生物技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）混合硫酸鹽還原菌群還原Cr(VI)的條件優(yōu)化

1、 學(xué)科分類號(hào) 0711 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目（中文）：混合硫酸鹽還原菌群還原cr(vi)的條件優(yōu)化 （英文）：the conditions optimization of mixed sulfate-reducing bacteria in reduction of cr(vi) 姓 名 學(xué) 號(hào) 200621170133 院 （系） 樹達(dá)學(xué)院 理工系 專業(yè)、年級(jí) 生物技術(shù)2006級(jí) 指導(dǎo)教師 二一年 五 月湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論

2、文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)論文作者簽名： 二一年 月 日一、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文開題報(bào)告書 論 文 題 目混合硫酸鹽還原菌群還原cr（vi）的條件優(yōu)化作 者 姓 名所屬院、專業(yè)、年級(jí) 樹達(dá)學(xué)院 生物技術(shù) 專業(yè) 2006 年級(jí)指導(dǎo)教師姓名、職稱預(yù)計(jì)字?jǐn)?shù)10000開題日期2010年1月5日選題的根據(jù)：1）說明本選題的理論、實(shí)際意義 2）綜述國(guó)內(nèi)外有關(guān)本選題的研究動(dòng)態(tài)和自己的見解 隨著電鍍、冶金、制革、化工、印染等工業(yè)的發(fā)展，大量含有重金屬的廢水被排放到自然

3、環(huán)境中，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。在自然環(huán)境，尤其是受到cr(vi)污染的環(huán)境中，不少微生物對(duì)cr(vi)具有抗性或使之解毒，將高毒、易溶于水的cr(vi)還原成低毒、易于沉淀的cr(iii)。目前，已發(fā)現(xiàn)對(duì)cr(vi)具有較強(qiáng)解毒能力的微生物有硫酸鹽還原菌srb等，srb是一類具有能把硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽等硫氧化物以及元素硫還原形成硫化氫這一生理特性的細(xì)菌的統(tǒng)稱。srb菌具有耐鉻能力強(qiáng)，去鉻效率高的特點(diǎn)，并且生長(zhǎng)范圍廣，性能穩(wěn)定。這些研究結(jié)果可為微生物治理含鉻廢水提供高效功能菌和適宜的去除鉻(vi)的條件。具有良好的去除重金屬的功能。 國(guó)內(nèi)外己報(bào)道的srb去除重金屬的途徑主要有h2s還原

4、途徑，電子傳遞途徑以及胞外聚合物(eps)吸附途徑。本研究就混合硫酸鹽還原菌還原cr(vi)的溫度和ph范圍展開實(shí)驗(yàn)。為探尋一種綠色環(huán)保的去除cr(vi)的方法創(chuàng)造條件。主要內(nèi)容：（1） cr(vi)的毒性。（2） cr(vi)的傳統(tǒng)處理方法。（3） 硫酸鹽還原菌及其生理特性。（4） 硫酸鹽還原菌代謝機(jī)理。（5） 混合菌群對(duì)不同濃度鉻離子的耐受性的研究。（6） 不同初始ph條件對(duì)混合菌群srb還原cr(vi)能力的影響。（7） 不同溫度條件培養(yǎng)對(duì)混合菌群srb還原cr(vi)能力的影響。研究方法： 1在不同起始ph條件下，用混合硫酸鹽還原菌群分別處理不同濃度的含cr(vi)廢水。 2在不同溫度

5、條件下 ，用混合硫酸鹽還原菌群分別處理不同濃度的含cr(vi)廢水。 完成期限和采取的主要措施：完整期限：預(yù)計(jì)四月底完成。主要措施：二苯碳酰二肼分光光度法測(cè)定cr(vi)的含量。探討硫酸鹽還原菌群在不同起始ph條件下，不同溫度條件下，處理后含cr(vi)廢水，研究其混合菌群在不同條件下對(duì)cr(vi)還原能力的影響得出廢水處理的最佳條件。主要參考資料：1.張小里，劉海洪，陳開勛等.硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)規(guī)律的研究j。西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1999，29(5): 397402.2.瞿建國(guó)，中如香，徐伯興，李福德.硫酸鹽還原菌還原cr(vi)的初步研究j.華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,1

6、(3):10510.3.王紹文，姜鳳有，重金屬?gòu)U水治理技術(shù)m，北京:冶金工業(yè)出版社，1993 ，11:20120.4.李福德.微生物治理電鍍廢水力一法j.電鍍與精飾，2002,24 (2):3537.指導(dǎo)教師意見： 簽 名： 年 月 日開 題 報(bào) 告 會(huì) 紀(jì) 要時(shí)間 地點(diǎn)與會(huì)人員姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）會(huì)議記錄摘要：會(huì)議主持人簽名：記錄人簽名：年 月 日指導(dǎo)小組意見負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日學(xué) 院 意 見負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日湖 南 師 范 大 學(xué) 生命科學(xué) 學(xué)院指導(dǎo)教師指導(dǎo)畢業(yè)論文情況登記表論文（設(shè)計(jì)）題 目學(xué)生姓名所屬專業(yè)、年級(jí) 專業(yè) 級(jí)指導(dǎo)教師姓名職 稱學(xué)

7、歷指導(dǎo)時(shí)間指導(dǎo)地點(diǎn)指 導(dǎo) 內(nèi) 容學(xué)生簽名備 注 二、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文評(píng)審表 論文題目混合硫酸鹽還原菌群還原cr(vi)的條件優(yōu)化作者姓名所屬院、專業(yè)、年級(jí)樹達(dá)學(xué) 院 生物技術(shù)專業(yè) 2006 年級(jí)指導(dǎo)教師姓名、職稱字 數(shù)10000定稿日期2010年5月8日中文摘要近年來，隨著生物修復(fù)技術(shù)的興起，國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家更多地將目光聚焦到以微生物為主體處理重金屬?gòu)U水的研究中來.本課題利用株洲清水塘工業(yè)園污泥廢水富集硫酸鹽還原菌(srb)，通過馴化獲得對(duì)cr(vi)耐受性高的硫酸鹽還原菌群。將馴化后的耐受cr（）濃度50mg/l的混合硫酸鹽還原菌處理含鉻廢水，探討ph、溫度對(duì)混合硫酸鹽還原菌還原能力的

8、影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該混合菌群能在cr(vi)起始濃度50mg/l，ph4.08.0，培養(yǎng)溫度2842，都可以達(dá)到良好的去除效果，36h后去除率都高達(dá)97.7以上，處理后含鉻濃度小于國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)gb8978-1996規(guī)定，cr ( vi)離子最高允許排放濃度為0.5mg/l。該菌群最大的特點(diǎn)能適應(yīng)較寬的ph和溫度范圍且處理效率高，性能穩(wěn)定，有望成為處理高濃度含鉻廢水的理想的綠色環(huán)保的新方法。關(guān)鍵詞（3-5個(gè)）六價(jià)鉻 硫酸鹽還原菌 溫度 ph英文摘要at present, with the rise of biorestore technology,the scientists in t

9、he all of the world focus on the study on biotreatment the waste water contain heavy mental. enrichment srb by using chemical sludge from waste water, through acclimatization obtain cr (vi) tolerance to high sulfate-reducing bacteria. reduction capability of the tolerance of acclimatization cr () co

10、ncentration of 50mg / l of the mixed sulfate-reducing bacteria treatment waste water was investigated under the different of ph, temperature condtion. the results show that: the mixed bacteria in cr (vi) initial concentration of 50mg / l, ph4.0 8.0, incubation temperature 28 37 , can achieve good re

11、moval efficiency, 36h after the removal rate up to more than 97.7%, treated with chromium concentration less than the national integrated wastewater discharge standard gb8978-1996 requirements, cr (vi) ion concentration of the maximum allowable emission 0.5mg / l. the greatest feature of bacteria ca

12、n adapt to a wide ph and temperature range and high treatment efficiency, stable performance, is expected to be high concentrations of chromium-containing wastewater treatment ideal new method of environmental protection.關(guān)鍵詞（3-5個(gè)）cr(vi) sulfate-reducing bacterium temperature ph畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)?cè)u(píng)審基元評(píng)審要素評(píng)審

13、內(nèi)涵滿分實(shí)評(píng)分選題質(zhì)量30%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和綜合訓(xùn)練的基本要求10理論意義或?qū)嶋H價(jià)值符合本學(xué)科的理論發(fā)展，有一定的學(xué)術(shù)意義；對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用性研究中的某個(gè)理論或方法問題進(jìn)行研究，具有一定的實(shí)際價(jià)值10選題恰當(dāng)題目規(guī)模適當(dāng)5難易度適中5能力水平35%查閱文獻(xiàn)資料能力能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，歸納總結(jié)本論文所涉及的有關(guān)研究狀況及成果，并恰當(dāng)運(yùn)用5綜合運(yùn)用知識(shí)能力能運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)分析、研究和闡述問題；論文內(nèi)容有適當(dāng)?shù)纳疃?、廣度和難度10研究方案的設(shè)計(jì)能力整體思路清晰；研究方案合理可行5研究方法和手段的運(yùn)用能力能運(yùn)用本學(xué)科常規(guī)研究方法及相關(guān)研究手段（

14、如計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐并加工處理、總結(jié)信息10外文應(yīng)用能力能閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書目（特殊專業(yè)除外）體現(xiàn)一定的外語水平5論文質(zhì)量35%文題相符較好地完成論文選題的目的要求5寫作水平論點(diǎn)鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語言流暢10寫作規(guī)范符合學(xué)術(shù)論文的基本要求。用語、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用規(guī)范化、符合標(biāo)準(zhǔn)10論文篇幅文科類不少于10000字，理工科類不少于7000字，藝體類不少于5000字，外國(guó)語言文學(xué)類不少于5000個(gè)實(shí)詞。5成果的理論或?qū)嶋H價(jià)值成果富有一定的理論深度和實(shí)際運(yùn)用價(jià)值 5正文部分成績(jī)（上表）：總成績(jī)：評(píng)定等級(jí)：外文資料

15、譯文成績(jī)：指導(dǎo)教師評(píng)審意見： 指導(dǎo)教師簽名： 說明：此表指標(biāo)部分為正文部分計(jì)分表，正文部分成績(jī)實(shí)評(píng)總分×0.9，外文資料譯文成績(jī)滿分為10分。總成績(jī)正文部分成績(jī)外文資料譯文成績(jī)。評(píng)定成績(jī)分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級(jí)，總成績(jī)90100分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。若譯文成績(jī)?yōu)榱悖瑒t不計(jì)總成績(jī)，評(píng)定等級(jí)記為不及格。三、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文答辯記錄表論文題目混合硫酸鹽還原菌群還原cr(vi)的條件優(yōu)化作者姓名彭盛軍所屬院、專業(yè)、年級(jí)樹達(dá)學(xué)院 生物技術(shù)專業(yè) 2006年級(jí)指導(dǎo)教師姓名、職稱鄧樂 教授答 辯 會(huì) 紀(jì)

16、 要時(shí)間地點(diǎn)答辯小組成員姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）答辯中提出的主要問題及回答的簡(jiǎn)要情況記錄：會(huì)議主持人簽名：記錄人簽名：年 月 日 答辯小組意見評(píng)語：評(píng)定等級(jí)： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年 月 日學(xué)院意見評(píng)語：論文學(xué)院最終評(píng)定等級(jí)： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 學(xué)院（公章） 年月 日學(xué)校意見評(píng)語：評(píng)定等級(jí)： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年月 日目 錄摘要：1abstract:1引言21鉻21.1來源21.2 cr(vi)毒性21.3 cr(vi)的傳統(tǒng)處理方法31.3.1物理化學(xué)方法31.3.2生物修復(fù)法52.硫酸鹽還原菌72.1硫酸鹽還原菌的特性82.2硫酸鹽還原菌的分類及生物學(xué)特性.82

17、.3硫酸鹽還原菌的代謝機(jī)理93本課題研究的目的和意義10實(shí)驗(yàn)材料和方法111材料111.1樣品來源111.2實(shí)驗(yàn)儀器/試劑111.3常用溶液的配制111.4培養(yǎng)基配方122方法132.1 cr(vi)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制132.2混合菌群對(duì)不同濃度鉻離子的耐受性的研究142.3不同初始ph條件對(duì)混合菌群srb還原cr(vi)能力的影響152.3.1儀器準(zhǔn)備，滅菌。152.3.2 接種152.3.3測(cè)定處理后剩余cr（vi）的含量162.4不同培養(yǎng)溫度條件下混合菌群srb對(duì)cr(vi)還原能力影響162.4.1儀器準(zhǔn)備，滅菌162.4.2 接種162.4.3測(cè)定處理后剩余cr（vi）的含量17結(jié)果與分

18、析171不同ph條件下srb對(duì)cr(vi)的去除172 不同溫度條件下srb對(duì)cr (vi)的去除183優(yōu)化后的srb對(duì)cr (v i)的去除作用194不同培養(yǎng)溫度對(duì)srb去除cr (vi)的影響195不同ph對(duì)srb去除cr(vi)的影響20總結(jié)與展望20參考文獻(xiàn)21致 謝24ii混合硫酸鹽還原菌群還原cr(vi)的條件優(yōu)化生物技術(shù)專業(yè) 2006級(jí) 彭盛軍摘要： 近年來，隨著生物修復(fù)技術(shù)的興起，科學(xué)家更多地將目光聚焦到以微生物為主體處理重金屬?gòu)U水的研究中來。本研究利用株洲清水塘工業(yè)園廢水污泥富集硫酸鹽還原菌(srb)，并通過馴化獲得了對(duì)cr(vi)耐受性高的硫酸鹽還原菌群。將馴化后的耐受cr

19、（）的混合硫酸鹽還原菌處理含鉻廢水，并探討了ph、溫度對(duì)其還原能力的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該混合菌群在cr(vi) 50mg/l，ph4.08.0，培養(yǎng)溫度2842，均可以達(dá)到較好的去除效果，36h后去除率可達(dá)97.7以上。處理后廢水含鉻濃度小于國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)gb8978-1996。該菌群最大的特點(diǎn)能適應(yīng)較寬的ph和溫度范圍且處理效率高，性能穩(wěn)定，有望成為處理高濃度含鉻廢水的理想的綠色環(huán)保的新方法。關(guān)鍵詞：六價(jià)鉻 硫酸鹽還原菌 溫度 phthe conditions optimization of mixed sulfate-reducing bacteria in reduction o

20、f cr ()grade 2006, biotechnology, shengjun pengabstract: at present, with the rise of biorestore technology, the scientists in the all of the world focus on the study on biotreatment of the waste water containing heavy mental by using srb from chemical sludge of waste water which take from qingshuit

21、ang industrial park of zhuzhou city. in this experiment, a group of high sulfate-reducing bacteria were obtained through acclimatizing their tolerance for cr (vi). the treatment efficiences for waste water were investigated well under the different condtions of ph, temperature. the results show clea

22、rly that: the mixed bacteria in initial cr (vi) concentration of 50mg/l, ph4.0 8.0, incubation temperature 28 37 , can achieve good removal efficiency, and the removal rates are up to more than 98.7% after 36h, which are according with national integrated wastewater discharge standard (gb8978-1996).

23、 since these bacteria can adapt to a wider range of ph and temperature, and have high treatment efficiency, stable performance, it is expected to play an important role in treating high concentrations of chromium-containing wastewater.keywords : cr(vi) sulfate-reducing bacterium temperature ph引言1鉻鉻是

24、法國(guó)化學(xué)家lvauquelin于1797年首次發(fā)現(xiàn)的，是一種用途廣泛而又對(duì)人體危害較大的重金屬元素。1.1來源含六價(jià)鉻廢水主要來源于油墨、染料及油漆顏料的制造、制革、金屬清洗、預(yù)電鍍和電鍍等行業(yè)1。在制造中直接使用三價(jià)鉻的工業(yè)有玻璃、陶瓷、攝影、無機(jī)顏料、紡織染料和動(dòng)物膠制造。據(jù)資料介紹，制革工業(yè)通常處理1t原皮，要排出含鉻為410mg/l的廢水50-60t。煉油廠和化工廠所用的循環(huán)冷卻水中含鉻量也較高。鍍鉻廠的廢水中含鉻量更高，尤其在換電鍍液時(shí)，常排放出大量含鉻廢水。鉻對(duì)水體的污染不僅在我國(guó)而且在全世界各國(guó)都已相當(dāng)嚴(yán)重了。世界各國(guó)普遍把鉻污染列為重點(diǎn)防治對(duì)象。 三價(jià)鉻是生物所必需的微量元素。

25、通過動(dòng)物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三價(jià)鉻有激活胰島素的作用，還可以增加對(duì)葡萄糖的利用2。國(guó)外有人認(rèn)為三價(jià)鉻與鋁一樣，基本上不顯示毒性。三價(jià)鉻不易被消化道吸收，在皮膚表層與蛋白質(zhì)結(jié)合，三價(jià)鉻在動(dòng)物體內(nèi)的肝、腎、脾和血中不易積累，而在肺內(nèi)存留量較多，因而對(duì)肺有一定損害。與六價(jià)鉻相比，三價(jià)鉻的毒性僅為六價(jià)鉻的百分之一。1.2 cr(vi)毒性環(huán)境中穩(wěn)定存在的鉻的兩種價(jià)態(tài)cr(iii)和cr(vi)，有著幾乎相反的性質(zhì)，適量的cr(iii)可以降低人體血漿中的血糖濃度，提高人體胰島素活性，促進(jìn)糖和脂肪代謝，提高人體的應(yīng)激反應(yīng)能力等3；而cr(vi)毒性很大并能致癌, 為美國(guó) epa 公認(rèn)的 129 種重點(diǎn)污染物之一,

26、也是我國(guó)重點(diǎn)整治的污染物。cr(vi)是一種強(qiáng)氧化劑，具有強(qiáng)致癌變、致畸變、致突變作用，對(duì)生物體傷害較大。長(zhǎng)期接觸六價(jià)鉻化合物會(huì)導(dǎo)致人體產(chǎn)生肺癌、上呼吸道癌和腸胃癌，另外還有皮膚炎、過敏與濕疹性皮膚反應(yīng)等病癥、以及呼吸道病癥、眼部病癥、口腔黏膜病變、胃腸炎、腎功能障礙等疾病4。這些病變經(jīng)常出現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的工人身上，因?yàn)橹T如鉻酸、鉻酸鹽、重鉻酸及重鉻酸鹽的接觸，以及金屬加工所產(chǎn)生的粉塵、蒸氣暴露都有可能產(chǎn)生這些疾病。cr(vi)廣泛存在于工業(yè)廢水中, 如不經(jīng)處理直接排入水體, 將對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類生存產(chǎn)生巨大危害。1.3 cr(vi)的傳統(tǒng)處理方法1.3.1物理化學(xué)方法 (1)稀釋法和換水法稀

27、釋法就是把被重金屬污染的水混入未污染的水體中，從而降低重金屬污染物濃度，減輕重金屬污染的程度。此法適于受重金屬污染程度較輕的水體的治理。這種方法不能減少排入環(huán)境中的重金屬污染物的總量，又因?yàn)橹亟饘儆欣鄯e作用，所以這種處理方法目前漸漸被否定。換水法是將被重金屬污染的水體移出，換上新鮮水，而減輕水體污染的一種措施，該方法適用于魚塘等水量較小的情況。(2)混凝沉淀法許多重金屬在水體溶液中主要以陽離子存在，加入堿性物質(zhì)，使水體ph值升高，能使大多數(shù)重金屬生成氫氧化物沉淀。另外，其它眾多的陰離子也可以使相應(yīng)的重金屬離子形成沉淀。所以，向重金屬污染的水體施加石灰、naoh、na2s等物質(zhì)，能使很多重金屬形

28、成沉淀。通常六價(jià)鉻離子以鉻酸離子的形式存在，在堿性條件下不易沉淀且毒性很高，而三價(jià)鉻毒性遠(yuǎn)低于六價(jià)鉻，但六價(jià)鉻在酸性條件下易被還原為三價(jià)鉻。因此，常采用硫酸亞鐵及三氧化硫?qū)⒘鶅r(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，以減輕鉻污染。(3)離子交換法離子交換法是利用重金屬離子交換劑與污染水體中的重金屬物質(zhì)發(fā)生交換作用，從水體中把重金屬交換出來，以達(dá)到治理重金屬污染的目的。經(jīng)離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹脂上，經(jīng)再生后又從離子交換樹脂上轉(zhuǎn)移到再生廢液中。離子還原法和交換法費(fèi)用較低，操作人員不直接接觸重金屬污染物，但適用范圍有限，并且極易造成二次污染。電修復(fù)法淀去除，降低重金屬對(duì)水體的危害程度。這是目前國(guó)

29、內(nèi)處理重金屬污染普遍采用的方法。(4)離子還原法離子還原法是利用一些輕易得到的還原劑將水體中的重金屬還原，形成無污染或污染程度較輕的化合物，從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性，以減輕重金屬對(duì)水體的污染。(5) 電修復(fù)法電修復(fù)法是20世紀(jì)90年代后期發(fā)展起來的水體重金屬污染修復(fù)技術(shù)，其基本原理是給受重金屬污染的水體兩端加上直流電場(chǎng)，利用電場(chǎng)遷移力將重金屬遷移出水體。ridha等提出，在一個(gè)碳的氈狀電極上，用電沉積法從工業(yè)廢水中除去銅、鉻和鎳的技術(shù)。還可以用電浮選法凈化含有銅、鎳、鉻和鋅等重金屬的工業(yè)污水。此外，近年來還有人把電滲析薄膜分離技術(shù)應(yīng)用到污水重金屬處理實(shí)踐當(dāng)中。 1.3.2生

30、物修復(fù)法(1)微生物修復(fù)法重金屬污染水體的生物修復(fù)機(jī)理主要包括微生物對(duì)重金屬的固定和形態(tài)的轉(zhuǎn)化。前者是微生物通過帶電荷的細(xì)胞表面吸附重金屬離子，或通過攝取必要的營(yíng)養(yǎng)元素主動(dòng)吸收重金屬離子，將重金屬富集在細(xì)胞表面或內(nèi)部；后者是通過微生物的生命活動(dòng)改變重金屬的形態(tài)或降低重金屬的生物有效性，從而減輕重金屬污染，如cr（vi）轉(zhuǎn)變成cr（iii）而毒性降低。大多數(shù)硫酸鹽還原菌（sulafte一reducing bacterium，srb）都可以利用硫酸鹽、硫代硫酸鹽等作為電子受體, 以乳酸鹽、氫氣、乙酸鹽等作為電子供體, 將高價(jià)態(tài)的金屬如:cr(vi)錳（iv）鐵（iii）锝（vi）等還原為低價(jià)態(tài)、易

31、沉淀的形式。利用微生物還原 cr(vi), 不僅去除效率高, 而且運(yùn)行成本低。 (2)動(dòng)物修復(fù)法應(yīng)用一些優(yōu)選的魚類以及其它水生動(dòng)物品種在水體中吸收、富集重金屬，然后把它們從水體中驅(qū)出，以達(dá)到水體重金屬污染修復(fù)的目的。研究發(fā)現(xiàn)，一些貝類具有富集水體中重金屬元素的能力，如牡蠣就有富集重金屬鋅和鎘的能力。據(jù)報(bào)導(dǎo)，若以濕量計(jì)算，牡蠣對(duì)鎘的富集量可以達(dá)到3-4g/kg。但動(dòng)物修復(fù)法需馴化出特定的水生動(dòng)物，并且處理周期較長(zhǎng)、費(fèi)用高，再則后續(xù)處理費(fèi)用較大 ，所以在實(shí)際應(yīng)用中推廣難度較大。(3)植物修復(fù)方法20世紀(jì)80年代前期，chaney提出利用重金屬超富集植物的提取作用清除土壤重金屬污染這一思想后。經(jīng)過人

32、們不斷地實(shí)踐、總結(jié)和歸納才形成了植物修復(fù)的概念。植物修復(fù)被定義為利用自然或基因工程植物來轉(zhuǎn)移環(huán)境中的重金屬或使環(huán)境中的重金屬無害化，是目前生物修復(fù)技術(shù)中研究最熱的一類。對(duì)于鉻超富集植物，到目前為止，在美國(guó)、澳大利亞、新西蘭等國(guó)已發(fā)現(xiàn)能富集重金屬的超富集植物500多種，其中有360多種是富集ni的植物。對(duì)于鉻超富集植物，得到學(xué)者們認(rèn)同的有dicomaniccolifera wild和suterafodina wild兩種，鉻最高含量分別為1500mg/kg、2400mg/kg，均高于鉻超富集植物的參考值1000mg/kg。國(guó)內(nèi)報(bào)道的濕生禾本科植物李氏禾也對(duì)鉻具有較好的富集能力。因此，采用一些水生

33、鉻超富集植物用于鉻污染水體修復(fù)是可行的。這些方法有一定效果,但耗資較大,或周期較長(zhǎng),還可能造成二次污染。有很大的局限性。 (4)生物吸附自然界中生物吸附劑的來源十分廣泛，許多生物體都具有優(yōu)越的金屬吸附能力。具有從溶液中分離金屬能力的由生物體制備的衍生物通稱為生物吸附劑。其中具有價(jià)值的生物吸附劑主要來源于微生物和植物等，如細(xì)菌、真菌、藻類和植物類副產(chǎn)品等。實(shí)驗(yàn)表明，這些吸附劑均表現(xiàn)出對(duì)不同重金屬的吸附能力。例如真菌中的aspergillu、foetidus、rhiz即usnigrieans、r.01190，orus、r.arrhizus對(duì)cr分別表現(xiàn)出了2、47、126、11mg/g的吸附能力。

34、2.硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原細(xì)菌(sulfate-reducing bacterium, srb), 是指一類具有能把硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽等硫氧化物以及元素硫還原形成硫化氫這一生理特性的細(xì)菌的統(tǒng)稱, 共包括脫硫弧菌屬、 脫硫單胞菌屬等 12 個(gè)屬。廣泛存在于土壤、海水、河水、地下管道以及油氣井等缺氧環(huán)境中。在伯杰細(xì)菌鑒定手冊(cè)第九版中srb被歸納到第7類群中，有4組14個(gè)屬。早在1924年，bengough和may就認(rèn)為srb產(chǎn)生的h2s對(duì)埋在地下的鐵構(gòu)件的腐蝕起著重要作用，1934年，荷蘭學(xué)者庫爾和維盧特提出了srb對(duì)金屬腐蝕作用的機(jī)制；隨后，邦克（1939）、hedelai（1940）

35、、史塔克和威特（1945）也證實(shí)腐蝕的主要細(xì)菌有鐵細(xì)菌（好氧）和srb(厭氧)，土壤中鋼鐵的腐蝕主要是后者。研究表明在無氧或極少氧情況下,它能利用金屬表面的有機(jī)物作為碳源,并利用細(xì)菌生物膜內(nèi)產(chǎn)生的氫,將硫酸鹽還原成硫化氫,從氧化還原反應(yīng)中獲得生存的能量. 近年來，微生物法處理含鉻廢水越來越受到重視，許多微生物具有較高的耐鉻性，并且能在好氧或厭氧狀態(tài)下將劇毒的鉻(vi)還原成低毒的鉻（iii）。本實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容主要是研究不同溫度和ph條件對(duì)混合硫酸鹽還原菌群還原cr（）能力的影響。為今后將srb應(yīng)用于工業(yè)廢水的處理打下基礎(chǔ)。2.1硫酸鹽還原菌的特性srb是一類形態(tài)各異、營(yíng)養(yǎng)類型多樣、能利用硫酸鹽

36、或其他氧化態(tài)硫化物作為電子受體來異化有機(jī)物質(zhì)的嚴(yán)格厭氧菌。srb有極強(qiáng)的生命力,即使在污染嚴(yán)重的環(huán)境中也能生存,故這類細(xì)菌在自然環(huán)境中分布廣泛,對(duì)環(huán)境中許多物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化有著重要影響。2.2硫酸鹽還原菌的分類及生物學(xué)特性在bergeys細(xì)菌分類手冊(cè)中,按srb對(duì)有機(jī)物利用性能不同,將其分為8個(gè)屬:desulfovibrio、desulfomonas、desulfobulbus、desulfotomaculum、desulfococcus、desulfobacter、desulfosarcina、desulfonema。目前已知的srb有40多個(gè)種,根據(jù)生理生化特性、營(yíng)養(yǎng)代謝產(chǎn)物,可以對(duì)其進(jìn)行

37、分類。根據(jù)不同的生理生化特性,可以分為異化硫酸鹽還原菌和異化硫還原菌:前者利用乳酸鹽、丙酮酸鹽、乙醇和h2等作為碳源和能源,還原硫酸鹽生成硫化物;后者只能還原元素硫或者其他含硫化合物(如亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽等)。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)代謝產(chǎn)物不同,srb可分為完全氧化型和不完全氧化型完全氧化型最終代謝產(chǎn)物為co2和h2o;不完全氧化型最終產(chǎn)物為乙酸,這類srb不能利用乙酸。srb能利用種類繁多的基質(zhì)作為有機(jī)碳源和電子供體,迄今發(fā)現(xiàn)可支持其生長(zhǎng)的基質(zhì)超過100種其中包括乳酸鹽、丙酸鹽、反丁烯二酸、蘋果酸、乙醇等。srb還原作用受到許多環(huán)境因子的影響。ph是影響srb活力的主要因素,srb生長(zhǎng)最適ph一般在中性

38、范圍。溫度也是影響srb還原效果的一個(gè)重要因子,不同的srb,其發(fā)揮還原作用的最佳溫度也不同。srb對(duì)h2s的毒性影響也較為敏感,h2s的濃度達(dá)到一定程度,會(huì)抑制srb的生長(zhǎng),當(dāng)毒性水平持續(xù)一定時(shí)間,srb的活性會(huì)不可逆的喪失。此外,基質(zhì)碳源的種類、有毒重金屬等也會(huì)影響srb的生長(zhǎng)和還原速率。2.3硫酸鹽還原菌的代謝機(jī)理srb的代謝過程一般可分為3個(gè)階段:分解代謝、電子傳遞、氧化(圖1)。在第1階段的分解代謝中,srb在厭氧條件下對(duì)碳源(有機(jī)物)進(jìn)行降解,并產(chǎn)生少量atp和高能電子;在第2階段中,前一階段釋放的高能電子通過srb特有的電子傳遞鏈(黃素蛋白、細(xì)胞色素c3等)逐級(jí)傳遞,產(chǎn)生大量at

39、p;在最后階段中,電子被傳遞給氧化態(tài)的硫元素,并將其還原為s2-。從這一過程可以看出,硫酸鹽僅在其中起最終電子受體的作用,而有機(jī)物既是srb的碳源,起著電子供體的作用,也是srb生長(zhǎng)代謝的能源。3本課題研究的目的和意義近一個(gè)世紀(jì)以來，隨著人類人口的不斷增加，人類活動(dòng)的日益頻繁，使得環(huán)境和資源都面臨著很大的壓力。我國(guó)水資源嚴(yán)重緊缺，資源綜合利用率相對(duì)較低，重金屬的水體污染更是進(jìn)一步地加劇了這種矛盾。工業(yè)革命以來，金屬冶煉行業(yè)得到了迅速發(fā)展，重金屬鉻己在電鍍、制革、染料、顏料、有機(jī)合成等工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室中得到廣泛的應(yīng)用，與之相伴的是鉻的污染問題也越來越嚴(yán)重。鉻污染存在于空氣、水、食品和土壤中，直接

40、或間接地進(jìn)入人體將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。全國(guó)每年排放鉻渣約60萬噸，歷年累積600萬噸，經(jīng)解毒處理或綜合利用的不足17%, 2005年環(huán)保年鑒統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也顯示，僅皮革行業(yè)每年排放的含鉻廢水就高達(dá)1.8億噸。水體中鉻主要以三價(jià)和六價(jià)形式存在。大量研究表明，cr(vi)的毒性比cr(iii)高約100倍。同時(shí)，由于鉻的毒性強(qiáng)，且不能被微生物分解，通過食物鏈在生物體內(nèi)富集，水溶性六價(jià)鉻已被列為對(duì)人體危害最大的8種化學(xué)物質(zhì)之一，是國(guó)際公認(rèn)的3種致癌金屬物之一。 目前環(huán)境問題已成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，在要求整體環(huán)境狀況有所好轉(zhuǎn)的前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境科技創(chuàng)新提出重大戰(zhàn)略需求。國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)

41、展規(guī)劃綱要(2006-2020年)規(guī)劃了中國(guó)將在未來15年內(nèi)把發(fā)展能源、水資源和環(huán)境等11個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域的技術(shù)放在優(yōu)先位置，解決制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大瓶頸問題。本課題利用的經(jīng)富集馴化的高耐鉻混合菌群處理含鉻廢水，有較寬的溫度和ph適應(yīng)范圍，不僅成本低廉方便高效，且無二次污染，為將來用綠色環(huán)保的方法處理鉻污染提供了可能。實(shí)驗(yàn)材料和方法1材料1.1菌種來源cr(vi)耐受性高硫酸鹽還原菌群來自通過利用取自湖南株州清水塘工業(yè)園廢水污泥富集，馴化所得。1.2實(shí)驗(yàn)儀器/試劑紫外/可見分光光度計(jì)uv751gd 、電子天平（mettler toledo）、恒溫培養(yǎng)箱、海爾冰箱、高壓滅菌鍋hve-50、超凈工作臺(tái)

42、sw-cj-1fd、ph試紙及比色卡、pbac試紙、100ml輸液瓶若干個(gè)、200ml三角瓶若干個(gè)、玻璃棒、1000ml燒杯、錐形漏斗、重鉻酸鉀(99.8 %)、二苯碳酰肼、硫酸亞鐵銨(fe(nh4)2(so4)·6h2o),分析純)、氯化銨、（nh4cl分析純）、磷酸氫磷酸氫二鉀（k2hpo4·3h2o分析純）、70%乳酸鈉、酵母膏、無水硫酸鈉（na2so4分析純）、氯化鈣（cacl2分析純）、七水硫酸鎂（mgso4·7h2o分析純）、丙酮( 99.5 % ,分析純)。1.3常用溶液的配制(1)0.2二苯碳酰二肼溶液稱取二苯碳酰二肼（c13h14n4o）0.1g

43、，溶于25ml丙酮(c3h6o)中，加水稀釋至50ml，搖勻于棕色瓶中，在4低溫下保存。(2)硫酸溶液，1:1(v/v) 將硫酸(h2so4 ，=1.84g/ml)緩慢加到等體積的水中，邊加邊攪，待冷卻后使用。(3)磷酸溶液，1:1(v/v) 將磷酸（h3po4，=1.698g/ml)與等體積水混勻。(4)鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備液的配制:準(zhǔn)確稱取2.829g重鉻酸鉀(基準(zhǔn)，121干燥2h)，用雙蒸水溶解后，轉(zhuǎn)入1000ml容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。此溶液濃度為1000mg/l(于棕色試劑瓶?jī)?nèi)避光保存)，本試驗(yàn)所用鉻離子溶液均由稀釋貯備液得到。1.4培養(yǎng)基配方所用試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純，培養(yǎng)基一如表2.1

44、所示。組分濃度/g·l-1組分濃度/g·l-1磷酸氫二鉀（k2hpso4）0. 5硫酸鎂（mgso4·7h2o）2.0氯化氨（nh4cl）1.0硫酸鈉（na2so4）0.5氯化鈣（cacl2）0.1酵母膏1.0乳酸鈉4.0硫酸亞鐵銨1.2 表2.1 富集培養(yǎng)基的組成 培養(yǎng)基一：用于硫酸鹽混合菌的富集培養(yǎng)，也可以做只是培養(yǎng)基。培養(yǎng)基二：同培養(yǎng)基一不含fe2+，用于馴化和處理含鉻廢水培養(yǎng)液。將污泥按5%接種到培養(yǎng)基中，在36士1恒溫密閉培養(yǎng)，至培養(yǎng)液變黑，以此作為硫酸鹽還原反應(yīng)發(fā)生的判據(jù)，并以變黑時(shí)間的長(zhǎng)短衡量污泥中srb活性的強(qiáng)弱。按相同比例反復(fù)接種培養(yǎng)，直至得到3

45、6小時(shí)內(nèi)變黑的活性較高的srb菌液，將此菌液接入培養(yǎng)基中，放入密閉容器內(nèi)4冷藏保存，留以后實(shí)驗(yàn)使用。2方法2.1 cr(vi)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制（1）向9個(gè)150ml三角瓶中，分別加入鉻cr(vi)標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.00g/ml) 0.0，0.50, 1.00, 2.00, 4.00, 6.00, 8.00, 10.00, 20.00ml，加水至50ml，用二苯碳酰二肼分光光度法測(cè)其540nm處吸光值。以各吸光值為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)鉻量為橫坐標(biāo)作出標(biāo)準(zhǔn)曲線。（2）cr(vi)測(cè)定參照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)固體廢物總鉻的測(cè)定二苯碳酰二肼分光光度法，取待測(cè)cr(vi)溶液0.5ml于50ml容量瓶中，用水稀釋至

46、標(biāo)線，加入0.5mlh2so4,0.5ml h3po4,2ml0.2二苯碳酰二肼溶液，顯色10min后用10mm光程比色皿，于540nm處，測(cè)定吸光度。記錄數(shù)據(jù)，繪得cr(vi)標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2.2所示。圖2.2 cr(vi)標(biāo)準(zhǔn)曲線2.2混合菌群對(duì)不同濃度鉻離子的耐受性的研究將馴化得到的混合菌群以5接種于一系列不同cr(vi)濃度梯度的培養(yǎng)基中，通過觀察其菌群的生長(zhǎng)情況分析菌群抗cr(vi)的能力。由表2.3可知，當(dāng)沒培養(yǎng)基中沒有cr(vi)時(shí)，菌體生長(zhǎng)明顯比加cr(vi)的要好，說明cr(vi)對(duì)菌群的生長(zhǎng)還是有一定的抑制力，但不是特別明顯。當(dāng)培養(yǎng)基中cr(vi)濃度為1050mg/l的時(shí)候

47、，菌體生長(zhǎng)無明顯變化。在cr(vi)濃度為55mg/l和60mg/l，菌群基本上不再生長(zhǎng)。菌群在cr(vi)濃度50 mg/l以下時(shí)，菌群生長(zhǎng)良好，說明混合菌對(duì)cr(vi)耐受能力強(qiáng)。cr(vi) mg/lcr(vi)去除率（）活菌死菌培養(yǎng)基1099.236.120.22081.410.58.53070.37.96.14041.55.63.55028.92.31.9605.05.84.9表2.3生長(zhǎng)培養(yǎng)基、活菌和死菌孵化40h后cr(vi)的去除率為了確定還原cr(vi)的主要因素，做了如下研究，分別用培養(yǎng)基，活菌，死菌分別處理含cr(vi)污水，24小時(shí)后，我們得到如下數(shù)據(jù)如圖2.4示。實(shí)驗(yàn)

48、結(jié)果表明活菌在處理含cr(vi)廢水中起主導(dǎo)作用。圖2.4 不同cr(vi)濃度對(duì)菌群生長(zhǎng)的影響2.3不同初始ph條件對(duì)混合菌群srb還原cr(vi)能力的影響2.3.1儀器準(zhǔn)備，滅菌。將100ml輸液瓶9個(gè)，500ml三角瓶11個(gè)，燒杯，錐形漏斗洗凈，烘干。將三角瓶分別編號(hào)為ph=1，2，3，4，5， 6， 7， 8，9；稱取配方一（按配1500ml的量稱?。湃霟?，加雙蒸水溶解至1500ml。加熱，溶解。在烘干的三角瓶中各均加入150ml培養(yǎng)基溶液，并通過滴加hcl(1mol/l）和naoh（1mol/l），調(diào)節(jié)其ph,使其ph與其標(biāo)簽相同，ph分別為ph=1, 2，3，4，5, 6，

49、7，8，9，將上述儀器溶液高壓蒸汽滅菌(121,20min）。2.3.2 接種 滅菌后，將所有儀器移至超凈臺(tái)。將輸液瓶都標(biāo)號(hào)為30mg/lcr(vi),ph分別標(biāo)為ph= 1，2，3，4，5，6，7，8，9，并加入cr(vi)（1000mg/l）稀釋至終濃度為30mg/l，將三角瓶里的培養(yǎng)基分別倒入對(duì)應(yīng)ph編號(hào)的輸液瓶。分別接種3至5% 硫酸鹽還原菌群溶液,37恒溫培養(yǎng)。2.3.3測(cè)定處理后剩余cr（vi）的含量培養(yǎng)36h后。取ep管，100ml三角瓶各10個(gè)，分別編號(hào)為ph=1，2，3，4，5，6，7，8，9，空白；濃度均標(biāo)為30mg/l；從輸液瓶中分別取1ml溶液到對(duì)應(yīng)編號(hào)ep管中?？瞻捉M

50、用雙蒸水代替。將ep管4000轉(zhuǎn)離心10min，后從ep管中吸0.5ml溶液到對(duì)應(yīng)的三角瓶。用量筒量量雙蒸水稀釋至50ml，每個(gè)三角瓶中分別加入0.5ml h2so4（1+1），0.5ml h3po4（1+1），2ml 0.2二苯碳酰二肼溶液，10min后，于540nm測(cè)吸光值。記錄數(shù)據(jù)并求出cr（vi）去除率。實(shí)驗(yàn)步驟同2.3，分別在不同cr(vi)的濃度下分別為40 mg/l ；50 mg/l ；60 mg/l做在梯度ph值混合菌群還原能力的影響。2.4不同培養(yǎng)溫度條件下混合菌群srb對(duì)cr(vi)還原能力影響2.4.1儀器準(zhǔn)備，滅菌將100ml輸液瓶8個(gè)，1500ml三角瓶1個(gè)，燒杯，錐形漏斗洗凈，烘干。稱取培養(yǎng)基配方一（按1000ml的量稱?。?溶解至1000ml， 高壓蒸汽滅菌（121,20min）。2.4.2 接種 滅菌后，將所有儀器移至超凈臺(tái)。將輸液瓶都標(biāo)號(hào)為30mg/l(cr(vi),溫度分別標(biāo)為18，25，28，30，35，38，42，48；并加cr(vi)至終濃度為30mg/l，然后將三角瓶里的培養(yǎng)基分別倒入輸液瓶。分別接種5% 硫酸鹽還原菌群溶液。然后放入不同培養(yǎng)箱，分別按其標(biāo)定溫度恒溫培養(yǎng)。2.4.3測(cè)定處理后剩余cr（vi）的含量培養(yǎng)36h后,取ep管,10