除基质效应 ,取得较好结果。方法的检出限为 0 .0 9nmol/ L,对 Se(VI)含量为 0 .89nmol/ L和 3.42 nmol/ L的样品分析精密度为 5.4%和 3.3% ,回收率在 95%～ 1 0 5%范围内变动。在不同介质中工作曲线斜率的变动范围 <5%。     

潮间带沉积物厌氧烃降解细菌的多样性及Desulfovibrio subterraneus ND17的分离鉴定

潮间带作为海陆交界处,易受到来自海洋的石油污染,且各类石油烃进入沉积物后的降解过程尚不清楚。前人在各类生境中对好氧微生物烃降解方面已有较多研究,但对近海潮间带环境中的厌氧烃降解鲜有报道。本研究对青岛女岛湾潮间带沉积物深层样品以混合烃（中长链烷烃、多环芳烃）为碳源,硫酸盐作为电子受体进行厌氧富集培养。富集菌群的细菌多样性表明在混合烃作为碳源的作用下,优势菌群转变为脱硫叠球菌科（Desulfosarcinaceae）、脱硫杆菌科（Desulfobacteraceae）等具有石油烃降解潜力的硫酸盐还原菌。经分离纯化得到一株厌氧烃降解菌ND17,与地下脱硫弧菌属模式种Desulfovibrio subterraneus HN2T 16S rRNA基因序列的相似度为99.93%。进一步实验表明,菌株ND17在厌氧条件下对二十四烷和菲的降解率可分别达到53.9%和35.7%。这也是首次对脱硫弧菌属单菌在厌氧条件下进行石油烃降解的研究。脱硫弧菌作为一种广泛分布在厌氧环境的细菌,本研究为进一步认识其在海洋石油污染环境中的修复潜力提供了支撑。     

水分条件对滨海芦苇湿地土壤微生物多样性的影响

滨海湿地因受河流和海水的交互作用,其土壤氧化还原电位及营养元素等条件复杂且处于不断变化之中,为了阐明此种环境下不同水分条件对滨海芦苇湿地土壤微生物多样性的影响,尤其是对铁还原菌群落结构的影响,作者以黄河三角洲滨海湿地为对象,研究了淹水和非淹水芦苇湿地表层(0~30 cm)土壤理化特性、微生物多样性(采用T-RFLP技术)和培养条件下湿地土壤微生物的Fe(III)还原能力的变化。结果表明,淹水芦苇湿地土壤有机碳、全氮、盐度、Fe(II)含量和pH值显著(P0.05)高于非淹水芦苇湿地土壤,而淹水芦苇湿地土壤铵态氮含量显著(P0.05)低于非淹水芦苇湿地。淹水芦苇湿地土壤主要优势细菌和古菌分别为铬还原菌属(Alishewanella)、纤维单胞菌属(Cellulomonas)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina);而纤维单胞菌属、食酸菌属(Acidovorax)、地杆菌属(Geobacter)、硫杆菌属(Thiobacillus)和甲烷八叠球菌属分别为非淹水芦苇湿地土壤主要优势细菌和古菌。淹水芦苇湿地土壤主要优势铁还原菌为副球菌属(Paracoccus)、地杆菌属、铬还原菌属和硫单胞菌属(Thiomonas),而非淹水芦苇湿地土壤为地杆菌属和固氮螺菌属(Azospira)。说明淹水能增加芦苇湿地土壤细菌、古菌和铁还原菌的多样性。培养条件下,淹水芦苇湿地土壤铁还原菌的还原Fe(III)能力在培养后期(25d后)低于非淹水芦苇湿地,说明淹水条件在一定程度上抑制了芦苇湿地土壤铁还原菌的铁还原能力。     

东山湾表层沉积物5种重金属元素含量分布及其与主要环境因子的关系

根据2011年8月福建东山湾12个站位表层沉积物中5种重金属含量调查,探讨了它们的分布趋势、相互关系、影响因素,并运用潜在生态风险指数法对重金属污染进行风险评价.结果表明,该海域表层沉积物中重金属Cu含量变化范围在5.53～22.40 mg/kg之间,平均值为15.10 mg/kg;Pb含量变化范围在28.9～42.6 mg/kg之间,平均值为35.0 mg/kg;Zn含量变化范围在34.8～133.9 mg/kg之间,平均值为95.9 mg/kg;Cd含量变化范围在0.031～0.078 mg/kg之间,平均值为0.059 mg/kg;Cr含量变化范围在19.2～91.8 mg/kg之间,平均值为62.5 mg/kg.重金属含量的分布呈现湾顶（3、11号站）高、湾外（7号站）低的格局;沉积物中有机质对重金属含量的分布起着重要作用;重金属Cu、Zn和Cr的含量随着沉积物粗颗粒组分（63～2 000μm）含量的增大而降低,成负相关关系（p〈0.05）;Cr的含量随着粘土组分（〈1μm）含量的增大而增大,成正相关关系（p〈0.05）.除了湾顶3号站Cr（含量为91.8 mg/kg）以外,其他重金属元素含量均符合《海洋沉积物质量》一类标准;各元素潜在生态危害系数Ei r大小顺序为Cd〉Pb〉Cu〉Cr〉Zn,所有站位重金属潜在生态危害指数RI均远小于90,属低度生态风险,表明东山湾沉积环境基本良好.     

重金属Pb和Cu对Cd在泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus）组织器官蓄积的影响

采用静水生物测试方法,研究了Pb（0.5mg/L）和Cu（0.1mg/L）的相互作用对Cd（0.05mg/L）在泥鳅组织器官中蓄积的影响。结果表明,重金属离子相互作用对Cd在泥鳅组织器官中蓄积的影响与重金属的种类、数量、染毒时间及组织器官性质有关,Cd在泥鳅组织器官中的蓄积顺序为肝〉肾〉肌肉。研究发现,Cd在组织器官中...     

铁还原过程对栖热腔菌Thermosipho ferrireducens JL129W03T的厌氧发酵代谢影响

本研究以分离自西北印度洋深海热液硫化物的铁还原栖热腔菌(Thermosipho ferrireducens) JL129W03T为研究对象,在以四方纤铁矿(β FeOOH)为电子受体条件下,测定了不同培养时间的细胞生长量和主要的代谢产物,并结合其基因组信息预测了主要代谢途径。结果表明,厌氧糖酵解是该菌的主要代谢途径,发酵代谢产物包括乙醇、乙酸、乳酸、丁酸和CO2。同时,该菌含有\[Fe Fe\]型氢酶,可以利用厌氧发酵过程产生的还原态铁氧还蛋白获得电子产生H2。在培养基中添加四方纤铁矿后,促进了菌株的最大细胞生长量(3.17×107 cells/mL至2.19×108 cells/mL),也促进了菌株对淀粉和纤维素的利用率(分别提高了100%和34%)。同时,培养基中添加四方纤铁矿后,菌株JL129W03的乙醇产量增加了76%,而丁酸的产量却降低了73%,对H2、乙酸、乳酸的产生影响较小。本研究对了解Thermosipho ferrireducens JL129W03T的生理代谢特点和进一步应用开发清洁能源(H2、乙醇等)奠定了基础。     

河水与海水混合过程中Eh-p H的变化特征及影响因素

河口是河水和海水混合地带,河口地区每时每刻都在发生复杂的物理、化学、生物作用,该过程中水体Eh、pH参数的变化直接关系到氧化还原元素的行为以及重金属、有机污染物的迁移、转化和清除。本研究采集了长江河水、东海陆架海水,设置了盐度为5、12.5、25的3组混合实验,模拟长江河口水体混合过程,实时测定混合过程中水体Eh、pH变化,分析其影响因素。结果表明:混合水体为弱碱性-强氧化环境,pH值变化范围为7.83~8.22,pH值总体上呈现下降的趋势;Eh值变化范围为503.7~579.7 mV,在混合开始的1 h内迅速升高,随后迅速下降并逐渐趋于稳定。河水和海水混合过程中Eh、pH的变化主要受机械混合和氧化还原反应控制,机械混合导致两类水体Eh、pH快速中和,以Fe2+为主的氧化反应消耗了水体中的O2和OH-,使得混合水体中的Eh、pH呈现下降趋势,并逐渐趋于稳定。     

冲绳海槽中南部柱状沉积物氧化还原敏感元素赋存机理与环境指示意义

沉积物中氧化还原敏感元素(Redox Sensitive Element,RSE)含量变化是上覆水体氧化还原环境良好的替代指标。本文通过冲绳海槽中南部两个柱状沉积物(深度：30 cm)粒度、总有机碳、总氮及其同位素含量和氧化还原敏感元素含量等指标,探究复杂环境背景下冲绳海槽柱状沉积物中RSE的赋存机理与环境指示意义。研究发现,柱状沉积物中除了Cr亏损,其他RSE均显示有不同程度的富集。“粒控效应”对冲绳海槽柱状沉积物的RSE含量影响较小;分析可知,海水表层生产力是影响沉积物氧化还原环境的主要因素,通过Mn(氢)氧化物的吸附或解吸附作用实现RSE的富集与亏损。δCe、V/Cr、Ni/Co和V/(V+Ni)等指标指示沉积物整体处于氧化-弱氧化环境。沉积物中Mn元素通过还原作用以Mn²⁺形式向上扩散,在25～30 cm处被含氧间隙水氧化富集形成锰峰,指示柱状沉积物0～25 cm处为氧化环境,25～30 cm处为弱氧化环境。     

胶州湾沉积物重金属形态不同浸取方法的比较与污染讯息指示作用初探

海洋沉积物中重金属的活性形态对于指示沉积物污染状况具有重要作用;为探寻简洁且能够有效提取重金属活性形态的浸提方法;实验研究了0.1 mol/L和1 mol/L盐酸的单级提取和欧共体标准局（European Community Bureau of Reference）提出的BCR分级提取法对胶州湾表层沉积物中重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn）和Al、Fe、Mn的浸取效果。结果显示;3种提取方法提取的金属含量呈显著正相关关系;两种浓度的稀盐酸对BCR方法中的酸可提取态和可还原态金属均具有较好浸提效果;但对可氧化态金属浸提能力相对较弱。不同提取方法的人为信号指数（ASI）计算结果表明;BCR浸取法提取结果的金属ASI值最大;表明其对沉积物中金属活性形态提取效率较高;1 mol/L HCl提取结果的金属ASI值最低;可能是较高浓度强酸使沉积物较大颗粒内层中“惰性”金属被浸取出来;“增加”了金属活性组分的污染讯息信号;对沉积物中Cu、Pb和Zn而言;0.1 mol/L HCl提取结果的ASI值与BCR方法接近。经过Al归一化后;0.1 mol/L HCl浸提的重金属含量的空间分布与胶州湾的实际污染状况相吻合;表明0.1 mol/L的HCl在一定程度上能够代替复杂的BCR浸取法;此方法可简化重金属活性形态的提取步骤;适合大范围沉积物重金属污染评价。     

基于Landsat-8 OLI影像的南沙群岛岛礁遥感调查研究

海洋沉积物中重金属的活性形态对于指示沉积物污染状况具有重要作用;为探寻简洁且能够有效提取重金属活性形态的浸提方法;实验研究了0.1 mol/L和1 mol/L盐酸的单级提取和欧共体标准局（European Community Bureau of Reference）提出的BCR分级提取法对胶州湾表层沉积物中重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn）和Al、Fe、Mn的浸取效果。结果显示;3种提取方法提取的金属含量呈显著正相关关系;两种浓度的稀盐酸对BCR方法中的酸可提取态和可还原态金属均具有较好浸提效果;但对可氧化态金属浸提能力相对较弱。不同提取方法的人为信号指数（ASI）计算结果表明;BCR浸取法提取结果的金属ASI值最大;表明其对沉积物中金属活性形态提取效率较高;1 mol/L HCl提取结果的金属ASI值最低;可能是较高浓度强酸使沉积物较大颗粒内层中“惰性”金属被浸取出来;“增加”了金属活性组分的污染讯息信号;对沉积物中Cu、Pb和Zn而言;0.1 mol/L HCl提取结果的ASI值与BCR方法接近。经过Al归一化后;0.1 mol/L HCl浸提的重金属含量的空间分布与胶州湾的实际污染状况相吻合;表明0.1 mol/L的HCl在一定程度上能够代替复杂的BCR浸取法;此方法可简化重金属活性形态的提取步骤;适合大范围沉积物重金属污染评价。     

三（2-氯乙基）磷酸酯（TCEP）对大菱鲆（Scophthalmus maximus）免疫相关基因表达的影响

三（2-氯乙基）磷酸酯（Tris(2-carboxyethyl)phosphine, TCEP）是一种新型内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Chemicals,EDCs),低剂量就会造成很强的生物毒性。通过研究不同质量浓度梯度的TCEP对养殖大菱鲆的胁迫,发现其在24 h 、48 h 、72 h 和96 h的半致死浓度（LC₅₀）分别为190.76 mg/L、159.94 mg/L、140.70 mg/L和110.71 mg/L;安全浓度（SC）为33.60 mg/L。24 h内不同质量浓度梯度的TCEP和不同胁迫时间对养殖大菱鲆的影响表明,高于质量浓度33.60 mg/L的TCEP对大菱鲆具有急性毒性效应。用实时荧光定量PCR技术分析TCEP急性胁迫的养殖大菱鲆体内2种细胞免疫因子-组织相容性复合体alpha（MHC-Ⅱ α）和肿瘤坏死因子alpha（TNF-α）的基因相对表达水平,发现经TCEP胁迫后2种细胞免疫因子的表达量都显著上调;随TCEP的质量浓度升高,特别是达到47.69 mg/L（$ \frac{1}{4} $ LC₅₀）以上时表达量的变化更加明显;而胁迫时间超过12 h,基因表达量会呈现先上升后下降的趋势,说明对大菱鲆免疫系统造成急性损伤。研究结果可为大菱鲆健康养殖提供参考,并为环境污染物检测提供分子标记参考。     

盐藻的低温光抑制

将盐藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａｓａｌｉｎａ１００９）置于低温（１０℃）下并同时给予强光照,以比较它在低温诱导下的光抑制以及从光抑制了恢复的能力,实验还检测了蛋白质抑制剂氯霉素（ＣＡＰ）与低温光抑制的关系,结果表明,单独使用低温和ＣＡＰ均加深盐藻对光抑制的敏感属性,但ＣＡＰ和低温的共同作用并不影响这种敏感性,与对照（２５℃）相比,低温下的盐藻有更高的ＱＡ（ＰＳⅡ反应中心的原初受体）还原态和ｑ＾Ｎ（非光     

胶州湾李村河口沉积物中酸可溶硫化物与活性金属分布特征

对胶州湾李村河口9个短柱状样沉积物中活性金属、AVS和有机质含量等参数进行了分析.其中AVS含量:198.4～0.4 μmol/g,平均35.8μmol/g.大部分样品活性金属含量具有 Fe > Zn > Cu > Cr >V > Ni > Pb > Co > Cd 的顺序.活性重金属 Zn, Cu, Cr, V, Ni, Pb, Co, Cd 含量之和 ( ΣM ) 为:0.53～17.39 μmol/g.通过对所测数据分析发现,大多数活性金属间具有较好的相关性,反映了它们具有相同的来源或相似的早期成岩地球化学特征.近河口区沉积物的地球化学特征与远河口区差异明显:近河口区底层水为还原环境,AVS 形成的制约因素是活性铁的可获得性,而活性重金属的分布受到AVS的控制并主要以金属硫化物或硫化物吸附态的形式存在,AVS 仍具有较大的吸附重金属的潜力,同时硫化物中重金属再次释放造成二次污染的潜在性也较大;而在离河口稍远的海域,沉积物中 AVS 形成的控制因素是有机质的供给和环境氧化还原状态的变化,活性重金属主要以铁氧化物结合态存在,表层沉积物中重金属的环境敏感性及生物有效性都较高.